基于真實問題的物理教學探討

趙 瑩 沈志斌

(江蘇省無錫市輔仁高級中學,江蘇 無錫 214123)

現(xiàn)代認知理論認為：學習是一種主體參與情境而持續(xù)建構的過程，教師的作用在于引起學習、維持學習和促進學習。有利于學習發(fā)生的情境是一種真實的社會情境、實踐情境、文化情境，要使學習在課堂上真正發(fā)生，應提供真實的問題情景，引起學習愿望、激發(fā)認知沖突是關鍵。筆者結合教學案例，探討基于真實問題的物理課堂教學策略。

1 教學案例1

1.1 真實問題

在“應用牛頓第二定律解決問題”的教學中，筆者創(chuàng)設了圖1所示的真實問題情境，由于是重大交通事故，學生看后心情很沉重，迫切希望了解其中的原因以及如何避免事故發(fā)生，學習由此發(fā)生。但是引發(fā)了學習愿望，并不意味著學習真正發(fā)生，還需要教師通過將真實問題建構為可處理的物理問題并建立模型，認知沖突產生后，學習才得以真正發(fā)生。

圖1

1.2 物理問題

圖2

(1) 要確保水泥管與車廂不發(fā)生相對運動,汽車的最大加速度為多大?

(2) 為確保在緊急剎車的情況下,水泥管不能撞擊駕駛室,對卡車緊急剎車前的速度有何要求?

1.3 問題解決

通過受力分析、運動分析，綜合應用力學知識、運動學知識可以解決較為復雜的問題。

(1) 取水泥管為研究對象,靜摩擦力能產生的最大加速度滿足μ1mg=ma1，汽車的最大加速度a1=4m/s2。

圖3

1.4 概括推廣

實際問題更為復雜，在概括推廣環(huán)節(jié)，我們設計了一個開放性問題：為避免事故發(fā)生，你能給駕駛員提供什么建議？學生的建議有：“水泥管要捆扎牢靠”“生命至上，減行慢行”“降低車速，避免緊急剎車”“與前方車輛保持安全距離，避免緊急剎車”等。在概括推廣環(huán)節(jié)中，通過對學生學習行為的動態(tài)分析與反饋，評估學習真正發(fā)生的路徑，并針對發(fā)現(xiàn)的問題，改進教師的教學行為。

2 教學案例2

2.1 真實問題

如圖4所示是校園廣播系統(tǒng)中草坪上的音響(已損壞)，揚聲器為什么要與一個變壓器相連？此真實問題應用于課堂教學，意在探究變壓器的另一種應用——阻抗匹配。

圖4

2.2 物理問題

(1) 計算此時用電器獲得的功率；

(2) 為使用電器獲得最大功率，在電源和用電器之間可接入一個理想變壓器(圖5)，求此變壓器原副線圈的匝數(shù)比。

圖5

2.3 問題解決

(1) 流過用電器的電流有效值I=E/(R+r)=2A，此時用電器獲得的功率P=I2R=16W。

2.4 概括推廣

通過阻抗變換，我們可以將接在次級線圈的電阻等效轉化為接在初級線圈的電阻。運用等效思維，學生更容易接受在高壓輸電中，由負載變化引起的線路中各個物理量的變化。

例1(2010年江蘇高考)：在如圖6所示的遠距離輸電電路圖中，升壓變壓器和降壓變壓器均為理想變壓器，發(fā)電廠的輸出電壓和輸電線的電阻均不變，隨著發(fā)電廠輸出功率的增大，下列說法中正確的有( )。

圖6

A. 升壓變壓器的輸出電壓增大

B. 降壓變壓器的輸出電壓增大

C. 輸電線上損耗的功率增大

D. 輸電線上損耗的功率占總功率的比例增大

解析：發(fā)電廠輸出電壓不變，所以升壓變壓器次級電壓不變，所以選項A錯誤。發(fā)電廠輸出功率的增大源于用戶電阻R用

3 結語

選擇真實問題切入物理課堂教學，能夠較好地引起認知沖突，激發(fā)學生的求知欲，是有效教學的重要手段。物理教學要理論聯(lián)系實際，關注科學技術的發(fā)展，關注物理學知識在生產、生活方面的廣泛應用。教師應用自己的教學智慧，減少一些陳舊的、缺乏情景的、理想化的問題訓練，善于選擇真實問題，挖掘其中的物理教學資源，為學生提供更多、鮮活的物理情景，以有助于學習真正發(fā)生的方式組織起來，提升教學的實效。