多種習(xí)題教學(xué)模式的構(gòu)建與實(shí)施

許 云 笪猛鵬 陶時(shí)青 雷三林 張志華 謝仁華

(安吉縣昌碩高級(jí)中學(xué) 浙江 湖州 313300)

1 問(wèn)題的提出

習(xí)題教學(xué)是高中物理課堂教學(xué)的三種基本課型之一．長(zhǎng)期以來(lái)，習(xí)題教學(xué)形成了傳統(tǒng)的固定流程：“知識(shí)點(diǎn)回顧→典型例題分析講解→課堂鞏固變式→歸納總結(jié)” 四個(gè)環(huán)節(jié)．然而，這種教學(xué)模式存在的弊端在于：

(1)在單純枯燥的習(xí)題課教學(xué)中，學(xué)生往往是處于被動(dòng)接受者的位置，學(xué)生陷入了大量的題海之中，變成了簡(jiǎn)單的“復(fù)印機(jī)”，往往會(huì)出現(xiàn)物理課“一聽(tīng)就懂，一做就錯(cuò)”的尷尬情況；

(2)學(xué)生失去了探究、好奇、興奮、成就等積極情感體驗(yàn)，失去對(duì)物理習(xí)題教學(xué)甚至對(duì)物理主動(dòng)學(xué)習(xí)的興趣，學(xué)生學(xué)得苦，教師教得累，制造出成批的未來(lái)新文盲——不是不識(shí)字的文盲而是不會(huì)學(xué)習(xí)的文盲，反映在學(xué)習(xí)中則是常常掛在學(xué)生嘴邊的一句話“題目讀不懂”．

如今在素質(zhì)教育的新背景下，要求學(xué)生更多地參與到自主性學(xué)習(xí)中去，要突出學(xué)生的主體地位，進(jìn)行探索式的學(xué)習(xí)，發(fā)揮其主體性，培養(yǎng)他們的獨(dú)立自主意識(shí)．聯(lián)合國(guó)教科文組織出版的《學(xué)會(huì)生存》一書(shū)中指出“教育不應(yīng)該較高地致力于傳遞和儲(chǔ)存知識(shí)，而應(yīng)該更努力尋求獲得知識(shí)的方法．”這也正是習(xí)題教學(xué)要達(dá)成的目標(biāo)．

2 習(xí)題教學(xué)模式的構(gòu)建與實(shí)施

2．1 “形象情境建構(gòu)式”習(xí)題教學(xué)模式

物理概念的準(zhǔn)確建立，是學(xué)生掌握物理規(guī)律、解決物理問(wèn)題最基本的保障．高中物理一些抽象難懂的物理概念往往與學(xué)生實(shí)際生活相距甚遠(yuǎn)，物理概念的建立離不開(kāi)抽象的思維過(guò)程，然而，高中生的思維正從形象思維向抽象思維過(guò)渡、從經(jīng)驗(yàn)性思維向理論性思維過(guò)渡，所以，對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)有相當(dāng)大的困難．通過(guò)形象的、與日常生活情景緊密聯(lián)系的生活經(jīng)驗(yàn)可以幫助學(xué)生跨越“臺(tái)階”，從而有效地降低理解梯度，跨越習(xí)題教學(xué)過(guò)程中的障礙．

(1)“形象情境建構(gòu)式”習(xí)題教學(xué)模式流程圖(圖1)

圖1 “形象情境建構(gòu)式”習(xí)題教學(xué)模式流程圖

(2)教學(xué)片段

例題展示：一水平放置的水管，距地面高h(yuǎn)=1.8 m，管內(nèi)橫截面積S=2.0 cm2．有水從管口處以不變的速度v=2.0 m/s源源不斷地沿水平方向射出，設(shè)出口處橫截面上各處水的速度都相同，并假設(shè)水流在空中不散開(kāi)．取重力加速度g=10 m/s2，不計(jì)空氣阻力．求水流穩(wěn)定后在空中有多少立方米的水．

認(rèn)知缺陷凸現(xiàn):以下是筆者在課堂上與學(xué)生的初次探討.

