高秀丽
摘 要:本文针对高中物理教学中如何激发学生的求知欲和好奇心,调动学生的积极性,让学生主动建构自身知识体系等问题,在教学实践中探讨了“问题驱动教学法”的应用,并通过案例说明如何围绕教学内容设计问题,并在问题驱动下层层推进,让学生在参与问题的分析、解决中获取物理知识,领悟物理思想和方法。
关键词:问题驱动教学法;高中物理;案例
中图分类号:G633.7 文献标识码:A 文章编号:1003-6148(2014)11(S)-0006-3
1 引 言
问题驱动教学法即基于问题的教学方法(Problem-Based Learning,PBL),这种方法不像传统教学那样先学习理论知识再解决问题。问题驱动教学法是一种以学生为主体,以专业领域内的各种问题为学习起点,以问题为核心规划学习内容,让学生围绕问题寻求解决方案的一种学习方法。
中国著名教育家陶行知说过:“创造始于问题,有了问题才会思考,有了思考,才有解决问题的方法,才有找到独立思路的可能。”英国科学家波普尔认为,科学的第一特征就是“它始于问题——实践及理论的问题”。他甚至认为:“科学与知识的增长永远始于问题,终于问题——越来越深化问题,越来越能启发新问题的问题。”思维从问题开始,在问题驱动的课堂中,通过教师巧妙设计的“问题链”,充分激活学生思维,培养学生的思维能力,既能发挥教师的主导作用,又能发挥学生的主体作用,让学生在经历和体验问题的分析、解决过程中自主建构知识。
为此,笔者组织了研究团体,重点研究如何将“问题驱动教学法”有效应用于高中物理教学中,经过近两年的教学探索和实践,初见成效。以下是笔者的一些初步研究结论和实践案例,希望能抛砖引玉,与同行共同交流。
2 问题设计的一般原则
问题是指“需要研究讨论并加以解决的矛盾、疑难”,在教学中是指教师为了实现一定的教学目标,根据学生已有的知识和经验,针对教学中将要产生或可能产生的困惑,将教材知识转化之后成为教学问题,它是师生互动的载体。问题设计是问题驱动教学法的基础,问题设计得科学与否直接关系到教学的成败。一般来说,问题设计应当遵循以下几个原则:
(1)目的性。教师要尽量了解教材和学生的具体情况,设计的问题必须紧紧围绕教学目标。
(2)层次性。在设计问题时,要给学生以清晰的层次感,由易到难,以便增强学生的自信心,激发学生的学习兴趣,促使学生积极思考。
(3)适切性。设置的问题要符合教学目标和教学内容要求,更要与学生的知识储备、能力基础、认知程度相一致,即要符合所任教学生的最近发展区,保证大多数学生在课堂上都处于思维兴奋状态。
(4)启发性。设计的问题应能起到启发学生思维的作用,可以有知识联系性和思想方法类比的引导,但是不能限制学生的思维。
(5)全面性。在设计问题时,要注意调动每一个学生的学习积极性,力争让每个人都有发挥和表现的机会,做到人人参与,人人有收获。
3 实践案例
以高一物理必修二(粤教版)第三章第二节《万有引力定律的应用》作为案例进行说明。
3.1 创设情境,激趣引入
师:我们是怎么称量物体的质量的?
生1:初中的时候我们用天平秤量物体的质量。
生2:可以用磅秤称人体的体重或者物体的质量。
生3:一些质量比较大的物体,我们可以用曹冲称象的办法。
师:如果要测量天体的质量,还能用曹冲称象的办法吗?
生齐说:不行。
教师自然引出问题1,过渡到新课的学习。
3.2 问题驱动,层层推进
3.2.1计算天体的质量
问题1 若月球绕地球做匀速圆周运动,其周期为T,已知月球到地心距离为r。请你根据这些条件,计算地球的质量M。
教师提示:月球绕地球做匀速圆周运动的向心力由它们之间的万有引力提供。
学生独立思考和分析3分钟后,教师让两位同学板演,同时在全班巡视,发现多数学生能正确建立物理模型,列出万有引力提供向心力的等式,但不少学生运算出错。师生通过点评两位同学的解答过程,进一步巩固天体匀速圆周运动模型,指出运算的易错点和注意点。
接着要求学生以四人为一个小组,对下述三个问题进行讨论和交流,小组代表汇报讨论结果。
问题2 利用上述条件,你能算出月球的质量吗?为什么?
问题3 要算出月球的质量,你需要什么?要算出太阳的质量,你需要什么?
问题4 利用这种方法,是否可以计算不带卫星的天体的质量?为什么?
通过对上述三个问题的探讨,让学生总结出一个计算天体质量的模型。指出需要知道哪些物理量,能求出哪些物理量,不能求出哪些物理量。
为了培养学生的发散性思维能力,教师顺势提出第五个问题。
问题5 不带卫星的行星的质量又如何计算呢?
