高三物理复习中渗透问题探究式

朱 琦

(江苏教育学院附属高级中学,江苏南京 210000)

新课程标准把“问题教学”提到了议事日程,把培养学生“提出问题的能力”、“质疑能力”、“分析、解决问题能力”作为课程标准写进了高中《物理课程标准》,新形势下高中新课程改革赋予了高中物理新的内容,也对物理教师提出了更高的要求.教师不仅是知识的传递者,更应该是问题意识的培养者.

心理学研究表明,意识到问题的存在是思维的起点,没有问题的思维是肤浅的思维、被动的思维,问题意识在人的认识活动中占有重要的地位.所谓问题意识指学生在认识活动中意识到一些难以解决的、疑惑的实际问题或理论问题时产生的一种怀疑、困惑、焦虑、探究的心理状态,这种心理状态驱驶学生积极思维,不断提出问题和解决问题.只有当学生深入思考后,需要问个“为什么”的时候,思维才算是真正地启动.课堂教学过程应该是以不断地提出问题并解决问题的方式来获得知识的问题性的思维过程,而教师创设一定的问题情境是学生发现问题和提出问题的动因.问题探究式是根据教学内容及要求,由教师创设问题情境,揭示事物的内在矛盾,以发现问题、探究和解决问题来激发学生的求知欲、创造欲和主体意识,唤起学生的思维活动,激发学生巨大的内驱力,使学生进入探索者的角色,并真正地参与到学习活动之中,从而获得认知和能力,培养学生创造能力的一种教学模式.

高考对学生能力要求之一是分析综合能力.分析综合能力是指学生能够独立地对所遇到的一系列问题怀着探究的心理状态进行具体分析,弄清其中的物理状态、物理过程和物理情境,找出其中起重要作用的因素及相关条件;能够把一个复杂问题分解为较简单的问题,找出它们之间的联系;能够理论联系实际,运用物理知识综合解决所遇到的问题.但高三的复习由于时间紧迫、成绩的需要,常用的复习方法是教师提出问题、学生大量做题训练,在训练中提高应试的能力和技巧.教师在问题情境的设计上、在学生问题意识的进一步培养上关注度有所降低.高三阶段的学生,随着年龄的增长,情感、情绪的隐密性比较突出,不是很愿意、也不是很及时把自己发现的问题拿出来与大家分享;在高考重压下,大部分学生埋头于题海,心思更多地放在“熟能生巧”上,对问题的关心度和感悟力有所降低.

那么,在高三物理复习教学过程中,教师怎样进一步培养学生的问题意识,进而提高学生的学习能力、应考能力,培养学生的科学精神和态度,是一个值得探讨的问题.

1 创设问题情境,激活思维

“问题探究”教学,问题是主线,要培养学生发现问题、提出问题的能力,首先要给学生创设一个现实的问题情境,并且这一情境不仅有提出问题的必要性,而且还要联系学生思维的“最近发展区”,根据学生现有的心理和智力水平,使学生能较容易地发现问题、提出问题.其次,教师还要留给学生发现问题、提出问题的时间和空间.通过这种课堂教学氛围营造,让学生成为“问”的主体,成为一个“信息源”,充分激发学生学习的积极性和主动性,诱导学生沿着“发现问题——提出问题——解决问题”的认识道路前进.

例如,由于微积分已经引入了高中数学课标,列入理科学生的高考考试范围,故也应成为高考的物理试题中运用数学工具的热点之一,因此高三复习应关注导数与积分,渗透微积分思想,但这又是学生感到难上加难的问题.

对于“微元思想运用”这个专题,首先出示一道题目,如图1所示,两根相距为 d足够长的光滑平行金属导轨位于水平的xOy平面内,导轨与 x轴平行,左端接有阻值为 R的电阻.在 x＞0的一侧存在竖直向下的磁场,金属棒质量为 m,电阻为 r,与金属导轨垂直放置,且接触良好.开始时,金属棒位于 x=0处,现给金属棒一大小为 v0、方向沿x轴正方向的初速度,金属棒沿导轨滑动,金属导轨电阻可忽略不计.问:若导轨间的磁场是匀强磁场,磁感应强度为B,导体棒最终在导轨上静止时的坐标x1.

