新課程理念下高中物理習題教學的有效策略

盧惠林

(江蘇省鹽城中學,鹽城市教育科學研究院,江蘇鹽城 224001)

高中物理習題課堂有效教學的呈現應該重視學生的學習;重視學生的解析過程和學習方式,重視習題的拓展研究,重視學生思維能力的培養.然而在目前物理習題教學中仍然存在著以下幾方面的不良傾向:一是偏重于教師的應試講解,輕學生的有效參與;二是偏重于知識的具體結論,輕知識的形成過程;三是偏重于理論知識的記憶,輕聯系實際的運用;四是偏重于知識方法的積累,輕思維過程的形成;五是偏重于解題方法的指導,輕思維方式的提煉.要打破這樣的傳統習題課堂教學觀,就必須堅持以新課程標準理念為導向,以學生為主體的習題課堂有效教學為核心,從而達到促進每個學生發展的目標.那么,怎樣才能把新課程理念貫穿到我們的習題課堂教學中呢?,我們認為:

1 利用一題多解的習題創設實施分層教學的有效環節,引導學生廣泛研究、發散探討,培養思維的廣闊性

思維的廣闊性是指思維發揮作用的廣闊程度,它集中表現為思路寬廣,善于從多方面、多角度去探求不同解析方法的思維過程和思維方法.培養學生思維的廣闊性,就要利用一題多解的習題創設實施分層教學的有效環節,使學生深入具體地認識物理知識間的內在聯系,形成有機完整的認知結構.

圖1

譬如在學過運動和力、能量知識之后,我們選用“一個物體從斜面上高h處,由靜止滑下并緊接著在水平面上滑行一段距離后停止,測得停止處相對開始運動處的水平距離為s,如圖1所示.不考慮物體滑到斜面底端碰撞能量的損失,并設斜面與水平面對物體的動摩擦因數相同,求動摩擦因數μ.”這樣的習題加強一題多解的分層教學.

分層教學1:根據做功的定義式及動能定理的知識分析.

設斜面的傾角為θ,水平面BC長為s2,物體沿斜面下滑的過程中重力做正功.動摩擦力對物體做負功;在水平面上重力對物體做功為零.不論沿斜面下滑還是沿水平面滑動過程中動摩擦力均做負功.據動能定理整個過程研究可列出

可見,整個過程研究比分階段研究簡便.

分層教學2:利用力的分解、功的概念及動能定理的知識分析.

對物體在斜面上所受的動摩擦力沿垂直斜面和水平向右兩個方向分解,垂直斜面方向 f2=μ mgsinθ,水平向右 f1=μ mg,如圖 2所示.則有

由此可見,“分層教學 2”比“分層教學1”顯得更為簡便.

圖2

實踐表明,利用一題多解的習題,讓不同層次的學生從多角度、多方位、多層次地尋求解題方法,有意識地發展學生的發散思維,不僅能幫助學生弄清各個量的內在聯系,更重要的是能使學生的思維成輻射狀展開,從而達到培養思維的廣闊性.

2 利用一題多問的習題創設自主學習教學的有效環節,促進學生深入思考、拓展訓練,培養思維的深刻性

思維的深刻性表現為善于深入思考問題,善于探索問題之間的聯系,克服思維中的表面性.培養學生思維的深刻性,就要利用一題多問的習題創設自主學習教學的有效環節,促進學生深入思考,使學生從整體上把握知識的結構,溝通知識的聯系,理清知識的來龍去脈.

譬如在穩恒電流一章的習題課中,研究“某電爐在額定電壓下的功率為P0=400 W,某電源供電電壓恒定且與電爐的額定電壓相等,通過一定長度的輸電線向電爐供電,當將電爐接到輸電線兩端時,電爐實際消耗的功率 P1=324 W,若將兩個這樣的電爐并聯接入該電源,兩個電爐實際消耗的總功率P2為多少?”這樣一道題.我們引導學生分以下幾步進行思考研究:

第1步引導學生抓住“通過一定長度的輸電線向電爐供電”這句話的內涵是暗示不能忽略輸電線的電阻;

第2步引導學生抓住“當電爐接在輸電線兩端時”這句話隱含著兩者構成一個串聯電路;

第3步引導學生抓住“兩只電爐并聯接入該電源”這句話蘊含著接入時構成混聯電路;

第4步引導學生作如圖3所示的電路示意圖;

第5步引導學生對照電路的示意圖,根據所學的知識列出方程式,并求出兩個電爐實際消耗535.5 W的總功率結論.

