高中物理“問題驅動課堂”的有效建構
——以“功”的教學實踐為例

李 威

(江陰市祝塘中學　江蘇 無錫　214415)

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高中物理“問題驅動課堂”的有效建構
——以“功”的教學實踐為例

李 威

(江陰市祝塘中學江蘇 無錫214415)

“問題驅動”是以問題為“導航”，通過環環相扣、步步深入的“問題鏈”，引導學生主動參與、積極思維、樂于探究，在分析、解決問題的過程中實現學習目標的高效達成．有效建構高中物理“問題驅動課堂”，應該著力于問題的精心設計、問題情境的創設、有效的合作交流和實時的激勵性評價．

問題驅動問題驅動課堂建構高中物理

“問題驅動課堂”是指在課堂教學過程中，教師通過問題的精致設計、有序呈現和精心組織，高效展開教學活動，引導學生通過系列問題的解決意義構建新的知識、規律的課堂．

在一次全市物理公開課教學研討中，筆者嘗試運用了“問題驅動教學法”，課堂教學效果很好，受到了與會專家和同行的一致好評．這節課由11個問題組成了環環相扣的“問題鏈”，結合備課、上課、評課和教后反思，筆者對這11個問題進行了重新梳理、深度解讀：運用“問題驅動教學法”，有效構建“問題驅動課堂”，可以將學生引入到問題之中，喚起學生解決問題的需要，增強學生學習物理的內在動力，培養學生發現、分析、解決問題的能力，促使學生有效地對所學知識的意義建構，切實提高課堂教學效率．

教學過程(主要片段及環節)如下.

1　運用生活情境創設問題

案例1：播放視頻：奧運會賽場，跳水運動員郭晶晶在3m板上跳水，跳離板上升一段距離后，下降并以優美的動作落入水中．

問題1:你能從動力學角度分析郭晶晶的運動過程嗎?

問題2:你能從能量角度分析郭晶晶的運動過程嗎?

問題設計解析：奧運賽場情境導入新課，能激發學生學習物理的興趣，提出這兩個問題能訓練學生的觀察分析能力．根據必修1學過的動力學知識，學生很容易分析出上升和下降過程中的運動特點(上升過程減速，下降過程加速)；依據初中已有的能量知識，學生能順利分析出上升和下降過程能量轉化的方向(上升過程動能轉化為重力勢能，下降過程重力勢能轉化為動能)．學生順利解決這2個問題后，教師適時鼓勵學生，提升學生的學習熱情，順勢導入課題“功”．

案例2:播放郭晶晶在日常訓練時的3個片段視頻：為了訓練平衡能力, 郭晶晶兩手分別平舉著啞鈴，站在那里不動，站立20min；然后平舉著啞鈴水平移動20m，感覺很累，把啞鈴扔到地上，啞鈴在地上滾動好長一段距離．

問題3:郭晶晶兩手分別拿著啞鈴平舉站在那里不動，站立10min，她累嗎？她對啞鈴是否做了功？

問題4:郭晶晶拿著啞鈴水平移動20m，她對啞鈴是否做了功？

問題5:郭晶晶把啞鈴扔到地上，啞鈴在地上滾動過程中，她對啞鈴是否做了功？

在學生思考以上3個問題時，讓一個學生參與真實的類似郭晶晶的情境體驗，其他學生注意觀察這位同學的反應：讓這位同學兩臂伸直，雙手平舉，端著一個自己坐的凳子，在講臺旁邊站立20s，再讓他從教室的一端走到另一端，快結束時這位學生太累了，凳子從手中滑落，在地上滾動一小段距離．這時教師問他以上3個問題．

問題設計解析：這3個問題來源于生活情境，學生會感到很親切，將這3個問題融入真實的學生體驗中，學生會更加感興趣．參與體驗的學生根據自己的體驗感覺很累，回答自己做了“功”，教師再做一個總結說：“其實，你勞而無功”，這肯定會引發其他同學的再思考、再討論，更激發學生進一步分析問題的愿望．