学生面面相觑,见此情景,教师提示:地球上的物体,其受到的万有引力和重力是什么关系?
生:二者大约相等。
师:大家可以往这个方向想,设地球表面的重力加速度g,地球半径R。
完成上述5个问题后,学生已经经历了两个计算天体质量的推导分析过程,师生共同总结和比较两种方法,既能加深和巩固学生对知识的理解,又让学生感到知识的奇妙,引起学生情感的共鸣。
3.2.2预测未知天体
要求学生阅读教材,独立思考以下问题:
问题6 怎样理解“天王星的实际轨道与理论计算出的轨道存在着偏差”这句话?
问题7 根据当时的情况,你还能提出其他的一些猜想吗?
问题8 虽然海王星和冥王星都是用同样的方法发现的,但却相隔了80多年,这是因为什么?由此,你能体会到科学探究的艰辛吗?
问题9 根据海王星的发现过程,请你总结未知天体发现的一般思路和过程。
通过上述四个问题引导学生体验探索的艰辛和喜悦,同时结合播放海王星发现过程的视频,总结未知天体发现的一般思路和过程。
3.2.3人造卫星和宇宙速度
教师提出:当我们仰望天空的时候,在满天的星斗中,你也许会看到我们人类送上天空的“星星”——人造卫星。那么,人造卫星是怎样飞上天的呢?它又为什么不会掉下来呢?要求学生阅读教材和图3-2-5,思考问题10。
问题10 牛顿对于卫星的设想是怎样的?将物体以多大的速度抛出,才可使它沿着地球的表面飞行呢?
要求学生画出卫星绕地球做匀速圆周运动的模型图,找出其运动的圆心和向心力来源。据此教师提出以下两个问题,要求学生独立思考和推演。
问题11 若已知地球质量为M,卫星质量为m,卫星到地心的距离为r,请你推导出绕地球转动的卫星的速度v。
问题12 若已知地球半径R=6.37×106 m,地球质量M=5.98×1024 kg。根据上题结论,请你计算出地面附近人造卫星的速度。
至此,学生已经推导出第一宇宙速度,但对其本质理解不一定很深,这时教师可适当引申。
问题13 若有一天人类登上了火星,那么在火星表面发射人造卫星的最小速度又是多少?你能总结出在宇宙中任意一颗行星上发射卫星的最小速度吗?需要知道哪些物理量?
问题14 为何第一宇宙速度是发射卫星的最小速度,却是卫星环绕地球飞行的最大速度?
在学生回答了以上问题后,就可以自然地引出第二宇宙速度和第三宇宙速度。
问题15 地球同步卫星具有什么特点?
3.2.4课堂小结,领悟提升
结合上述15个问题,引导学(下转第11页)(上接第7页)生梳理和总结本节课学过的知识,领悟物理思想和方法,进一步建构和完善学生的知识体系。
3.2.5反思与启示
学习过程是一个不断“生长”问题和解决问题的过程,它始于问题的开发,终于问题的解决。问题驱动教学法,充分尊重和发挥了学生的主体地位和作用,增强了学生的主观能动性和合作精神,促进了他们思维的发展,使学生真正成为学习的主人。而教师作为教学活动的参与者、管理者和调控者,与学生构成互动、互助、互相启发的关系,以驱动整个学习活动。它对教师提出了更高的要求,教师不仅要有渊博的知识,还要具备洞悉学生心理、思维特点的能力,更要有灵活驾驭课堂教学的能力,能适当、恰如其分地组织好课堂教学。
本研究团队经过两年来的教学实践,就同一个教学内容反复进行集体备课、磨课,并进行了实验对比,发现问题驱动式的课堂,既大大地调动了学生学习的积极性,又能使学生更牢固地理解并灵活运用知识,更培养了学生具体问题具体分析的能力,教学效果显著。难能可贵的是,由于感觉课堂上学生都能有所收获,且学得愉快、轻松,教师们研究课堂教学的氛围、热情以及职业幸福感也大大提高。
参考文献:
[1]普通高中课程标准实验教科书《物理》必修2[M].广州:广东教育出版社,2005.
[2]普通高中课程标准实验教科书《物理》必修2(教师教学用书)[M].广州:广东教育出版社,2012.
[3]吴建忠.问题导学——高中物理生态课堂的一种选择[J].物理教学探讨,2014,(6):22.
[4]王诗锋.“问题驱动式”实验复习教学案例——从测量玩具手枪子弹初速度谈起[J].物理教学探讨,2013,(7):9.
[5]黄素芳.巧妙设计“问题串” 激活学生创新思维[J].物理教学探讨,2014,(4):22.
(栏目编辑 赵保钢)