師：水從管口射出后做的是什么運(yùn)動(dòng)？

生：平拋運(yùn)動(dòng)

師：水在空中是什么形狀？

生：一條拋物線

師：如何求空中部分水的體積？(展示一段軟管并彎成拋物線形狀)

生：思考討論.化曲為直，就變成了圓柱體．求出空中水柱的長(zhǎng)度，利用底面積乘以水柱的長(zhǎng)度就可以求出水的體積．

師：利用高中數(shù)學(xué)知識(shí)如何求拋物線的長(zhǎng)度？

生：利用高中數(shù)學(xué)知識(shí)無(wú)法求解拋物線軌跡的長(zhǎng)度.

學(xué)生解答本題的難點(diǎn)不在于平拋運(yùn)動(dòng)這個(gè)知識(shí)點(diǎn)，而在于如何求空中部分水的體積，學(xué)生往往首先考慮到的是要想辦法求出平拋運(yùn)動(dòng)軌跡的長(zhǎng)度，而僅僅利用高中數(shù)學(xué)的知識(shí)是無(wú)法求解拋物線的長(zhǎng)度的，這要用到大學(xué)微積分的知識(shí)．因此，教師講解本題的關(guān)鍵是如何突破求解空中部分水的體積這一難點(diǎn)，讓學(xué)生建立流量的概念，并會(huì)利用流量來(lái)計(jì)算一段時(shí)間內(nèi)流過(guò)液體的體積．

創(chuàng)設(shè)形象情境：上海世博會(huì)期間為了緩解公共交通壓力和園內(nèi)客流壓力，需要實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)參觀者人數(shù)以便做出統(tǒng)籌安排，請(qǐng)問(wèn)你是到世博園內(nèi)一個(gè)個(gè)數(shù)參觀者的人數(shù)呢？還是怎么辦？

以下是筆者在課堂上與學(xué)生的再次探討：

教師啟發(fā)：顯然，跑到世博園內(nèi)一個(gè)個(gè)數(shù)參觀者的人數(shù)是不現(xiàn)實(shí)的，因?yàn)閰⒂^者是不斷流動(dòng)的．那么，如何有好的辦法知道參觀者的具體人數(shù)呢？參觀者進(jìn)入世博園內(nèi)肯定要經(jīng)過(guò)檢票口，那么，是否可以說(shuō)場(chǎng)內(nèi)的參觀者人數(shù)等于進(jìn)入檢票口的人數(shù)呢？從這里你得到了什么啟發(fā)？

學(xué)生討論：空中的水也必經(jīng)過(guò)管口，那么，空中水的體積也就是這段時(shí)間內(nèi)水經(jīng)過(guò)管口的體積．

進(jìn)一步啟發(fā)式提問(wèn)：很好，那該如何求一段時(shí)間內(nèi)水經(jīng)過(guò)管口的體積呢？是否可以想辦法先求出單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)管口水的體積？

教師實(shí)驗(yàn)演示： 在一截面積處處相等的注射器(把醫(yī)用一次性注射器前端剪去)內(nèi)裝上紅色的墨水，勻速推動(dòng)活塞．引導(dǎo)學(xué)生求出在單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)管口水的體積．

學(xué)生討論：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)噴出的水的體積為活塞的截面積乘以推動(dòng)活塞的速度，即：Q=Sv

