焦健生



[摘 要]在物理學習過程中,學生往往存在思維狹窄、思路模糊、條理紊亂、敘述不清等問題,一個有效的矯正途徑是采用“思路教學法”,以問題驅動性任務為載體,以學習思路為方法,以邏輯性思維為主導,通過教師精心地“導”,促進學生自主地“學”。實踐證明,這種教學方法可以有效激發學生思維,打通學生學習思路,培養學生的學習能力。
[關鍵詞]思路教學法;學習思路;學習能力
[中圖分類號] ? ?G633.7 ? ? ? ?[文獻標識碼] ? ?A ? ? ? ?[文章編號] ? ?1674-6058(2023)11-0043-04
一、不良現象及原因分析
在教學過程中,發現學生在解決物理問題時往往出現“課上聽聽能懂、課后模仿能做、變換題設就錯”等現象,這種現象實際上暴露出學生解決問題時思路模糊、思維狹窄、條理紊亂、敘述不清等問題。
分析其原因,無非有三個方面:一是學生學習時不注重知識的來龍去脈,而是死記規律、套用公式,模仿性解決一些問題;二是教師教學方式簡單機械,不重視思路教學,即不重視知識建構和知識體系的教學,而是注重應試教學,強調規律的套用;三是自學能力方面,學生學習局限于課堂,缺乏自主學習的環境;教師對學生的學習缺乏有效的指導、幫助和支持。
因此,教師要采用能激發學生學習主動性的教學方式,充分發揮學生在學習中的主體作用,有效培養學生的自主學習能力。從這個意義上來說,教師的教學思路深深地影響著學生的學習思路。下面就“電磁感應”的教學談談筆者在“思路教學法”方面的一些實踐。
二、“思路教學法”的含義
這里的“思路教學法”是指以問題驅動性任務為載體,以學習思路為方法,以邏輯性思維為主導,通過教師精心地“導”,促進學生自主地“學”的教學方法。教師按照教學內容確定學生自主學習的能力目標,可以按照“思路教學法”要點圖(如圖1)進行教學指導和課堂教學。
“思路教學法”的重點在于激發學生思維,打通學生的學習思路。教師應結合學習目標、教學內容設計一系列問題,形成問題驅動性任務,具體分為:課前預習,指點學生預習思路,引導學生自學;課堂教學,創設教學思路,讓學生討論解決疑惑,教師適時點撥;實驗教學,明確探究思路,教師引導學生對學習內容中的疑難問題或未知規律進行實驗探究;應用實踐,進行習題教學,讓學生尋找解題思路,自主解決問題,實現知識和方法、能力和素養的融合發展。
三、具體做法
(一)布置預習任務時,提供任務性預習提綱,讓學生分析教材的編寫思路
現行人教版物理教材的編寫十分注重知識的建構過程,遵循學生的認知規律,教材每一節內容的開端都創設了一個或幾個問題情境,以引發學生思考,激發學生的認知興趣,由淺入深地引導學生探究新知,使學生在科學探究和思維中形成物理觀念、認清物理本質。因此,在教學活動中,教師要理解教材的編寫思路,掌握學生的認知規律,激活學生的認知思維,打開學生的學習思路,盡可能地讓學生自主理解和掌握新知識。
預習是學生學習活動中的一個重要環節,它能夠引導學生從已有認知到主動建構知識。在布置預習任務時,教師可按照教材的編寫思路給學生提供任務性預習提綱,提綱的重點是引發學生思考,使學生弄清建立物理概念和規律的因果關系,既讓學生能理解教材中的物理概念和規律是如何建立和得到的,又讓學生明白怎樣應用這些物理概念和規律去解決問題。
例如,“電磁感應”一章中的“渦流、電磁阻尼和電磁驅動”一節,是按照從現象到規律再到應用的次序編寫的,對學生的基本要求是理解金屬塊狀導體中的電磁感應現象——渦流。
教師可按照教材的編寫思路給學生提供如下任務性預習提綱:
1.當閉合導體中的磁場發生變化時有感應電流產生,是什么力推動電荷定向移動的?
2.教材提供的“電子感應加速器”,是什么場使電子加速的?
3.本節教材中麥克斯韋提出了什么觀點?
4.導體中為什么有渦流產生?
5.渦流在熱效應和機械效應方面有哪些應用?
6.電磁阻尼和電磁驅動的原理是什么?有哪些應用?
