高中物理教學(xué)中情境問題教學(xué)法的課程設(shè)計(jì)

朱鳳龍 阮偉文

摘 ? 要：物理是一門探究自然科學(xué)的學(xué)科，在課堂教學(xué)中，采用創(chuàng)設(shè)情境問題的方法來培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力具有較強(qiáng)的可行性。“力的分解”這一章節(jié)的知識(shí)點(diǎn)綜合性較強(qiáng)，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中容易產(chǎn)生一些困惑。本文針對(duì)這章節(jié)的內(nèi)容，精心創(chuàng)設(shè)問題情境，以實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)學(xué)生物理核心素養(yǎng)的目的。

關(guān)鍵詞：課堂教學(xué);力的分解;問題情境

高中物理相較于初中物理而言，其涉及的知識(shí)點(diǎn)更深入、公式概念更抽象，導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中經(jīng)常會(huì)碰到一些困惑。同時(shí)，新課改中還明確提出，應(yīng)加強(qiáng)學(xué)生對(duì)高中物理學(xué)科探究能力的培養(yǎng)，提高學(xué)生對(duì)物理知識(shí)的實(shí)際運(yùn)用能力。因此，為使得學(xué)生能夠順利掌握物理知識(shí)，并達(dá)到學(xué)以致用的能力，授課教師的教學(xué)方法就顯得至關(guān)重要。

情境問題教學(xué)法是將教學(xué)內(nèi)容設(shè)置成一系列相關(guān)聯(lián)且具有探究意義的問題，通過提出不同的問題，由淺入深地引導(dǎo)學(xué)生積極思考問題，在不斷地解答老師設(shè)計(jì)的問題過程中，循序漸進(jìn)地將本章節(jié)的知識(shí)點(diǎn)全部吸收，實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。情境問題教學(xué)法不僅能調(diào)動(dòng)起學(xué)生積極性，而且能讓學(xué)生參與其中，增強(qiáng)師生互動(dòng)，提高學(xué)生自主思考能力，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解和掌握。

“力的分解”這一章節(jié)的內(nèi)容在高中課程體系中有著舉足輕重的地位。對(duì)于從初中剛跨入高中的學(xué)生來說，其對(duì)力的矢量性的理解往往不夠精準(zhǔn)，容易對(duì)力的分解的理解產(chǎn)生諸多困惑。因此，本文以“力的分解”為例，精心創(chuàng)設(shè)相關(guān)情境問題，以實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)學(xué)生物理核心素養(yǎng)的目的。

1 ?問題導(dǎo)向，引入新課

視頻短片：《2014中國杯帆船賽——逆風(fēng)賽》片段視頻。

現(xiàn)場模型演示：用吹風(fēng)機(jī)逆風(fēng)向吹動(dòng)帆船。

教師活動(dòng)：（1）為什么視頻中的風(fēng)帆是逆風(fēng)行駛？

（2）為什么行駛過程中船身有大幅度的傾斜？

學(xué)生活動(dòng)：在視頻觀看和現(xiàn)場體驗(yàn)之后，對(duì)以上兩個(gè)問題進(jìn)行思考。

設(shè)計(jì)思路：通過視頻觀看，并把視頻中帆船賽搬到現(xiàn)場進(jìn)行模擬，然后拋出問題，讓同學(xué)親身感知，引起同學(xué)們的興趣，培養(yǎng)同學(xué)們自主思考的能力，有利于引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入課堂主題。同時(shí)，給學(xué)生下發(fā)本節(jié)學(xué)習(xí)任務(wù)，利用本節(jié)知識(shí)解決上述問題，把理論應(yīng)用到實(shí)際問題中。

2 ?知識(shí)回顧，推進(jìn)新課

2.1 ?力的分解

回顧前面所學(xué)的力的合成的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，為介紹力的分解做好鋪墊，并成功引出力的合成的逆運(yùn)算——力的分解。

2.1.1 ?定義：求已知力的分力

教師活動(dòng)：①將橡皮筋的兩端固定，用拉力F拉動(dòng)懸線使橡皮筋的長度伸長，使結(jié)點(diǎn)到達(dá)O位置，如圖1。

②再用利用兩個(gè)力分別為F1、F2拉動(dòng)橡皮筋使得結(jié)點(diǎn)重新回到O位置。

③提問F力與F1、F2之間的關(guān)系？

圖1

學(xué)生活動(dòng)：觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，結(jié)合前面所學(xué)知識(shí)，理解合力與分力之間的等效替代關(guān)系。

設(shè)計(jì)思路：實(shí)驗(yàn)展示出F與F1、F2之間是等效替代的關(guān)系，引導(dǎo)學(xué)生在畫出力的分解圖時(shí)要遵循矢量平行四邊形定則，為接下來學(xué)生自己動(dòng)手畫力的分解圖做準(zhǔn)備。