學(xué)生內(nèi)化練習(xí)：以t表示水由噴口處到落地所用的時(shí)間，則單位時(shí)間內(nèi)噴出的水量為

Q=Sv

空中水的總量應(yīng)為V=Qt

代入數(shù)值得V=2.4×10-4m3

2．2 “找茬式”習(xí)題教學(xué)模式

2001年高考上海物理試題首次出現(xiàn)了“找茬式”試題，這種全新的題目樣式對(duì)學(xué)生分析問(wèn)題過(guò)程的評(píng)價(jià)是一次創(chuàng)新和探索，也是新課改的目標(biāo)具體體現(xiàn)． 隨著現(xiàn)代教育評(píng)價(jià)目的的變化，教育評(píng)價(jià)從重結(jié)果到重過(guò)程，這是現(xiàn)代教育評(píng)價(jià)理念上的一次突破．教師教學(xué)中的問(wèn)題只有在教學(xué)活動(dòng)中才能發(fā)現(xiàn)，學(xué)生學(xué)習(xí)中的問(wèn)題也只有在學(xué)習(xí)過(guò)程中才能找到．教師在習(xí)題教學(xué)中適當(dāng)?shù)鼐幹七@種類(lèi)型的題目，不僅可以凸現(xiàn)學(xué)生分析問(wèn)題過(guò)程中的誤區(qū)，還可以激發(fā)學(xué)生的興趣，提高學(xué)習(xí)的動(dòng)力．

(1)“找茬式”習(xí)題教學(xué)模式流程圖(圖2)

圖2 “找茬式”習(xí)題教學(xué)模式流程圖

(2)教學(xué)片段

展現(xiàn)錯(cuò)誤過(guò)程:如圖3所示，D是一只二極管，它的作用是只允許電流從a流向b，不允許電流從b流向a，平行板電容器AB內(nèi)部原有電荷Q處于靜止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)兩極板A和B的間距稍增大一些的瞬間(兩極板仍平行)，Q的運(yùn)動(dòng)情況將是

A．仍靜止不動(dòng) B．向下運(yùn)動(dòng)

C．向上運(yùn)動(dòng) D．無(wú)法判斷

圖3

分析找茬:該同學(xué)被電路的表現(xiàn)所迷惑，誤以為電容器始終與電源相連，U不變．沒(méi)考慮到電路中二極管的特性——單向?qū)щ娦裕诖穗娐分卸O管相當(dāng)于起了一個(gè)開(kāi)關(guān)的作用.電容器充電過(guò)程中，二極管導(dǎo)通，在此處可以認(rèn)為開(kāi)關(guān)閉合，電容器與電源相連，U不變；而電容器如果要放電的話，二極管不導(dǎo)通，相當(dāng)于開(kāi)關(guān)處于斷開(kāi)狀態(tài)，電容器與電源斷開(kāi)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)放電，只能是帶電量Q不變．

反思變式：上題中改為“當(dāng)兩極板A和B的間距稍減小一些的瞬間(兩極板仍平行)，Q的運(yùn)動(dòng)情況將是什么”.

2．3 “開(kāi)放式”習(xí)題教學(xué)模式

開(kāi)放性問(wèn)題是指題設(shè)條件、解析策略或題目結(jié)論具有開(kāi)放性、多元性和不確定性．開(kāi)放性習(xí)題在問(wèn)題的設(shè)計(jì)上，留給學(xué)生充分發(fā)揮個(gè)性的思維空間，有利于激發(fā)學(xué)生主動(dòng)探究的積極性，啟發(fā)學(xué)生從不同角度，多層面去發(fā)散思考，開(kāi)闊了學(xué)生的思維，提高了學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)散性思維能力．

高考復(fù)習(xí)中要摒棄傳統(tǒng)的“題海戰(zhàn)術(shù)”，充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)潛能，培養(yǎng)良好的發(fā)散思維能力，設(shè)置開(kāi)放性習(xí)題是最有效的途徑．

(1)“開(kāi)放式”習(xí)題教學(xué)模式流程圖(圖4)

圖4 “開(kāi)放式”習(xí)題教學(xué)模式流程圖

(2)教學(xué)片段

創(chuàng)設(shè)開(kāi)放式問(wèn)題情境：有一個(gè)帶正電的小球，質(zhì)量為m、電荷量為q，靜止在固定的絕緣支架上．現(xiàn)設(shè)法給小球一個(gè)瞬時(shí)的初速度v0使小求水平飛出，飛出時(shí)小球的電荷量沒(méi)有改變．同一豎直面內(nèi)，有一個(gè)豎直固定放置的圓環(huán)(圓環(huán)平面保持水平)，環(huán)的直徑略大于小球直徑，如圖5(a)所示．要使小球能準(zhǔn)確進(jìn)入圓環(huán)，可在空間分布勻強(qiáng)電場(chǎng)或勻強(qiáng)磁場(chǎng)(勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)可單獨(dú)存在，也可同時(shí)存在)，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)兩種分布方式，并求出：

(1)相應(yīng)的電場(chǎng)強(qiáng)度E或磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小和方向；

(2)相應(yīng)的小球到圓環(huán)的時(shí)間t．

圖5

小組合作討論:每4位同學(xué)分為一個(gè)學(xué)習(xí)小組進(jìn)行討論，并確定一位主發(fā)言人．

交流評(píng)估:學(xué)生設(shè)計(jì)的方案多種多樣，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了預(yù)想，列舉代表性的4種方案如下.

