程序教学法在物理习题讲解中的应用——以“通过摩擦力相关联的连接体问题”的讲解为例

简伟伟

(上饶市横峰中学 江西 上饶 334300)

斯金纳是美国的心理学家和教育学家，他提出了著名的程序教学理论，被誉为“程序教学之父”．程序教学法的主要思想是：把教学内容分成一个个有逻辑联系的小问题，鼓励、引导学生按照所设置问题的顺序，由浅入深、循序渐进地学习，从而达到各个击破、化繁为简的教学效果．其实施的一般流程是：

(1)把学习内容分成一个个小问题，并且按照由易到难、由浅及深的顺序排列；

(2)逐步地提出问题(刺激)；

(3)鼓励学生解决问题；

(4)学生回答问题后，教师立即就给学生反馈，让学生知道自己回答的正确或错误．如果回答正确，得到鼓舞(强化)就进入下一程序学习．如果回答不正确，就采取补充程序，再学习同一内容，直到掌握为止[1]．

可简单概括为：设置编排 — 鼓励解答 — 及时反馈— 补充讲解(或继续深入)— 归纳总结．

很多物理习题因为情景复杂、逻辑性严密、限制关系多，对于这类习题的讲解若采用一般的讲解方法学生掌握起来比较困难、教学效果较差．此类问题若能采用程序教学法[2]，便能达到化繁为简、通俗易懂的教学效果，现以通过摩擦力相关联的连接体问题为例进行展示．

1 综合例题

【题目】如图1所示，在水平面上放置一足够长的质量MA=2 kg的长木板A,在长木板的上面放置一质量MB=1 kg的方物块B,A和B之间的动摩擦因数为μ2，A和地面间的动摩擦因数为μ1，一大小为F的水平恒力作用在A上，试分析当μ1,μ2,F为表1中不同值时，A和B之间的摩擦力为多大？(最大静摩擦力可认为等于滑动摩擦力)

图1 题图

μ1μ2F/NfAB的大小/N00.2300.290.40.290.40.2150.40.220

根据题目所给的已知条件和所提供的实验数据，首先进行程序教学法设计，分析解题思路，细化流程.

2 程序教学法设计

解题思路分析：

解答该类连接体问题的基本思路是：

(1)分析最容易“跟不上整体”的物体(即该题中的物块B，因为外力F直接作用在A上，B只是靠A对B的摩擦力作为动力而运动).

(2)假设最容易“跟不上整体”的物体在最大静摩擦力作用下，求出其所能获得的最大加速度(即下面表2中的aBmax).

(3)假设A和B作为一个整体看，求出其在F作用下的加速度(即表2中的“a共假设”).

(4)比较“a共假设”与“aBmax”的大小关系，若a共假设≤aBmax则二者可以作为一个整体一起以a共假设加速，若a共假设>aBmax则二者将发生相对滑动.

(5)判断出二者的运动关系后，便可以判断摩擦力的性质(是静摩擦力还是滑动摩擦力).

(6)判断出摩擦力的性质后，根据不同性质的摩擦力及受力特点分别求解对应的摩擦力．

流程一：设置编排

针对以上常规思路，可以按照思考的先后顺序，设置表格，形成逻辑线索，分成一个个小问题，具体如表2所示.

表2 按照思考的先后顺序设置表格

流程二:鼓励解答(以下学生尝试解答的过程)

生甲(第1行各问题的分析)：

(1)由于力F直接作用在A上，因此B最容易跟不上.

(2)物块B在最大静摩擦力作用下的最大加速度aBmax=2 m/s2.

(3)假设A和B作为一个整体看，其在F作用下的加速度a共假设=1 m/s2.

(4)a共假设=1 m/s2≤aBmax=2 m/s2说明二者可以作为一个整体以a共假设=1 m/s2加速运动.

(5)可以判断A与B之间的摩擦力为静摩擦力.

(6)由牛顿第二定律求得A与B之间的摩擦力f静=1 N．

师：分析问题逻辑思路清晰，非常好．(及时鼓励)

生乙(第3行各问题的分析)：

(1)、(2)、(3)[由于有前面两行两位同学的解答为基础，(1)、(2)、(3)点的分析乙同学顺利完成]略.

(4)a共假设=0≤aBmax=2 m/s2说明二者可以作为一个整体以a共假设=0加速运动.

(5)可以判断A与B之间的摩擦力为静摩擦力.

(6)A与B之间的摩擦力f静=？

分析:由于学生乙受前面分析的思维定势的影响，在第4个环节时认为，a共假设=0≤aBmax=2 m/s2，就是二者可以作为一个整体一起运动，没有反应过来a共假设=0其实就是二者一起静止．

流程三:及时反馈

教师引导：你前3个环节分析得很好，请你思考第4个环节，“a共假设=0是不是二者一起运动呢？原来二者是静止还是运动的呢？”

生乙(恍然大悟)：A，B原来静止，a共假设=0说明二者一起继续保持静止，A与B之间无摩擦．

师：思考到了关键，非常好．(及时鼓励)

流程四：补充讲解(或继续深入)

若学生某一问题分析错误，教师可以进行补充讲解，再让学生分析另一行的该列问题(变式训练)，然后进入下一环节；若学生回答顺利，教师可以直接进行下一教学环节，逐步深入．(学生逐步完成后效果如表3所示)

表3 学生最终完成表格

流程五:归纳总结

通过对以上各行、各列的分析求解，学生有由浅及深的分析过程，有亲身的体会，最后教师应“画龙点睛”引导学生们做归纳总结，让学生看清该类问题的共性和不同，形成解答这类问题的方法．

生丙:通过对表3中各行情况的对比分析，我们可以总结解答该类问题的思路如图2所示.

图2 通过摩擦力相关联的连接体问题解题思路

从以上例题的分析过程可以看出，程序教学法由教师精心设计问题、编排流程，通过鼓励学生按照所设置的问题顺序，各个击破难点问题，这样的教学法对培养学生的自信心、分析问题的能力、物理思维，都有很大的作用，真正体现了以学生为主体，教师为主导的教育理念．