學生通過閱讀教材,自主學習并嘗試解決以上問題,若有困惑,可及時反饋給任課老師,供任課老師在備課和課堂教學時著重關注和解決。
(二)課堂教學過程中,注意創設學習情境,讓學生領會教師的教學思路
在物理教學中,教師經常會出現兩種不良現象,一種是教師教的節奏與學生學的節奏不同步,如果學生的思維節奏跟不上教師的教學節奏,那么學生自然不能完全理解教學內容;另一種是學生學習的主動性不夠,因為教學方式的原因,教師不能很好地因勢利導,不能打開學生的學習思路,導致學生處于被動學習狀態,學生的學習效果當然不會太好。
怎樣改變上述兩種不良現象呢?一種行之有效的方法就是:教師把教學思路轉化為學生的學習思路,引導學生在學習的過程中思維、理解,這樣就能激發學生學習的主動性,使學生的思維節奏跟上教師的教學節奏。
在教學“法拉第電磁感應定律”一節內容時,教師可設計五個探究性問題作為學生的學習思路,讓學生在學習思路的引領下進行探究性學習。這五個探究性問題指向教學目標,層層深入,環環相扣。
學習思路1:實驗對比法。弄清電磁感應電路中的電源是什么。下面兩個電路圖(如圖2和圖3),右圖靈敏電流計指針偏轉,該電路的哪部分充當電源?
學習思路2:實驗探究法。弄清電磁感應電路中的感應電動勢大小跟哪些因素有關。
設置遞進式問題,打開學生的探究思路。回顧前一節的三個演示實驗(如圖4甲、乙、丙),探究以下幾個問題:
(1)這三個實驗中,電流表指針為什么偏轉?(讓學生明白感應電流產生的條件)
(2)從電流表指針偏轉的大小,你能推斷其中的原因嗎?(讓學生知道電路中電動勢有大小)
(3)圖4甲中,條形磁鐵從同一高度插入線圈中,插入的快慢不同,引起電路中電流大小也不同,為什么?(通過引導學生思考,讓學生知道感應電動勢的大小與磁通量的變化快慢有關)
(4)改變圖4乙和圖4丙實驗中的磁通量變化快慢,推斷出一般性的規律。
學習思路3:演繹歸納法。得到法拉第電磁感應定律的內容、表達式。
(1)內容: 電路中感應電動勢的大小,跟穿過這一電路的磁通量的變化率成正比。
(2)表達式:[E感 =kΔΦΔt]
當線圈匝數為N時,相當于有N個完全相同的電源串聯,故有[E感 =NΔΦΔt]。
學習思路4:分析比較法。比較Φ、ΔΦ、[ΔΦΔt]三者之間的關系。
學習思路5:弄清導線切割磁感線時,感應電動勢的大小。
(1)如圖5所示,閉合回路一部分導體ab處于勻強磁場中,磁感應強度是B,導體ab以速度[v]勻速切割磁感線,求產生的感應電動勢。
(2)如圖6所示是閉合線圈的一部分導體處于勻強磁場中,導體以[v]斜向切割磁感線,求[E感]的大小。
由于學生認清了學習的方向,他們的學習狀態會由被動變主動,學習思路由模糊變清晰,課堂氣氛由沉悶變活躍,學習效果會大大提高。
上述教學,教師能始終站在學生能理解、能接受的角度去進行教與學的活動,有效避免了教師的教學思路堵塞學生的學習思路。
(三)實驗活動中,把握探究方向,讓學生掌握觀察和研究物理的實驗思路
實驗是建立物理概念、得到物理規律的重要手段,實驗教學的關鍵點主要有:指導學生如何選擇實驗器材、選擇實驗方法并設計實驗,如何觀察實驗現象,如何進行實驗操作,如何獲得實驗數據并處理數據得出實驗結論,如何進行誤差分析和改進實驗等。但實驗教學中,特別是學生實驗過程中,時常發現,學生是旁觀者或盲目操控者,學生的體驗性、方向性和理解度嚴重不足。為此,教師在進行演示實驗和分組實驗的教學中,要注重指導學生的實驗思路。
例如,關于“楞次定律”一節,教學重點是探究判斷感應電流方向的規律,教學難點是線圈中感應電流的磁場方向與原磁場方向之間的關系。教師可采用“邊學邊實驗”的教學方法進行實驗教學,實驗教學的思路是:探究電流計G中流入電流方向與電流計G中指針偏轉方向的關系、線圈的繞向;探究條形磁鐵插入或拔出線圈時,線圈中感應電流的磁場方向與原磁場方向的關系。
