“自下而上”的高中物理深度复习策略探讨①——以“叠加场”复习为例

刘 权

(江苏省苏州市陆慕高级中学,江苏 苏州 215131)

深度复习是相对于浅层复习提出的概念。在浅层复习中大都是从教师领着学生复习知识点开始,然后学生做题,学生等着教师讲解解题过程,最后教师归纳、总结。此种复习方式较为呆板,缺乏活力,学生感受不到学习的乐趣。高三复习并不是试题的重复练习和知识点的简单堆砌,应关注知识内容的整合,以问题解决的方式,引导学生运用高阶思维自主完善认知结构,并实时进行反思性的教学互动。深度复习与浅层复习的显著区别是师生课堂角色发生了变化,学生从被动的知识接受者转变成主动的问题解决者,教师从知识教授者转变成学生学习的引导者。

1 “自上而下”的教学设计是深度复习的前提

“自上而下”是指教师围绕教学目标做顶层设计,其主旨为:以问题为载体,针对某一大概念,设计教学活动,在问题解决过程中复习知识和方法。

设计的着眼点是培养学生的核心素养。复习课除了夯实学生基础、提高思维能力外,更要规范学生的做题方式,点燃做题热情,增强学习信心。

设计的着力点是精心选题。只有教师在题海中遨游,学生才能够跳出题海。在题海中,教师要根据本节课的知识和学情进行选题,知识跨度不要太大,难度要适中,控制在学生的最近发展区;要选择经典题,它们是一类题的代表,掌握它便能举一反三;教师要关注教材,很多经典题来自教材的例题和课后习题;要有意识地选择学生以前做错的题,让学生在纠错中认清真相;要选择有思维空间、有张力、有挑战的题,可以一题多解,一题多问,一题多变;适当的小题大做能激发学生的探究欲望,并帮助学生深度理解题目蕴含的物理思想;要选择有情境的题,这类题目信息量大,内容新,与新高考的命题方向吻合。

2 “自下而上”问题解决策略的运用是深度复习的保证

“自下而上”是指突出学生主体性,把问题解决的主动权交还于学生,从审题提取信息、分析、建模、列式、展示直至评价,所有环节都由学生自主完成。当学生遇到困难时,先交给学习小组,再推向全班,在学生互助下不能解决时,教师再给予必要的指导。最后由学生自己提炼大概念,梳理解题思路,归纳解题方法,构建知识网络,形成科学态度。

图1是“自下而上”问题解决的流程图,以问题为核心,先后经历具身、生成、创新(批判)、体悟、迁移五个进阶环节。

图1

具身:沉浸式审题,提取关键信息,联结认知结构中相关的物理观念。

生成:根据物理观念运用科学思维方法形成有据可依的解题思路。

创新:对不同的解题思路提出质疑、批判,结合证据科学论证自己的观点,反驳对方观点,进而提出创新性见解。

体悟:达成深度理解,提炼大概念,梳理解题思路,归纳解题方法,构建知识网络,形成科学态度。

迁移:将体悟所得运用到新的问题情境中,进一步检验、优化体悟所得。

3 运用“自下而上”问题解决策略的“叠加场”复习案例

3.1 自主监控,掌握知识和技能

问题1：如图2所示,小球质量为m,电荷量为+q,以初速度v水平飞入磁感应强度为B的匀强磁场,分析小球运动过程。

图2

生成:学生A指出,小球在重力和洛伦兹力作用下,向下偏转。

创新:学生B在肯定A同学的分析时,提出见解,比较重力和洛伦兹力大小关系,小球可能做三种运动:向上偏转,向右匀速直线运动,向下偏转。

体悟:受力分析、运动分析是解决问题的入口,分析要严谨、灵活。

问题2：小球的运动轨迹如图3所示,求在抛出点时小球的加速度大小和小球下落高度为h(C位置)时的速度大小。

图3

具身:学生在审视问题时,头脑中呈现或调用的模型和知识主要有匀强磁场、重力、洛伦兹力、运动合成与分解、牛顿第二定律、动能定理等。

体悟:在理解科学方法的前提下,才能快速抓住问题的关键,找到解决问题的策略。

迁移:将同样的小球分两次抛出,抛出速度相同,一次小球带电,另一次小球不带电,比较小球下落h时水平位移的大小?

问题3：在竖直平面内增加一个怎样的匀强电场,能使小球抛出后的运动更简单?

生成:学生E认为,增加一个竖直向上的匀强电场,且mg=Eq+Bqv,小球抛出后以速度v向右做匀速直线运动。

学生F认为,增加一个竖直向上的匀强电场,且mg=Eq,小球抛出后以速度v逆时针做匀速圆周运动。

迁移:若只有匀强磁场,让小球由静止开始下落,小球的运动是不是更简单呢?

3.2 深刻理解大概念

问题3：如图4所示,截面为正方形的非磁性管,其边长为d,内有流体从右向左流动,流体在垂直流动方向加一指向纸内的匀强磁场,磁感应强度为B。利用所学知识,自设参量,说出这个模型的用途。

图4

具身:本题涉及的物理概念主要有匀强电场、匀强磁场、电场力、洛伦兹力、电压,其中蕴含的大概念是电场力与洛伦兹力平衡时,电荷做匀速直线运动。

生成:学生G认为,如果流体是高温等离子体(在高温下将气体全部电离为电子和正离子),在电场力、洛伦兹力共同作用下,正电荷向下表面b偏转,电子向上表面a偏转,上、下表面形成电压,当电场力与洛伦兹力平衡时,正、负电荷做匀速直线运动。设稳定后管的上下表面间的电压为U,等离子体的流速为v,有:U=Bdv,此模型可以用来测电压,用于磁流体发电机。

体悟:只有深刻理解大概念,做题时才能从容应对,并且能在不同情境下进行迁移,做到举一反三。