一個典型教學問題引發的思考

一、 一個典型的教學問題

筆者所在的學校是一所國家示范性高中，縣級重點中學.高二的一次考試，其中一道計算題考查了“一個物體在豎直的圓形軌道內做圓周運動，恰好能到達最高點”的知識.這是高一的內容，我們熟知最高點的臨界速度應為，其中g為重力加速度，R為圓周運動的半徑.但答題的結果顯示91.7%的學生認為最高點的臨界速度應為零.這樣典型的知識，學生在高一時應非常熟練，但答錯率之高，令人深思.

二、對問題進行調查

筆者對高二的學生進行抽樣調查，大部分學生說，感覺上物體恰能到達最高點的速度就是零，早已把豎直平面圓周運動最高點臨界速度為忘記了.

這樣的調查結論令人深思.高一時學生是否真的掌握了這一知識點?如果真的掌握了為什么又會遺忘呢?

三、問題產生的根源

筆者決定到高一現場調查教學過程顯示師生急功近利，直接分析物體在豎直平面做圓周運動最高點的受力和運動情況，然后加以相應的習題訓練.表面上學生是掌握了此知識，實際上在知識的形成過程中存在太多斷點.調查結論可歸納為兩方面:1.教師不能很好地引導學生認識并理解知識的形成過程，或者說豎直平面圓周運動最高點的臨界速度這一知識規律的得出時并沒有清晰到位.2. 學生受“前概念”干擾，并不能很好地利用科學的分析來糾正自己的“前概念”的錯誤，所學的知識并沒有發生正遷移，只是暫時的記憶，時間長就忘記了.

四、思考應對問題的教學策略

此教學現象和問題具有典型性和普遍性.在物理教學中急功近利，用分析訓練來代替對知識的理解過程，不利于學生掌握物理知識規律.教學時要對物理知識規律的形成過程、適用范圍、條件和知識規律的發展有充分的認識，并進行有針對性教學，才能使學生有效地全面掌握知識.

1. 了解學生生活中的“前概念”，加強正確部分的認識，對錯誤的部分否定并加以糾正

“前概念”不是總是消極的，它也有積極的作用.學生在學習物體在豎直平面圓形軌道內運動到最高點臨界速度時，存在這樣的“前概念”:當物體由最低點上升時，物體的速度越來越小，恰好到達最高點速度剛好為零.其中的“物體的速度越來越小”就有積極的作用，教學中必須強化這一點.

“前概念”消極作用也非常明顯.其中“到達最高點速度為零”就有消極作用，教學中必須糾正這一點.因為在日常生活中學生很少見到或很少體驗到物體在豎直平面做圓周運動的情況，而多是體驗物體在斜面上升的情況.物體在斜面上升到最高點的速度為零，學生會自覺或不自覺地把這一生活知識遷移到物體在豎直平面的圓形軌道內運動上來.教學過程必須用實際的運動現象來消除“前概念”的影響.

2. 重視探究物理規律形成過程的教學

探究物理規律形成過程的教學，并不是簡單重復前人的探究過程.在日常生活中，學生很少感知物體在豎直平面做圓周運動最高點速度的問題.必須讓學生探究物體在豎直平面做圓周運動的事實，認識物體在豎直平面做圓周運動的情況.可以引導學生設計一個讓小球從光滑斜面軌道某一點下滑，進入豎直平面圓形軌道內運動到達最高點的實驗.先讓小球從與圓軌道最高點相同的高度的斜面下滑，觀察小球是否能到達圓形軌道的最高點;然后再從稍為高一點的高度下滑，觀察小球是否能達到圓軌道最高點;再慢慢調整高度，直到小球恰能到達最高點，觀察此時的速度是否為零.通過這樣的實驗，學生認識到豎直平面圓軌道內最高點的速度并不為零，同時激發了學生探究此速度的大小的熱情.

3. 規范物理知識的適用范圍和條件

任何一個物理知識都有其適用的范圍和條件.我們可以用透明圓形軌道管來做實驗，研究小球在管內恰好到達最高點的速度.此實驗速度為零.對比這一實驗可以讓學生明白，不同的情況，結果不一樣.豎直平面圓軌道內運動最高點的速度為是有條件和適用范圍的，它的條件和適用的范圍是在豎直平面運動且在最高點沒有支持力.實踐告訴我們，學生明確物理知識的適用范圍和條件是深化對物理知識的理解，正確運用物理規律解決實際問題的關鍵.

4. 強化科學分析方法的教學

科學分析可以幫助我們深入認識物理知識規律的本質.為什么小球在豎直圓形軌道內運動恰好到達最高點的速度是，而小球在豎直圓形軌道管內運動恰好到達最高點的速度為零?通過科學的分析，我們知道小球在豎直圓形軌道內運動到達最高點時，它要貼著軌道運動，受到重力和壓力作用.小球做圓周運動，當速度越大，壓力越大，如果壓力剛好為零，此時重力提供向心力，得到速度剛好為.如果速度小于，小球在到達最高點前已脫離軌道，不可能到達最高點.而小球在豎直圓形軌道管內運動到達最高點時，由于圓形軌道管對小球有支持力，此時的速度可以為零.不同的情況，不同的受力，結果是不一樣的.結合實驗和分析由表及里認識物理規律，形成正確的知識規律.

5. 知識環環相扣，形成知識系統網絡

人腦對某個問題的認識會隨著時間的推移而遺忘，教學時要適時回顧及深化.當在教學中遇到與前面相關的知識，盡可能回顧、比較、深化、歸納總結，使知識系統化.對于豎直平面圓周運動最高點的臨界速度問題，在學習機械能時，我們也可以舉小球在豎直圓形軌道運動的例子，同時通過能量守恒來分析此問題，讓學生不僅從力的角度認識此問題，而且從能量的角度來認識此問題.在學習電磁場時，也可以舉帶電粒子在電磁場中做豎直平面圓周運動的例子，通過比較在不同的場中，不同的受力情況，得出最高點速度的不同，讓學生充分認識知識的規律.教學時用不同的方式不斷地刺激學生的頭腦，使知識深化并形成環環相扣的知識系統.

不同的知識有不同的規律，教學要做到有針對性.在實際的教學中，當遇到實際的問題，我們必須反思問題的原因，才能更好地找到解決問題的辦法.

責任編輯 羅 峰