首先学生发现棒在磁场中所受到的安培力在逐渐减少,棒做加速度减少的减速运动,用动能定理或动力学手段都无法直接求解,立即产生如何求解类似变速运动的问题的疑问,由此激发了学生的求知欲,使学生迅速进入主动学习的角色.

图1

2 积极思考,寻解问题,培养能力

建构主义认为,学生的学习过程是一个自我建构的过程,也是一种再创造的过程.教师在问题解决的过程中是以指导者、促进者的身份出现的.学生应成为分析问题、解决问题的主体,即“变教为诱,变学为思,以诱达思,促进发展”.

例如,在上述“微元思想运用”专题中,当创设问题情境后,接着设置如下问题:(1)虽然棒在整个过程中做变减速运动,如果取 Δt很小,Δt→0时,棒可看作什么运动?Δt时间内速度的变化与加速度有何关系?加速度与速度有何关系?以这些问题为增长点,激励学生探究讨论,激起思维的火花.学生自己便可以得出

3 回味问题,拓展延伸,促进飞跃

物理问题的回味过程是师生间积极的双边活动,是师生间再度的交汇和沟通,是使学生的认识由低级向高级发展的又一途径.通过问题的延伸拓展,使学生从不同的角度运用不同的知识和方法处理问题,从而培养学生的思维品质,提高分析、探索问题的能力和创新能力.

例如前面案例中,当学生在教师的诱导下解决问题后,教学并没有到此结束,而是进一步提出问题,拓展延伸,继续提问:(1)若导轨间的磁场是非匀强磁场,磁感应强度B沿x轴正方向增加,且大小满足B2=kx,导体棒最终在导轨上静止时的坐标 x2是多少?(2)若把质量为m棒弯成如图2所示边长为 L的正方形闭合线圈从有理想边界的水平匀强磁场上方h高处由静止起下落,磁场区域的边界水平,磁感应强度大小为B.线圈的电阻为R,线圈平面始终在竖直面内并与磁场方向垂直,ab边始终保持水平.若线圈一半进入磁场时恰开始做匀速运动,重力加速度为g.线圈cd边进入磁场到开始做匀速运动所经历的时间t是多少?(3)若棒变成两根,在间距为L的两条足够长的平行金属导轨与水平面的夹角为θ,导轨光滑且电阻忽略不计.场强为 B的条形匀强磁场方向与导轨平面垂直,磁场区域的宽度为 d1,间距为d2.两根质量均为 m、有效电阻均为R的导体棒a和b放在导轨上,并与导轨垂直.(设重力加速度为 g)如图 3所示,若 a进入第2个磁场区域时,b恰好离开第1个磁场区域;此后a离开第2个磁场区域时,b又恰好进入第2个磁场区域.且a、b在任意一个磁场区域或无磁场区域的运动时间均相等.a穿出第k个磁场区域时的速率v是多少.

图2

图3

通过变式,拓展延伸,学生在解决问题的过程中,开阔了眼界,扩展了思维,激发了兴趣,感悟到前面的实例虽然情景不同,但都是加速度变化的变速运动,在取Δt很小,Δt→0时,都可看作匀加速运动,都有由此学生自己可总结出微元法的解题思路是:①选取“微元”,将瞬时变化问题转化为平均变化问题(避免直接求瞬时变化问题的困难);②利用数学“极限”知识,将平均变化问题转化为瞬时变化问题(充分利用数学工具,既完成问题“转化”且保证所求问题的性质不变,又能简单地求得结果).

问题不仅是教学的开端,也是教学的主线,还是教学的归宿,教学的最终目的不是用所授的知识消灭问题,而是在初步解决问题的基础上引发新的问题,最终还能把学生引上创造之路.问题探究教学方式,学生在解决问题的过程中,往往不是一帆风顺,需要经过酝酿—假设—验证—再假设的多次反复过程中,学生坚强的意志品质和追求真理的科学精神得到锤炼,故问题探究解决的过程也是有效地塑造学生创造性的个性品质的过程.