根據建構主義學習理論，學生自己也有過類似的經歷，生活經驗和物理知識充分碰撞，必然促成知識規律的重新構建．教師要引導學生討論：為什么“勞而無功”？日常生活中所說的“工”與物理學中的“功”的區別？教師引導學生進行總結、交流，促成學生知識的自主構建：做功的兩個必要因素是“力的作用和物體在力的方向上發生位移”．功的概念教學目標順利達成．

2　運用知識的遷移創設問題

案例3:

問題6:物體在水平恒力F的作用下水平向右行駛，行駛的位移為l，如圖1所示，求在這個過程中力F，重力和支持力對物體做的功分別是多少？

圖1

問題設計解析：功的概念建立后，功的計算順理成章的提上日程,即運用知識的遷移創設生成新的問題6，解決問題6，強化了學生對功的概念的理解；同時為力和位移不在同一條直線上的功的計算埋下伏筆．

案例4:

問題7:物體在恒力F的作用下水平向右行駛，恒力F與水平方向夾角為α角，行駛的位移為s，如圖2所示，求在這個過程中力F做的功是多少？

圖2

問題設計解析：與問題6相比，力F改變了方向即知識再遷移生成新的問題，學生有耳目一新的感覺，學生的探究欲望被點燃，學生已經學習過力的分解知識，將F沿位移方向和垂直于位移方向分解，垂直于位移方向的分力Fsinα不做功，沿位移方向的分力Fcosα做的功為W1=Fcosα×s；所以，恒力F做的功為W= W1=Fscosα；順勢遷移，引導學生思考，如果把位移沿力的方向和垂直于力的方向分解，結果如何？學生也會很好奇，學生解決問題的需要被喚起，產生分析問題的動力．最終2次探究結果是相同的，這樣就得到了恒力功的一般表達式W=Fscosα．教師引導學生理解公式：

(1)功等于力的大小、位移大小、力的方向與位移方向夾角的余弦的乘積;

(2)功等于力與力的方向上位移的乘積;

(3)功等于位移方向的力與位移的乘積，這3種說法是等效的．補充說明功是標量，功的單位．

案例5:

問題8:如圖3所示，物體在恒力F的作用下，在水平方向運動，通過的位移s=1m，F與水平方向的夾角α=30°，F=5N,求這3種情況下力F對物體做的功分別是多少？

圖3

問題設計解析：功的通用計算公式推導出來后，它的應用自然提到日程上來，問題8其實是問題7的各種變式，多數學生會想：這些變化又會帶來什么新奇的知識呢？此時，教師讓3位學生到黑板上做．帶著好奇心，帶著解決問題的任務，每位學生繼續前行．學生做完后，教師引導學生對比分析黑板上的解題結果，學生會驚訝的發現：竟然有兩個結果是負的．新的問題(即正負功問題)立刻生成并擺到每位同學面前，學生此時又有新的學習需要被喚起，帶著強烈的學習動機去探究這個問題．教師此時順勢引導學生從以下幾個方面探究：

(1)根據功的公式分析W=Fscosα

(2)從動力學角度分析

力F阻礙物體前進時，對物體做負功；力F推動物體加速前進時做正功，可以理解為動力做正功，阻力做負功．

(3)從能量角度分析

力F對物體做正功，物體動能增加；力F對物體做負功，物體動能減少；功的正負代表能量轉化的方向．

從物理回歸生活，回到開始引入新課的視頻和當時分析的結論，引導學生結合正負功知識再次分析：郭晶晶離開跳臺后，阻力忽略不計，只受重力；上升階段：速度減小，重力是阻力，重力做負功，重力勢能增加，動能減少即動能轉化為重力勢能；下降階段：速度增加，重力是動力，重力做正功，重力勢能減少，動能增加即重力勢能轉化為動能．引導學生歸納總結：功是標量，但有正負，功的正負不表示做功的多少，表示做功的力的作用效果和能量轉化的方向．

3　運用知識的發散創設問題

案例6:

問題9：如圖4(a)，物體在恒力F的作用下，由靜止開始在水平方向運動，物體質量m=1kg，物體與地面的動摩擦因數μ=0.25，斜面傾角α=37°，求物體通過2m位移過程中，

