利用生活化素材改進(jìn)物理習(xí)題課教學(xué)

(浙江省東陽市中天高級中學(xué)，浙江 金華 322100)

利用生活化素材改進(jìn)物理習(xí)題課教學(xué)

成效

(浙江省東陽市中天高級中學(xué)，浙江 金華 322100)

習(xí)題教學(xué)是課堂教學(xué)的重要組成部分。本文從模擬問題情景、建立物理模型、增強(qiáng)情感體驗(yàn)、營造探究氛圍等方面，闡述如何借助生活化器材改進(jìn)物理習(xí)題課教學(xué)，以提高習(xí)題教學(xué)的有效性。

高中物理；習(xí)題教學(xué)；生活化器材

1 問題的提出

浙江省實(shí)施新的選考方案以來，試題一直充滿著生活化元素。并且在《學(xué)業(yè)水平考試暨高考選考科目考試說明》和學(xué)科教學(xué)指導(dǎo)意見明確指出：試題要“注重理論聯(lián)系實(shí)際，注重物理與科學(xué)技術(shù)、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的聯(lián)系，注重物理知識(shí)在生產(chǎn)生活等方面的廣泛應(yīng)用”。比如2015年10月和2016年4月的很多試題，都體現(xiàn)了物理在交通、能源、航空等高新技術(shù)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。

習(xí)題教學(xué)是中學(xué)物理教學(xué)的重要組成部分，對教學(xué)的效果起到舉足輕重的作用，它可以幫助學(xué)生鞏固、熟練、活化物理知識(shí)和技能，培養(yǎng)學(xué)生思維能力，幫助學(xué)生掌握物理思想、方法，在情感態(tài)度價(jià)值觀上也能對學(xué)生起到熏陶作用。筆者就生活化素材如何應(yīng)用在習(xí)題教學(xué)中進(jìn)行了研究，借此提升習(xí)題教學(xué)的有效性。

2 生活化素材在習(xí)題教學(xué)中的應(yīng)用

2.1 模擬問題情景，化解習(xí)題難度

物理來源于生活，物理測試經(jīng)常用生產(chǎn)生活中的情景為背景命制習(xí)題。但是，學(xué)生生活閱歷和經(jīng)驗(yàn)有限，對于很多生產(chǎn)生活中的情景，學(xué)生往往感到陌生，不能把習(xí)題所述情景與物理知識(shí)正確聯(lián)系，甚至出現(xiàn)誤解。此時(shí)，若能利用身邊的一些物品或者實(shí)驗(yàn)裝置，把生活中的情景模擬出來，增加學(xué)生感性認(rèn)識(shí)，以彌補(bǔ)生活經(jīng)驗(yàn)不足，從而化解學(xué)生理解的難度。

(1) 請兩位同學(xué)上臺(tái)，一位同學(xué)把畫板貼在黑板上(如果黑板下邊緣有凹槽，則把畫板放入凹槽，更容易操作)，并勻速向右拉動(dòng)畫板，另外一位同學(xué)用粉筆代替割刀在畫板上勻速畫線。

(2) 學(xué)生第一次“切割”時(shí)，粉筆的速度垂直于畫板，“切割痕跡”如圖1中虛線所示，這樣的切割下來的玻璃不是矩形；

圖1

圖2

(3) 為了探究正確的切割方式，讓學(xué)生按照圖2所示的方式“切割”。一個(gè)同學(xué)向右勻速拉畫板，另一個(gè)同學(xué)向右下角用粉筆勻速畫線。經(jīng)過多次訓(xùn)練，學(xué)生配合默契可得到圖2中虛線所示的“切割痕跡”。為了盡量達(dá)到這一效果，課前應(yīng)指導(dǎo)這兩位演示的同學(xué)反復(fù)練習(xí)，增強(qiáng)默契。

圖3

圖4

例2：如圖4所示，一塊橡皮用細(xì)線懸掛于O點(diǎn)，用鉛筆靠著線的左側(cè)水平向右勻速移動(dòng)，運(yùn)動(dòng)中始終保持懸線豎直，則橡皮運(yùn)動(dòng)的速度( )。