方案1：在豎直向下方向分布勻強(qiáng)電場(chǎng)E，小球做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)；

方案2：整個(gè)區(qū)域加豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)和垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，小球重力與電場(chǎng)力平衡，洛倫茲力提供向心力做勻速圓周運(yùn)動(dòng)．

方案3：加水平向左分布勻強(qiáng)電場(chǎng)E，小球的運(yùn)動(dòng)分解為水平方向的勻減速直線運(yùn)動(dòng)和豎直方向的自由落體運(yùn)動(dòng)；

方案4：加豎直向上勻強(qiáng)電場(chǎng)， 在與圓環(huán)中心相距s處加垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)[如圖5(b)所示]；

2．4 “角色互換式”習(xí)題教學(xué)模式

習(xí)題教學(xué)中，教師出題學(xué)生做，似乎已經(jīng)成為一成不變的“定式”，學(xué)生處于被動(dòng)的學(xué)習(xí)狀態(tài)．在習(xí)題教學(xué)中，不妨嘗試“角色互換”，讓學(xué)生充當(dāng)一回教師自編題目．這一教學(xué)模式不僅可以調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性,變被動(dòng)接受為主動(dòng)學(xué)習(xí)，更可以加深學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解,提高分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力．當(dāng)然，學(xué)生自編題目不是盲目地放手不管，而是在掌握學(xué)生的知識(shí)儲(chǔ)備和知識(shí)框架的基礎(chǔ)上，教師進(jìn)行適當(dāng)?shù)匾龑?dǎo)，要給學(xué)生出題的一個(gè)基本框架，即按什么方式出，出什么內(nèi)容,對(duì)其語(yǔ)言表述的規(guī)范性和科學(xué)性加以指導(dǎo)，并且學(xué)生完成自編試題后，教師對(duì)其進(jìn)行評(píng)價(jià)．在這種教學(xué)模式下，學(xué)生的自主、創(chuàng)新能力將會(huì)大大提高，教學(xué)成績(jī)將會(huì)不斷上升．

(1)“角色互換式”習(xí)題教學(xué)模式流程圖(圖6)

圖6 “角色互換式”習(xí)題教學(xué)模式流程圖

(2)教學(xué)片段

明確命題要求：舉世矚目的“天宮一號(hào)”的發(fā)射成功并與“神州八號(hào)”飛船實(shí)現(xiàn)完美對(duì)接，筆者通過(guò)網(wǎng)絡(luò)收索了一些相關(guān)資料和數(shù)據(jù)，提供給學(xué)生，讓學(xué)生自編一道與“天宮一號(hào)”有關(guān)的題目．