2.1.2 ?一個(gè)力可以有無數(shù)個(gè)分力

教師活動(dòng)：為學(xué)生準(zhǔn)備好透明塑膠板，同時(shí)在每片塑膠板上畫好大小相等、方向相同的力F，分發(fā)給每位學(xué)生，讓學(xué)生在塑膠玻璃板上對(duì)已知力F進(jìn)行力的分解。

教師活動(dòng)：讓前后左右桌的同學(xué)將已經(jīng)畫好的力的分解塑膠板重疊放在一起，并且引導(dǎo)學(xué)生能夠根據(jù)自己所得的觀察現(xiàn)象并思考其中的原因。

學(xué)生活動(dòng)：畫出所給已知力的分力，將身邊同學(xué)的塑膠玻璃板重疊，觀察現(xiàn)象，分析原因。

設(shè)計(jì)思路：引導(dǎo)學(xué)生思考，若不加任何限制分力方向的條件，力的分解是任意的，可以有無數(shù)解;若確定兩個(gè)分力的方向，力的分解則是唯一的，為接下來力按效果進(jìn)行唯一分解做好鋪墊。

2.2 ?探究實(shí)際生活中相關(guān)的力的分解

（1）探究一：斜推拉模型

提供器材：精確電子秤、綁有細(xì)繩的重物。

演示：將重物輕放在電子秤上，邀請(qǐng)一位學(xué)生上臺(tái)演示斜拉重物，臺(tái)下的同學(xué)們仔細(xì)觀察斜拉重物情況下電子秤示數(shù)的變化。

學(xué)生活動(dòng)：觀察實(shí)驗(yàn)所得現(xiàn)象，思考斜拉重物中拉力所產(chǎn)生的效果，并對(duì)該力進(jìn)行按效果分解。

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：人斜拉重物，對(duì)重物產(chǎn)生水平向前和豎直向上的效果。

設(shè)計(jì)思路：使學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)來尋找力的作用效果，并根據(jù)力的作用效果確定分力方向，進(jìn)行力的唯一分解。

實(shí)例：斜拉橋

教師活動(dòng)：利用多媒體演示斜拉橋圖片，如圖2，引導(dǎo)學(xué)生觀察不同斜拉橋中的共同特點(diǎn)，并利用上述學(xué)到的知識(shí)對(duì)斜拉橋中的鋼索按照對(duì)橋梁所產(chǎn)生的效果進(jìn)行力的分解，當(dāng)受力對(duì)象轉(zhuǎn)換為立柱時(shí)，同樣分析鋼索對(duì)立柱的作用效果進(jìn)行力的分解。為斜拉橋的構(gòu)建方法做進(jìn)一步解釋。

圖2

學(xué)生活動(dòng)：認(rèn)真觀察多媒體演示，分析出鋼索上所產(chǎn)生的力的方向，利用數(shù)學(xué)中的幾何關(guān)系計(jì)算出對(duì)于立柱及橋梁分力與合力的大小關(guān)系。

設(shè)計(jì)思路：通過實(shí)例應(yīng)用，讓學(xué)生能從理論聯(lián)系實(shí)際體會(huì)物理知識(shí)在生活中的應(yīng)用。

（2）探究二：直角斜面模型

演示：在斜面和垂直斜面擋板上貼有易形變的海綿體，將小球輕放在斜面上，觀察海綿形狀變化，如圖3。

圖3

學(xué)生活動(dòng)：觀察海綿體的形狀變化，根據(jù)形狀變化確定小球?qū)χ苯切泵嫠a(chǎn)生的效果方向，再對(duì)重力按其效果進(jìn)行分解，確定分力與合力的幾何關(guān)系。

設(shè)計(jì)思路：學(xué)生通過分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，建立物理關(guān)系，進(jìn)一步加深了平行四邊形定則的應(yīng)用，同時(shí)也使學(xué)生對(duì)力按效果進(jìn)行分析有更透徹的理解。

（3）探究三：支架（塔吊）模型

演示：讓每位同學(xué)用準(zhǔn)備好的細(xì)繩、輕桿、鉤碼完成實(shí)驗(yàn)。

學(xué)生行為：參與動(dòng)手，親身體會(huì)該實(shí)驗(yàn)中因鉤碼重力引起的支架對(duì)手指和手掌力的作用效果，根據(jù)感受力的作用效果來分析對(duì)應(yīng)的分力，用所學(xué)的幾何知識(shí)定量分析出重力與其分力的關(guān)系。

設(shè)計(jì)思路：從教室演示實(shí)驗(yàn)過渡到學(xué)生自己動(dòng)手完成實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生感受自己動(dòng)手完成實(shí)驗(yàn)的魅力，引導(dǎo)學(xué)生將實(shí)際生活涉及的物理問題轉(zhuǎn)化為構(gòu)建相關(guān)物理模型來解決。

