潘春芳 项蔷媛
(浙江省宁波市正始中学,浙江 宁波 315131)
《普通高中物理课程标准(2017年版》(以下简称课程标准)指出:学科核心素养是学科育人价值的集中体现,是学生通过学科学习而形成的正确价值观、必备品格和关键能力。物理学科核心素养包括“物理观念”“科学思维”“科学探究”“科学态度与责任”四个方面。在教学建议中也指出:“要从培养物理学科核心素养的视角审视习题教学的目的,应通过习题教学,使学生在科学思维、探究能力、实践意识、科学态度等方面得到有效提升。习题教学的作用不仅仅是为了得到答案,而是要全面提高学生的问题解决能力。”[1]在中学物理教学中,习题教学占有相当重要的地位,习题教学对促进核心素养培养目标的达成发挥着重要作用,而教师的说题活动是提升习题教学效率的重要途径。
说题是指教师在规定的时间内,把自己对试题的理解、思想方法、解析过程、反思等要素呈现给同行和专家的教研活动,一般包括:命题立意、情境来源、解题过程、引申拓展、教学启示等几个环节。说题是近年来新兴的一项类似于说课、能促进教师专业发展和学生有效学习的教研活动。说题中把研究“教”和“学”与研究考试命题结合起来,在做题、改题、编题、说题等系列活动中,促进教师加强对试题的研究,把握试题命制的趋势与方向,用以指导课堂教学,提高课堂教学的针对性和有效性,促进教师教学效率和学生学习质量的提高,推动教师和学生共同发展。
与解题相比,说题要求更高,需要教师从核心素养、解法、教法、学情等多维度审视试题。说题前,教师要进行一系列的准备工作:仔细查阅相关资料,认真学习相关理论,深刻把握学科知识结构,掌握试题的来源、考查的目的、考查的知识点等,这个过程有利于提高教师的专业素养。
说题活动往往和课堂教学实践活动相结合,教师为了说好题,必须从理论指导、学生实际等多角度、深层次思考试题,有助于提高教师的问题解决能力,通过“说”,使教师课前就对课堂教学心中有数;再通过课堂的具体实践,使教师的教育理论得到检验,提高了教学实践的水平。作为听题的同行也能从他人的说题中得到启发,彼此之间相互学习、交流借鉴、取长补短,营造了良好的教研氛围,充分发挥集体的智慧,促进教研组群体发展。
一切教学教研的重心应该聚焦课堂,以生为本,教学教研行为的改变应该围绕课堂和学生展开。因此,教师说题的核心应该是试题的设计与解答的策略,设计的试题应兼顾逻辑性与迁移性,既能激发学生的学习动机,又能促使学生灵活运用已有的知识与技能解决新的问题,提高学生的问题解决能力,真正发挥习题教学在提升学生核心素养中的作用。
本文以2020年7月浙江省普通高校招生物理选考试卷第20题为例,展现说题活动在优化课堂教学中的作用,与同行交流。
小明将如图1所示的装置放在水平地面上,该装置由弧形轨道、竖直圆轨道、水平直轨道AB和倾角θ=37°的斜轨道BC平滑连接而成,质量m=0.1 kg的小滑块从弧形轨道离地高H=1.0 m处静止释放。已知R=0.2 m,LAB=LBC=1.0 m,滑块与轨道AB和BC间的动摩擦因数均为μ=0.25,弧形轨道和圆轨道均可视为光滑,忽略空气阻力。
图1
(1) 求滑块运动到与圆心O等高的D点时对轨道的压力;
(2) 通过计算判断滑块能否冲出斜轨道的末端C点;
(3) 若滑下的滑块与静止在水平直轨道上距A点x处的质量为2m的小滑块相碰,碰后一起运动,动摩擦因数仍为0.25,求它们在轨道BC上到达的高度h与x之间的关系。
2.2.1 知识层面