(1)各個力對物體做的功？

(2)合力對物體做的功？

問題10：如圖4(b)，物體從粗糙斜面自由下滑，物體質量m=1kg，物體與斜面的動摩擦因數μ=0.25，斜面傾角α=37°，求物體沿斜面下滑2m過程中，

(1)各個力對物體做的功？

(2)合力對物體做的功？

圖4

問題設計解析：問題9是在問題8第2幅圖的基礎上延伸，問題10是功的公式應用的拓展變式，表面上看還是功的公式的應用，學生不會感覺到什么異樣，實則為下一個教學目標埋下伏筆；可以分別叫兩位同學到黑板上作答．此時，課堂時間已經過去大半，學生比較疲倦，注意力很難集中，教師可以贊揚剛才學生在解決問題8過程中所表現出來的聰明才智、敏銳的觀察力、善于表達的口才等，讓學生獲的充分的自我效能感，感受到成功的喜悅．這時，又有新的問題、新的任務驅動著每一位同學繼續前行．學生做完后，教師點評學生在解決問題過程中存在的優點和不足之處，然后引導學生對比分析兩個問題的解題過程，繼續探究：各個力做功與合力做功之間是否有聯系，有什么聯系？學生自由討論，積極主動構建新知識．水平面(問題9)和斜面(問題10)兩種情況下都得出相同的結論．這時，教師引導學生歸納總結總功的計算方法：總功等于各個力對物體做功的代數和，也等于合力對物體做的功．

4　運用學生的學習體驗創設問題

案例7:

問題11：通過本節課的學習，你有哪些收獲？你還有哪些疑問？

問題設計解析：這個問題是對本節課所學知識進行總結梳理，可以讓學生自由討論，在討論過程中，有思維方法的研究，有知識規律的理解，有物理學思想的碰撞，有同伴間的合作交流，各種能力在這個過程中都能得到進一步提升．教師再讓小組代表發言，小組間相互補充完善，最終完成本節課知識的歸納、總結．

著名科學方法論學者源普爾認為：“正是問題激發我們去學習，去發展知識，去實踐，去觀察．”就物理“問題驅動課堂”而言，發現、提出問題是主體，分析、解決問題是目標，激勵評價、有效反思是保障．以此為“綱”，物理“問題驅動課堂”的有效建構才能真正實現“軟著陸”．在具體實施的過程中，需要注意以下幾個方面：

(1)教師要認真研讀教材、教參，精準定位課堂教學的重點、難點，準確把握學生的實際，善于對各種課堂教學資源進行有效的篩選、整合，引導學生積極、主動參與系列問題的設計以及問題情境的創設．問題的設計要充分彰顯物理新課程的三維目標，表述簡約、清晰，上掛下聯，遞進分明；

(2)積極營造最適合學生提出、分析、解決問題的課堂氛圍，教師要善于走進學生，融入學生群體，傾心聆聽不同層次學生的聲音，善于發現、抓住生成性問題，努力做到“收”“放”自如，促進學生積極的學，深入的學，智慧的學，快樂的學；

(3)注重師生的多向互動，在平等、合作、交流中，師生動腦、動口、動手、動情、動心，相互理解、相互悅納、相互支持，催化學習共同體的有效生成，實現師生生命的共同成長；

(4)積極發揮激勵性評價的作用．評價是為了激勵、促進和發展，真正有效的互評、組評、師評，都應本著公正、民主、個性和人性，以激勵為立足點，著力培育學生的思維方式、積極情感、行為習慣、良好德性和價值取向等，為學生的終生發展奠定基礎．

1國家教育部.普通高中物理課程標準(實驗).北京：人民教育出版社，2003(04)

2張雅軍.建構主義指導下的自主學習理論與實踐.武漢：華中師范大學出版社，2012(06)

3褚智偉.高中物理實施“問題驅動課堂”的教學策略.中學物理，2011(27)

4閆增寧.實施“問題驅動課堂”的教學策略.理科考試研究，2012(24)

5余文森,林高明.經典教學法50例.福州：福建教育出版社，2010

2016-05-03)