實驗思路1:按照如圖7所示的電路圖連接電路,閉合開關,觀察并記錄電流表中電流方向與電流計指針偏轉方向的關系。根據記錄的現象判斷是左進左偏,還是左進右偏。
實驗思路2:認清線圈的繞向,使線圈和靈敏電流計構成回路。如圖8所示,把條形磁鐵N極(或S極)在豎直方向插入和拔出線圈,記錄電流計的指針偏轉方向,判斷感應電流方向,再用安培定則確定感應電流的磁場方向。
實驗思路3:根據實驗結果,填寫下表。
首先,讓學生根據表中記錄進行思考和討論,然后引導學生總結判斷感應電流方向的規律——楞次定律。
接著,啟發學生理解楞次定律中“阻礙什么?如何阻礙?能否阻止?為何阻礙?”。
最后,精選幾個練習題引導學生進行鞏固性學習。
上述實驗思路能引發學生思考,促進學生動手探究,達到手腦并用,進而理解物理本質的目的。
(四)解決問題時,拓寬解題思路,指導學生尋找解題思路
教師有目的、有計劃地進行習題教學,指導學生尋找解題思路是關鍵。解題思路是學生根據題設信息,聯想知識建立物理模型的過程,這是學生解決物理問題的關鍵能力,怎樣提高這種能力呢?具體可以采用兩種方式:一題多問;一題多變。
一題多問,可以讓學生在“做”的過程中發現問題、解決問題,促進學生自主獲取知識、體驗情感、發展能力和提升素養。
例如,如圖9所示,水平放置的足夠長的平行金屬導軌左端與定值電阻R相接,質量為m、電阻為[R2]的金屬桿垂直置于導軌上,其PQ段的長度為L。整個裝置處在勻強磁場中,磁感應強度大小為[B],方向垂直于導軌平面向下。[t=0]時刻,金屬桿在水平恒力[F]的作用下向右運動,忽略導軌的電阻及導軌與金屬桿間的摩擦。金屬桿的最大速度是多大?
這一類習題變化的物理量多,部分學生分析時思路不清。教師可以通過一題多問,采用逐步設問的方法來打開學生的思路。
可以設置這樣幾個問題:(1)金屬桿切割磁感線時,桿中的電流方向是怎樣的?(2)金屬桿受到哪些力?合外力恒定嗎?(3)金屬桿做什么運動?(4)當速度最大時,金屬桿所受的合外力多大?通過這4個設問,學生思維的臺階小了,在遞進式問題的驅動下,一定會有清晰的思維流程,也就容易掌握相應的分析方法,問題也就迎刃而解了。
就題論題,往往導致學生的思路狹窄、思維僵化,如果將上題的情境和條件進行變換,再設計出新的問題讓學生解決,則能培養學生的發散思維能力和解決問題的應變能力。
上題中,可將水平恒力撤去,改成:金屬桿以初速度[v0]向右滑去,如圖10所示。要求解決如下三個問題:
(1)判斷通過定值電阻R的電流方向;
(2)求金屬桿的速度為[v0 2]時,金屬桿的加速度大小;
(3)求金屬桿從開始運動到停止運動的過程中,定值電阻R所產生的焦耳熱。
通過這樣關聯性的題設變化,學生在解決問題的過程中,可以活躍思維、拓寬思路、提升能力。
總之,學習的重點就是讓學生學會如何思考,而思考的前提就是有一個好的思路。對教師而言,教學要有好的指導學生學習的思路;對學生而言,學習要有好的自主學習思路,這樣學生學習的能力才能得到真正提升。
[ ? 參 ? 考 ? 文 ? 獻 ? ]
[1] ?中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標準:2017年版2020年修訂[S].北京:人民教育出版社,2020:1.
[2] ?人民教育出版社,課程教材研究所,物理課程教材研究開發中心.普通高中教科書 物理 選擇性必修 第二冊[M].北京:人民教育出版社,2019:35-39.
[3] ?人民教育出版社,課程教材研究所,物理課程教材研究開發中心.普通高中教科書 教師教學用書 物理 選擇性必修 第二冊[M].北京:人民教育出版社,2019:23-57.
[4] ?劉杭州,宋書婷,郭曉雪,等.建構知識網絡 發展核心素養:以“電磁感應”教學為例[J].物理教學,2022(10):5-8,4.
(責任編輯 易志毅)