该题考查的主干知识有:牛顿运动定律、曲线运动、动能定理、机械能及守恒定律、动量守恒定律等,知识要求为简单应用和综合应用,比较全面地考查了力学的核心知识。[1]
2.2.2 核心素养方面
课程标准在命题建议中明确指出:试题的立意要明确,要清楚地指向物理学科核心素养某个或多个方面,尽量明确到对具体要素的测试。笔者对该试题作了具体分析(表1),从核心素养方面认识试题的功能和价值。[2]
表1
本题在常规习题的基础上做了适当改进和创新,特别考查了向心力的来源,考查的知识点更加全面,较好地凸显物理学科的本质特征。该题的背景来源于人教版物理必修2第七章第九节的课后“问题与练习”第2题,涉及过山车问题(图2)。[3]
图2
对于第(2)小问还有以下解法,先假设滑块能运动到C点。
(2) 设小滑块从弧形轨道离地高为H′静止释放,对全过程运用动能定理,有:mgH′-μmgLAB-μmgLBCcosθ-mgLBCsinθ=0,代入数据,解得:H′=1.05 m>1.0 m,故滑块不会从C点冲出。
(4) 设斜轨道的倾角为θ′,对全过程运用动能定理,有:mgH-μmgLAB-μmgLBCcosθ′-mgLBCsinθ′=0,代入数据,解得:sinθ′=0.54<0.6,故滑块不会从C点冲出。
(5) 设斜轨道长为L′,对全过程运用动能定理,有:mgH-μmgL′AB-μmgLBCcosθ-mgLBCsinθ=0,代入数据,解得:L′AB=0.8 m<1 m,故滑块不会从C点冲出。
由此可见,第(2)小题的解法多样,可灵活应用物理知识、思维方法予以解答,考查了学生思维的灵活性。
变式1:若静止释放位置可变,可设问:离地高度为多少时滑块可以从C点冲出?或者设问:为保证滑块能从C点冲出,则滑块的初速度至少应为多大?
变式2:若滑块与轨道AB和BC间的动摩擦因数相同且可变,可设问:动摩擦因数应该满足什么条件可使滑块能从C点冲出?还可以假设滑块与AB、BC的动摩擦因数不同,如滑块与AB的动摩擦因数为μ1=0.25,则滑块与BC的动摩擦因数μ2应该满足什么条件,可使滑块能从C点冲出?
变式3:若斜轨道的倾角可变,可设问:倾角应该满足什么条件可使滑块从C点冲出?
变式4:若斜轨道的倾角可变,且长度足够长,可设问:要使滑块能返回且不脱离轨道,则倾角应该满足什么条件?
变式5:若斜轨道的倾角可变,且长度足够长,可设问:当倾角为何值时,滑块沿斜面上滑的长度最短,最短长度是多少?
以上变式考查学生运用三角函数知识解决物理问题的能力,增加了难度。
变式6:若水平直轨道AB的长度可变,可设问:AB长度应该满足什么条件可使滑块从C点冲出?
对于这个变式需考虑:当AB长度减小到一定数值时,斜轨道BC与圆轨道相切,加大了考查的难度。
该题主要围绕高中物理的主干内容命制,重视学科基础,凸显学科本质,突出基础性,注重物理核心概念和规律的考查,引领中学物理教学。教师在日常教学中应注重培养学生的审题能力,关注受力分析与过程分析,应用物理学典型的研究方法,培养学生运用数学知识解决问题的能力。在平时的复习中,要立足教材,固本强基,把握方法。摒弃“题海战”,基于核心素养培养的要求评析试题,精准把握复习教学的方向,运用一题多解、适度拓展等策略,促进学生掌握基础知识、方法和技能,把握物理概念、规律的本质,使物理学科核心素养的培育目标真正落地。[4]
“新课程、新教材、新高考”正逐步形成教学的新生态,教师要加强学习,顺应课程改革潮流,转变教学观念,创新教研方式,革新教学方法,推动教学创新,提高课堂效率,促进教师专业成长,为教育高质量发展贡献智慧和力量。