相關(guān)資料：“天宮一號(hào)”是中國(guó)第一個(gè)目標(biāo)飛行器，于2011年9月29日21時(shí)16分3秒在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射，飛行器全長(zhǎng)10.4 m，最大直徑3.35 m，重量約8.5 t，由實(shí)驗(yàn)艙和資源艙構(gòu)成．它的發(fā)射標(biāo)志著中國(guó)邁入中國(guó)航天“三步走”戰(zhàn)略的第二步第二階段．9月30日16時(shí)09分，在北京航天飛行控制中心精確控制下，“天宮一號(hào)”成功實(shí)施第2次軌道控制，近地點(diǎn)高度由200 km抬升至約362 km，順利進(jìn)入在軌測(cè)試軌道．這次軌道控制是在“天宮一號(hào)”飛行第13圈實(shí)施的．此前，在30日1時(shí)58分，“天宮一號(hào)”飛行至第4圈時(shí)，北京飛控中心對(duì)其成功實(shí)施了第一次軌道控制，使其遠(yuǎn)地點(diǎn)高度由346 km抬升至355 km．經(jīng)過(guò)兩次軌道控制，“天宮一號(hào)”已從入軌時(shí)的橢圓軌道進(jìn)入近圓軌道，為后續(xù)進(jìn)入交會(huì)對(duì)接軌道奠定了基礎(chǔ)．據(jù)北京航天飛行控制中心主任陳宏敏介紹，近地航天器發(fā)射后，受高層大氣阻力的影響，其軌道高度會(huì)逐漸緩慢降低．通過(guò)此次軌道抬升，預(yù)計(jì)可使“天宮一號(hào)”在“神舟八號(hào)”發(fā)射時(shí)，軌道高度自然降至約343 km的交會(huì)對(duì)接軌道，從而盡量減少發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)機(jī)，節(jié)省燃料．2011年11月3日凌晨順利實(shí)現(xiàn)與“神州八號(hào)”飛船的對(duì)接任務(wù)．按照計(jì)劃，“神舟九號(hào)”、“神舟十號(hào)”飛船將在接下來(lái)的時(shí)間里內(nèi)依次與“天宮一號(hào)”完成無(wú)人或有人交會(huì)對(duì)接任務(wù)，并建立中國(guó)首個(gè)空間實(shí)驗(yàn)室．“天宮一號(hào)”外部安置太陽(yáng)翼，外部有大量隔熱材料．我們能看到傳回的視頻．

習(xí)題展示

【例1】若把“天宮一號(hào)”看成在離地面343 km的軌道上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則

A.“天宮一號(hào)”繞地球運(yùn)行的周期比地球自轉(zhuǎn)周期大

B.“天宮一號(hào)”繞地球運(yùn)行的角速度比地球自轉(zhuǎn)角速度大

C.“天宮一號(hào)”比地球同步衛(wèi)星向心加速度小

D.“天宮一號(hào)”的發(fā)射速度大于7.9 km/s

【例2】2011年11月3日凌晨，中國(guó)自行研制的“神舟八號(hào)”飛船與“天宮一號(hào)”目標(biāo)飛行器在距離地球343 km的軌道上實(shí)現(xiàn)自動(dòng)對(duì)接，為未來(lái)空間站建設(shè)邁出了關(guān)鍵一步．假如“神舟八號(hào)”與“天宮一號(hào)”的質(zhì)量相等，對(duì)接前它們環(huán)繞地球分別做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的運(yùn)行軌道如圖7所示，則以下說(shuō)法中正確的是

A．對(duì)接前的向心加速度，“天宮一號(hào)”比“神舟八號(hào)”小

B．對(duì)接前的運(yùn)行周期，“天宮一號(hào)”比“神舟八號(hào)”小

C．對(duì)接前的機(jī)械能，“天宮一號(hào)”比“神舟八號(hào)”小

D．“神舟八號(hào)”需先點(diǎn)火加速才有可能與“天宮一號(hào)”實(shí)現(xiàn)對(duì)接

圖7

學(xué)生編制的習(xí)題知識(shí)點(diǎn)覆蓋范圍廣，涉及到超失重問(wèn)題、萬(wàn)有引力、圓周運(yùn)動(dòng)、變軌、能量守恒、 光電效應(yīng)、電磁波等，在此不再一一列舉．

3 一點(diǎn)感悟

習(xí)題課不是簡(jiǎn)單地讓學(xué)生按照教師的模板“依葫蘆畫(huà)瓢”，更重要的是對(duì)學(xué)生思維能力和思維習(xí)慣的培養(yǎng)，三維目標(biāo)不應(yīng)只體現(xiàn)在新課教學(xué)中,同樣習(xí)題課教學(xué)中也應(yīng)得以貫穿．提高習(xí)題教學(xué)的有效性，教師必須更新教學(xué)觀念，根據(jù)教學(xué)需要多管齊下，正所謂“一花獨(dú)放不是春，百花齊放春滿園”．