以“慣性”教學為例談問題解決學習

　　摘要：在建構主義學習理論的指導下，我們將問題解決為本的物理學習模式理解為以物理問題為本，以探究性學習為基本問題解決方式的物理知識的意義建構過程。本文結合“慣性”的主要教學過程，通過讓學生主動探究問題解決過程，來學習隱含于問題背后的科學知識，形成問題解決的技能與自主學習的能力。
　　關鍵詞：問題情境；問題解決學習；問題解決活動；問題解決過程；課堂教學評比
　　中圖分類號：G633.7　文獻標識碼：A　文章編號：1003—6148(2011)1(S)—0026—2
　　
　　隨著問題解決理論的興起，使學生在問題解決活動中獲得新知識越來受到人們的重視，在建構主義學習理論的指導下，我們賦予問題解決新的內涵，將問題解決為本的物理學習模式理解為以物理問題為本，以探究性學習為基本問題解決方式的物理知識的意義建構過程。這種學習模式要求把學習內容設置到復雜的有意義的問題情境中，通過讓學生主動探究問題解決過程，來學習隱含于問題背后的科學知識，形成問題解決的技能與自主學習的能力。
　　在2010年09月舉辦的浙江省高中物理課堂教學評比活動中，筆者有幸參加并執教“牛頓第一定律”，收到了很好的效果。在此向各位同仁介紹筆者關于“慣性”的主要教學過程，意在和大家一起探討。
　　
　　1　創設問題情境
　　
　　教育家杜威認為思維起源于直接經驗的情境，努力建立課堂教學的“情緒場”，創造良好的課堂心理氛圍，可以激發學生的思維興趣，激發學生心理意識，運用演示實驗的直觀教學手段，巧設疑問，即“經常給學生找麻煩”的方式，促使學生認知沖突，誘發學生進入質疑狀態，啟迪創新思維。如在“慣性”教學中，通過創設游戲，引入課題：
　　撕紙游戲
　　猜一猜：
　　(1)一張紙已剪成兩截，但未完全剪斷，如果迅速用力撕兩邊，紙會斷成幾截?
　　(2)現在把紙剪成三截，但未完全剪斷，如果迅速用力撕兩邊，紙會斷成幾截?
　　(3)如果在中間的紙下面夾一個夾子，然后迅速撕兩邊，紙會斷成幾截?
　　為什么會是這樣一個結果呢?我們今天就要來解決這個問題，學習慣性有關知識。
　　當然，創設問題情境的途徑很多，可以通過物理實驗創設，也可以結合物理學史創設，也可通過日常生活生產中的物理實際創設，還可通過學生對某一問題的不同認識創，設，也可結合學生的認知缺陷創設。
　　
　　2　指導學生問題解決活動
　　
　　在學生的問題解決過程中，教師應給學生一定的指導，以利于學生更好地解決問題。教師要有意識地對學生進行認知策略和元認知策略的訓練，多問學生“在做什么”和“為什么這么做?”(元認知監控)和“如果……，那么……”(認知策略)的問題，并要求學生在問題解決過程中解釋這樣做的理由，這會有利于問題的解決和元認知的自我提問，在作出決定的時候，思考一下，為什么要這樣做，這樣做會出現什么后果，有沒有更好的做法等。學生的自我提問，可以使學生意識到自己的思維過程，使思維外顯化，更有利于學生清楚自己究竟想要做什么，更有利于學生的自我調控。
　　在“慣性”教學中，創設以下問題：
　　
　　1.什么是物體的慣性?物體受力做變速運動、時有無慣性?如果有，這時的慣性表現又是如何?
　　
　　(1)以自由落體運動為例。釋放瞬間，物體的速度為零，這時物體想保持V=0不變。可以這么理解：
　　①假想沒有重力作用，物體就能保持V-0不變。
　　②事實上，重力不等于零，物體做加速運動。在這里，物體自身是想保持靜止的，是重力迫使它運動起來。
　　在外力和物體慣性的共同作用下，物體的速度不可能瞬間變化。
　　(2)以一定的水平速度V把物體拋出，軌跡設為1。設想重力變小，物體的軌跡從1變為2，從2變為3……，當重力為零時，就能保持V不變，做勻速直線運動。
　　
　　2.什么是物體的慣性大小?
　　
　　物體的運動狀態不易改變，則慣性大；物體的運動狀態容易改變，則慣性小。
　　物體的慣性大小反映了物體運動狀態改變的難易程度。
　　與學生交流：假如有兩個物體，你如何判別哪個物體運動狀態容易改變，哪個物體運動狀態不易改變呢?
　　[猜一猜]物體的慣性大小與什么有關?速度，質量等。(教師點評)
　　[想一想]結合給定的器材，談談如何設計方案進行研究?(交流與評估)
　　給定的器材：彈簧，鉤碼，兩輛小車。
　　[做一做]通過實驗你得出了什么結論?
　　
　　3　評價問題解決過程
　　
　　在以問題解決為本的物理學習中，經常用到的是形成性評價。之所以重視形成性評價是由于它能讓教師與學生及時了解到教學過程和學習過程中存在的問題并及時加以調整，這對于學生的學習來講更具有實際意義。不要把評價僅僅放在結果上。當然這并不是說不要結果，在問題解決以后教師應該指導學生將隱含背后的知識總結成比較系統的內容，以利于學生更好地完成知識的意義建構。
　　在“物體的慣性大小與什么有關?”的小組實驗后，絕大部分同學得出了以下結論：質量大，物體的慣性大；質量小，物體的慣性小。
　　教師創設問題：兩小車的摩擦力一樣嗎?(誤差分析與方案修正)
　　怎樣能做到一樣?放在氣墊導軌上。
　　演示：在氣墊導軌上演示。
　　科學家研究大量事實表明：質量是物體慣性大小的唯一量度。慣性大小與其他因素無關。
　　[規律應用]怎樣解釋撕紙游戲?
　　有夾子，增大了中部的質量，增大了慣性。當迅速撕開兩邊時，中部仍保持靜止狀態，所以撕成三截。無夾子，中間紙條慣性很小，靜止狀態易改變。由于撕開紙條的力左右有差異，所以撕成兩截。
　　綜上所述，以問題解決為本的物理教學，學生的學習是在元認知調控下的自主學習，學生主要是以合作探究性學習的方式來解決問題，最終獲得相應的知識與技能，掌握相關的學習方法，并形成相應的情感態度與價值觀。
　　
　　參考文獻：
　　[1]蔡鐵權，物理教學叢論一基礎教育課程改草視野下的中學物理教學[M]，北京：科學出版社，2006
　　[2]林輝慶，新課程高中互動教學設計：物理(必修)(人教版)[M]，杭州：浙江教育出版社，2009
　　
　　(欄目編輯　黃懋