A. 大小和方向均不變 B. 大小不變，方向改變

C. 大小改變，方向不變 D. 大小和方向均改變

解析：可設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，模擬題中的情景，便于學(xué)生更好理解。把系著橡皮的繩子固定在黑板上，拿一根鉛筆，按照題目的意思，把整個(gè)物理過程演示一遍，學(xué)生看了以后會(huì)發(fā)現(xiàn)當(dāng)鉛筆向右勻速移動(dòng)5cm的時(shí)候，橡皮就會(huì)在豎直方向上勻速上升5cm，在水平方向上運(yùn)動(dòng)情況與鉛筆一致，實(shí)驗(yàn)操作過程如圖5所示。

圖5

2.2 突破思維障礙，順利建立模型

在處理物理習(xí)題時(shí)，有時(shí)候?qū)W生由于認(rèn)知能力所限，或者知識(shí)儲(chǔ)備不夠，或者思維水平不高，導(dǎo)致思維障礙而不能正確建立物理模型。此時(shí)，教師即使花費(fèi)很大的力氣講解，效果未必理想。這時(shí)不如讓學(xué)生親自動(dòng)手操作實(shí)驗(yàn)或觀察實(shí)驗(yàn)，在物理習(xí)題教學(xué)中要多做實(shí)驗(yàn)，尤其是講解和推理困難時(shí)，實(shí)驗(yàn)往往能起到事半功倍的效果，可謂“千言萬語說不盡，實(shí)驗(yàn)一看就明了”。

圖6

例3：如圖6所示，一物體以初速度v0沖向光滑斜面AB，并恰好能沿斜面升高h(yuǎn)，下列說法中正確的是( )。

A． 若把斜面從C點(diǎn)鋸斷并取走CB部分，物體沖過C點(diǎn)后仍升高h(yuǎn)

B． 若把斜面彎成圓弧形D，物體仍沿圓弧升高h(yuǎn)

C． 若把斜面從C點(diǎn)鋸斷或彎成圓弧狀，物體都不能升高h(yuǎn)

D． 若把斜面AB變成曲面AEB，物體沿此曲面上升仍能到達(dá)B點(diǎn)

解析：筆者對本校高二即將升高三的學(xué)生的答題情況做了統(tǒng)計(jì)，正確率只有25%，很多同學(xué)選了A。這個(gè)結(jié)果令人詫異，如此常規(guī)的一道關(guān)于運(yùn)動(dòng)過程中能量守恒的問題，錯(cuò)答率竟高達(dá)75%，這絕不是偶然。基于此，筆者通過學(xué)生訪談，對錯(cuò)誤原因做了初步的認(rèn)知診斷，大部分學(xué)生對“斜拋運(yùn)動(dòng)”的速度特點(diǎn)這一模型把握得不到位，認(rèn)為斜拋到最高點(diǎn)時(shí)小球的速度為零。通過教師的分析講解，也許能填補(bǔ)學(xué)生這一認(rèn)知上的漏洞。但如果對這道題目的處理僅限于這樣口頭上的闡述，學(xué)生在今后的練習(xí)中還會(huì)出錯(cuò)。所以，筆者在分析講解之后，利用幾種生活中常見的木板和塑料軌道等制作成如圖7所示的裝置，利用此裝置可以演示并對比斜面被鋸斷前后小球所能上升的最大高度：將兩個(gè)相同的小球同時(shí)從相同的塑料軌道頂端自由釋放，可直接觀察其上升的最大高度。通過這樣的生活化器材的整合，較好地突破了學(xué)生思維的障礙，大大提升了習(xí)題教學(xué)的有效性。

圖7

2.3 豐富基本經(jīng)歷，增強(qiáng)情感體驗(yàn)

習(xí)題教學(xué)的功能不僅僅是掌握知識(shí)與技能、過程與方法，還要承擔(dān)培養(yǎng)情感態(tài)度和價(jià)值觀的功能。如果在講習(xí)題教學(xué)的時(shí)候能夠結(jié)合生活化素材，讓學(xué)生不感到枯燥，享受到快樂，講題的效果就會(huì)大不一樣。學(xué)生經(jīng)歷的不僅僅是知識(shí)和技能的提升，也許還有積極向上的情感體驗(yàn)，這種體驗(yàn)對學(xué)生來說正是有效學(xué)習(xí)的保障。

