培养关键能力 推举目标进阶

朱建武

(如东县马塘中学,江苏 如东 226201)

当下高中物理课堂教学目标,可认为由“知识方法、关键能力、核心素养”3个层面进阶式构成．让学生理解掌握高中物理的必备基础知识和基本思想方法,这是教学目标的“方法层面”;在“方法层面”基础上,培养和发展学生的关键能力,进阶达到教学目标的“能力层面”;在“方法、能力层面”基础上,培养和发展学生的学科核心素养,进阶达到“素养层面”．3层面进阶式课堂教学目标,是相互依存、逐层提升的有机统一体．知识方法、关键能力、核心素养都是不可分离的．尤其“培养关键能力”,处于“掌握知识方法”与“发展核心素养”的中间,既是必不可少的台阶,也是承前启后的桥梁．因此,通过竭力培养学生学好物理所必备的两种基本能力,一是化难为易,二是举一反三,进而扎实培养学生认知、合作、创新等方面的关键能力.这成为大力推举课堂教学目标向“素养层面”圆满进阶的重要举措．

1 启发、铺垫,指引探究,培养学生化难为易的能力

学生分析解决物理疑难问题,既需要教师启发思路、铺设台阶,又要指引学生主动思考、合作探究,通过铺垫、分解或转化,使复杂、繁难的问题变得明朗、简易．培养学生处理物理问题善于化难为易的能力,既能促进认知、合作、创新等关键能力融合发展,也必然推动学生物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任等物理学科核心素养的提升．

图1

现以2011年江苏高考物理试卷第9题为例,探讨如何培养学生化难为易的能力．

原题.如图1所示,倾角为α的等腰三角形斜面固定在水平面上,一足够长的轻质绸带跨过斜面的顶端铺放在斜面的两侧,绸带与斜面间无摩擦．现将质量分别为M、m(M>m)的小物块同时轻放在斜面两侧的绸带上．两物块与绸带间的动摩擦因数相等,且最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等．在α角取不同值的情况下,下列说法正确的有

(A) 两物块所受摩擦力的大小总是相等.

(B) 两物块不可能同时相对绸带静止.

(C)M不可能相对绸带发生滑动.

(D)m不可能相对斜面向上滑动.

启发、探究1.

提出问题:可以用来参考、比较的常见模型是什么?其研究方法及规律结论是什么?

互动讨论:质量为m的小物块轻放在倾角为α的固定斜面上,物块与斜面间动摩擦因数为μ,认为最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等,小物块将会出现什么运动状态?分析小物块的受力情况和初始状态,有以下规律结论:当mgsinα>μmgcosα,即tanα>μ时,小物块从静止开始做匀加速直线运动,应用牛顿第二定律F合=ma求得下滑加速度为a=g(sinα-μcosα);当mgsinα≤μmgcosα,即tanα≤μ时,小物块静止不动．

教学意图:回想常见模型的研究方法及规律结论,便于相关知识方法、思路技巧、规律特点在新的问题情景中能顺利迁移和运用．

知识方法是培养和发展认知能力的根本,脱离了必备的基础知识和基本思想方法,培养任何能力都会落空．

启发、探究2.

提出问题:新情景与老模型有哪些区别?怎么分析处理?发现了什么?

互动讨论:开始认为只有两个小物块是研究对象,再发现必然要以“轻质绸带”为研究对象,分析其受力特征和运动特性．轻质绸带的质量m=0,根据牛顿第二定律F合=ma,它所受合力必定为0,而对它的加速度a没有任何限制要求,表明它的运动状态可以是任意的加速、减速或匀速．可以肯定,绸带受到两个小物块的摩擦力一定是大小相等、方向“相反”的(斜面顶端相当于光滑的定滑轮,仅改变绸带上张力方向);绸带上张力处处相等．

教学意图:对第3个特殊研究对象“轻质绸带”,按照运动与力的关系的思想观念,深刻揭示出“绸带合力为0”这一隐含条件,确认选项(A)是正确的．

面对新的问题情景,既能知识方法、技能技巧有选择迁移,又能具体问题具体分析,发现新的规律本质,有效锤炼了学生的创新能力．

启发、探究3.

提出问题:在α角取不同值的情况下,3个研究对象可以出现怎样的运动状况?

教学意图:以临界状态为突破口,分α角不同取值范围,对3个研究对象的运动状态先大胆假设、再严密求证,使原来匪夷所思的真实情形逐次水落石出、清晰可辨．

学生经常全身心投入于互动讨论、合作探究之中,不仅培养了学生化难为易破解问题的关键能力,而且滋养了学生迎难而上追寻问题“真相”的科学精神．

2 巧变、设障,激发探究,培养学生举一反三的能力

目前高中生学物理较普遍的状况是,一听就懂、一点就通、一做就错、一考就糟．究其原因有,平时习题教学中问题模式单一,所用例题、习题一成不变,课上缺少巧妙设障、立意创新的变式训练和讨论,学生没有举一反三的习惯和能力．

现以分析斜面上的平抛运动为例,探讨如何培养学生举一反三的能力．

变式、探究1.

图2

提出问题:如图2所示,在斜面上以不同的初速度水平抛出的小球,落点都仍在斜面上,不计空气阻力,你能发现小球的运动存在哪些规律特征?

图3

针对训练:如图3所示,在倾角为θ的斜面上,从A、B、C3点分别以不同初速度水平抛出一只小球,均落在斜面上的D点．测得AB、BC、CD长度之比为5∶3∶1,则A、B、C3处抛出的3个小球

(A) 运动时间之比为1∶2∶3.

(B) 落在斜面上时速度方向平行.

(C) 初速度大小之比为3∶2∶1.

(D) 运动轨迹可能在空中相交.

求解、交流:运用有关规律结论,3个小球合位移的大小之比为9∶4∶1,则初速度大小之比为3∶2∶1,运动时间之比也如此,选项(B)、(C)正确．

教学意图:把平抛运动变式到在斜面上进行,引导学生去主动探究,由此及彼、环环相扣,发现了一连串新规律,并及时巧解了相关的较难题．

创设新情景、变换新条件,让学生亲历规律的探究、发现过程,通过举一反三,使学生体验到智慧大爆发,像亲自挖掘矿藏探寻到一个个珍宝,领略了主动学习的乐趣,提升了科学探究的能力．

变式、探究2.

图4

提出问题:如图4所示,水平地面有一倾角为θ=30°、高为h的斜面,从斜面最高点A将一个小球沿水平方向抛出,不计空气阻力,重力加速度为g. 若小球刚能落在水平地面上,则小球从抛出到离开斜面的距离最大时,经历的时间是多少?

教学意图:精心改变题设条件,强化思想方法的正确理解和灵活运用．在变式中设置障碍或陷阱,逐步提升举一反三解析问题的难度,迫使学生认知、合作、创新等方面的关键能力得到有效锻炼．

为能提高物理教学质量,必须培养学生善于化难为易、举一反三处理问题的能力,这是物理教学界几十年来的重要共识．竭力培养学生这两种“有草根味但很接地气”的基本能力,从根本上扎实培养学生的认知能力、合作能力、创新能力等关键能力,进而大力推举物理课堂教学朝着“培养学生学科核心素养”的教学目标圆满进阶．