2.3 ?力的分解的一般步驟

首先研究受力對(duì)象力的作用效果→ 確定出其中分力的效果方向→利用矢量平行四邊形法則→幾何三角函數(shù)相關(guān)知識(shí)→分別計(jì)算出分力的大小。

教學(xué)活動(dòng)：對(duì)于上述所探究的問題進(jìn)行總結(jié)，得出力按照其效果分解的一般步驟，計(jì)算合力與分力的定量關(guān)系。

學(xué)生活動(dòng)：對(duì)上述力的分解中的各個(gè)過程進(jìn)行總結(jié)。

設(shè)計(jì)思路：培養(yǎng)學(xué)生對(duì)于一般規(guī)律進(jìn)行總結(jié)。

2.4 ?力的分解的生活應(yīng)用

問題1：如果你是索道設(shè)計(jì)師，讓你來處理索道的技術(shù)問題，請(qǐng)問索道設(shè)計(jì)是盡量繃直些好，還是適當(dāng)松弛些好？

問題2：現(xiàn)實(shí)生活中，如何利用一根繩子這個(gè)工具把陷在泥坑里的汽車?yán)鰜恚?/p>

設(shè)計(jì)思路：培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成能夠?qū)⑸钪械囊恍┢毡楝F(xiàn)象，與自己目前所學(xué)的物理知識(shí)聯(lián)系起來，理論結(jié)合實(shí)際，學(xué)會(huì)自主積極地去構(gòu)建物理知識(shí)體系。

2.5 ?課堂小結(jié)

對(duì)開篇的導(dǎo)入問題進(jìn)行解釋，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)到物理在生活中應(yīng)用的普遍性，拓展其相關(guān)的知識(shí)，進(jìn)一步開拓學(xué)生的視野、思維，使學(xué)生逐步學(xué)會(huì)從實(shí)驗(yàn)中得到理論，再用理論解釋生活現(xiàn)象，逐步培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。

3 ?課后教學(xué)反思

（1）依托“教材綱要”。根據(jù)修訂后2017版新課標(biāo)[ 1，2 ]的要求，教師應(yīng)創(chuàng)造性地使用教材，仔細(xì)品味各個(gè)版本教材中對(duì)于本章節(jié)知識(shí)的不同編制。同時(shí)，問題情境設(shè)置應(yīng)具有合理性，應(yīng)充分考慮學(xué)生是在初中知識(shí)的前提下對(duì)力的分解進(jìn)行探究，且要注意學(xué)生容易出現(xiàn)的問題——對(duì)力的分解所得的分力與力的平衡概念出現(xiàn)混淆。

（2）巧用“問題情境”。利用問題情境來引導(dǎo)整個(gè)教學(xué)過程，學(xué)生能在老師一步一步的引導(dǎo)下自主的從發(fā)現(xiàn)問題→思考問題→談?wù)搯栴}→解決問題中獲取知識(shí)，提高物理思維能力。因此在課堂教學(xué)過程中設(shè)立一系列問題情境也是幫助學(xué)生養(yǎng)成探究思維習(xí)慣的良好方式。

（3）注重“動(dòng)手參與”。教師應(yīng)該給予學(xué)生自己操作實(shí)驗(yàn)的空間，注重學(xué)生的自我“動(dòng)手參與”，在課堂上可以讓學(xué)生自己多動(dòng)手參與實(shí)驗(yàn)，通過觀察實(shí)驗(yàn)得到的現(xiàn)象，思考其中涉及的相關(guān)物理知識(shí)，并在實(shí)驗(yàn)中驗(yàn)證所學(xué)的知識(shí)。同時(shí)也能學(xué)會(huì)利用課堂中所學(xué)到知識(shí)去解釋生活現(xiàn)象，學(xué)以致用。

（4）突出“互動(dòng)交流”。互動(dòng)交流是課堂組織高效與否的重要表現(xiàn)，課堂中有了問題就要思考，有了思考才有互動(dòng)，有了互動(dòng)才能讓“教”與“學(xué)”兩手抓，“教”能從學(xué)情出發(fā)，沿著預(yù)設(shè)的問題情境逐步引導(dǎo)，“學(xué)”能促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)積極參與思考并掌握知識(shí)。

通過不斷地教學(xué)實(shí)踐，教師在教學(xué)過程中采用設(shè)立不同層次的問題情境來循序漸進(jìn)地培養(yǎng)學(xué)生物理探究能力具有較強(qiáng)的可行性。在新修訂后的新課標(biāo)實(shí)施過程中，教師應(yīng)以“立德樹人”為首要目標(biāo)，除了問題情境法，還可以通過其他多種教學(xué)方法，以達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生物理核心素養(yǎng)的目的。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）[S].北京： 人民教育出版社，2018：1-4.

[2]普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)修訂組.普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）解讀[M] .北京： 高等教育出版社， 2018：142.