例4：演示強(qiáng)磁鐵在鋁管中下落時(shí)的阻尼現(xiàn)象。

圖8

解析：筆者借助鋁管這個(gè)生活化器材上演了一出強(qiáng)磁鐵在鋁管中下落的好戲。強(qiáng)磁鐵在塑料管中很快掉下了，但是在鋁管中遲遲不見強(qiáng)磁鐵掉下(圖8)。學(xué)生感到不可思議，好多學(xué)生從來沒有感覺物理如此有趣。可見，這種生活化器材的輔助教學(xué)，一方面提升了知識(shí)傳遞的有效性，另一方面也加強(qiáng)了學(xué)生的情感體驗(yàn)和基本經(jīng)歷的體驗(yàn)，從心理層面上讓學(xué)生接受物理，喜歡物理。

心理學(xué)研究表明，人的行為是在情感與認(rèn)知的相互作用下進(jìn)行的，兩者相互促進(jìn)，相互滲透，對有積極情感體驗(yàn)的東西往往會(huì)記得深刻和牢固。我國著名學(xué)者燕國材曾經(jīng)說過：“凡是能夠使學(xué)生的情感發(fā)生強(qiáng)烈波動(dòng)的事物就比較容易記住，且保持牢固，有的甚至終身不忘。”通過生活化素材設(shè)計(jì)小實(shí)驗(yàn)，鞏固課堂內(nèi)容，有助于學(xué)生情感素養(yǎng)的培養(yǎng)，從而使學(xué)生對物理產(chǎn)生濃烈的興趣。

2.4 營造探究氛圍，激發(fā)探究意識(shí)

心理學(xué)研究表明，越奇怪或與眾不同的現(xiàn)象越能引起學(xué)生學(xué)習(xí)的注意，進(jìn)而產(chǎn)生極大的學(xué)習(xí)熱情。在習(xí)題講評中，教師可以通過實(shí)驗(yàn)展示一些奇特的現(xiàn)象進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行深入探究現(xiàn)象產(chǎn)生的原因。

圖9

例5：在學(xué)習(xí)到運(yùn)動(dòng)的合成與分解時(shí)，學(xué)生搞不清楚船的速度如何來分解。如圖9所示，假設(shè)船的速度一直是速度v，問人拉船的速度如何？

解析：課堂上，筆者用實(shí)驗(yàn)室的小車替代小船，通過一根繩子跨過滑輪連接，讓學(xué)生去模擬船的兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)。當(dāng)學(xué)生以錯(cuò)誤的分解方式對斜向上的速度進(jìn)行正交分解，則出現(xiàn)船要飛天，這個(gè)時(shí)候?qū)W生思維出現(xiàn)矛盾，陷入混沌狀態(tài)，需要教師給一步臺(tái)階，讓學(xué)生繼續(xù)探究。

圖10

船的速度到底是怎樣分解呢？對繩子縮短的效果學(xué)生是容易接受的，再對比兩種狀態(tài)，若繩子不再收縮，就只能靠轉(zhuǎn)動(dòng)達(dá)到最終狀態(tài)，即實(shí)際上繩子實(shí)現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)是：縮短與轉(zhuǎn)動(dòng)，兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)互不干擾。模擬實(shí)驗(yàn)中學(xué)生積極參與，效果非常好(如圖10)。

3 習(xí)題教學(xué)生活化的反思

麥克斯韋說過：“一項(xiàng)演示實(shí)驗(yàn)使用的器材越簡單，學(xué)生就越熟悉，就越想徹底地獲得最終的結(jié)果。”教師要善于利用身邊的低成本生活化材料來做實(shí)驗(yàn)，不僅能解決不易理解的問題，還能整合校內(nèi)外課程資源，這與新課程所倡導(dǎo)的理念也是相吻合的。

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[2] 曾晗.“題盡其用，方顯本色”——例談物理習(xí)題實(shí)驗(yàn)價(jià)值的挖掘[J].物理教學(xué)，2016,(3).

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