在引導分析過程中,學生暴露出兩個問題:第一,有些學生考慮問題不全面,忽略輸電導線的電阻;第二,有些學生不會整體分析電路的動態變化,即電爐并聯后引起干路電流和電壓降的變化.針對這一現象,我們進行了以下的設問:

圖3

設問1.如圖3所示,用電器R直接接在恒壓電源旁的A、B端時,消耗的電功率為P1,若將此用電器接在電源較遠的C、D端時,消耗的電功率為P2.則此時輸電線上消耗的電功率是多少?

設問2.當用電器R直接接在恒壓電源旁的AB兩端時,消耗的電功率為 P1,若在離電源較遠的 C、D端再接上一個阻值與R阻值相同的用電器.則此時輸電線上消耗的電功率是多少?用電器消耗的電功率是多少?

通過這樣的多問變換,讓學生強化訓練,促使學生知識更系統,解題思維更為活躍,解題思路更加寬廣,從而達到培養學生思維的深刻性.

3 利用開放性的習題創設合作研究教學的有效環節,誘發學生產生聯想、拓寬思路,培養思維的靈活性

思維的靈活性是指善于迅速地引起聯想,善于依情況改變觀察和理解問題的角度,迅速及時地調整原有的思維過程,從而達到拓寬思路的目標.培養學生思維的靈活性,就要利用開放性的習題創設合作研究教學的有效環節,誘發學生產生聯想,使學生的思維始終處于那種“追求”從另一角度思考問題的動態之中.

譬如在學完電磁學之后的一節復習課中,選用“如圖4所示,在直角坐標系 xOy內,有一質量為m,電荷量為q的正電荷從原點O沿y軸正方向以速度v0出發,電荷重力不計,現要求該電荷能通過點P(a-b)),試在電荷運動的空間范圍內加上某種場后并運用物理知識求解一種簡單、常規的方案.說明電荷由O到P的運動性質并在圖中繪出電荷運動軌跡.”這樣的一個問題,首先讓學生回顧所學過的帶電粒子在磁場中的偏轉、電場中的加速與減速、圓周運動等知識,然后,再讓學生自主研究求解,最終設計出方案.

方案1:在第一象限中加垂直紙面向外的勻強磁場B,使電荷做半徑為R的半圓運動到M,然后勻速直線運動到達P點,如圖5(a)所示.

圖4

方案3:在直角坐標系 xOy內加垂直紙面向外的勻強磁場B,電荷做半徑為R的勻速圓周運動經過P點,如圖5(c)所示.

方案4:在 x軸上O′點固定一帶電荷量為Q的帶負點電荷,使電荷(m,q)繞O′點從原點在庫侖力作用下做勻速圓周運動到 P點,如圖5(d)所示.

圖5

在這個基礎上,我們要求學生用必要的運算說明所設計的方案中有關物理量的表達式(用題設已知條件和有關常數表示).

通過這樣的習題教學,有利于學生建立正確的電場、磁場圖景,理解并掌握電場力、磁場力作用的特征,正確分析帶電粒子的運動圖景,從而達到培養學生的探索性解決問題的能力和思維的靈活性.

4 利用提供系列素材創設自主探究教學的有效環節,引導學生突破常規、探索想象,培養思維的獨創性

思維的獨創性是指敢于超越傳統習慣的束縛,提出新見解和解決問題的新方法.培養學生思維的獨創性,就要利用提供系列素材創設自主探究教學的有效環節,使學生提出大膽設想,標新立異,勇于創新.

圖6

譬如有這樣一道題:如圖6 所示,AA′、BB′兩地間鋪有每單位長電阻為r的通信電纜,長度為 L,它是由兩條并在一起彼此絕緣的均勻導線組成的,通常稱為雙線電纜.在一次事故中,經檢查斷定是距離A端為x處電纜上C點導線絕緣保護層剝落,導致兩線之間漏電,相當于該處電纜的兩線之間接一個電阻.現提供內阻不計、電動勢為 E的電源1只,理想的電壓表、電流表、多用電表、電鍵各1只的器材.請你設計檢查損壞位置的方案,并通過一系列的測量結果確定損壞的位置.要求:

(1)至少設計出兩種以上的檢查方案.

(2)對所設計的檢查方案寫出簡要說明,并畫出相應的示意圖.

(3)導出損壞位置 x的計算表達式.

這樣,通過所給的素材,讓學生自己探索和小組研究,充分調動學生思維的積極性,培養學生探索問題的興趣及思維的獨創性.

總之,在新課程理念下的習題教學應成為研究性的學習,要善于引導、啟發,加強學生思維品質的培養,加速學生創造性思維能力的提高.