章和燕

(諸暨市三都中學,浙江諸暨 311800)

實施物理題組教學 培養(yǎng)學生思維品質(zhì)

章和燕

(諸暨市三都中學,浙江諸暨 311800)

物理教學中應重視培養(yǎng)學生良好的思維品質(zhì).題組教學法通過實施四步教學來提高學生的解題能力,激發(fā)學生學習興趣,培養(yǎng)學生的思維品質(zhì),不失為一種值得推行的習題教學模式.

思維品質(zhì);習題教學;題組教學法;四步教學

思維品質(zhì)是思維能力的具體表現(xiàn)形式,是衡量一個人智能水平高低的重要指標和發(fā)展思維能力的突破口.它主要包括思維的廣闊性、思維的全面性、思維的深刻性、思維的靈活性、思維的批判性和思維的獨創(chuàng)性.物理教學的目的除了讓學生間接地接受前人的經(jīng)驗,更重要的是培養(yǎng)學生在實際生活中運用知識分析問題和解決問題的能力.而習題教學是整個物理教學過程中的一個重要組成部分,它可以幫助學生深入理解和掌握物理學的基本概念和規(guī)律,促進學生把學到的理論知識跟生產(chǎn)實際、生活實際緊密結(jié)合,在一定范圍內(nèi)能夠運用所學的基礎知識解決若干實際問題,使他們熟悉思考和處理物理問題的某些思想方法,從而培養(yǎng)學生的思維能力和獨立學習能力.因此教師要充分利用習題教學這一重要教學環(huán)節(jié)來訓練學生的思維品質(zhì),提高學生的思維能力.

1 當前習題教學的困惑和題組教學法的嘗試

在中學物理教學中,為了應對高考,師生對習題教學都很重視.但往往存在著重知識,輕情感;重解題,輕體驗;重數(shù)量,輕質(zhì)量的現(xiàn)象.結(jié)果是教師教得累,學生做得累,效果并不佳,既不適應從知識立意向能力立意轉(zhuǎn)型的高考改革,也無法培養(yǎng)學生的思維品質(zhì).為此,我們一直在探索良好的習題教學模式,初次嘗試題組教學是源于巴彥淖爾市教研室數(shù)學特級教師陳河清老師的“題組教學”、“異步教學”、“四步教學”.

2 何謂題組教學法

所謂題組教學法,就是針對某一知識點的學習目標,設計出幾組訓練題,將有關物理的基礎知識、基本技能、基本方法與物理思想溶于其中.引導學生對題目進行分析、討論、研究和解答,教師則借題發(fā)揮、畫龍點睛,使學生在積極主動探索研究中,在解答題目的過程中鞏固所學的知識,發(fā)現(xiàn)規(guī)律性的東西,同時在題設條件的變化與拓展中,層層遞進拓展思維,培養(yǎng)分析綜合能力.下面談談本人在高三復習中實施題組教學的一些做法和體會.

3 題組教學法的實施

3.1 題組的設置原則

題組不是幾個題目的簡單堆砌,而是有機的整合,題組的設置要遵循以下幾個原則:

(1)題目的選擇要切合學生實際,既要給學生成就感,又要給學生挑戰(zhàn)性.

(2)題目的編排要有梯度.即每一組題目中,都有容易題、中等題和難題,以滿足不同學生的不同需求.

(3)物理環(huán)境呈現(xiàn)的方式不同,而物理過程的本質(zhì)可相同.

(4)具體的物理過程不同,而處理問題的方法與手段可相同.

3.2 題組教學法的教學程序——“四步教學”

為了實施題組教學,就必須創(chuàng)設適應題組教學的課堂教學程序.題組教學法的課堂教學程序是:在“課題引入”以后,就進入“出示題組、探究展示、辨析正誤、點評小結(jié)”這4個步驟,并且對應每一組題使用一次4步程序.而在課時的安排上則要根據(jù)教學需要來定,可以是一節(jié)課解決一個題組或多個題組,也可以是幾節(jié)課解決一個題組.

3.3 題組教學法的操作案例

案例.“小球在圓形軌道內(nèi)的運動問題”題組教學案例

基本模型如圖1所示.

圖1

出示題組1

題1.光滑圓軌道半徑為R,處在豎直平面內(nèi),如果要使小球不脫離軌道,則小球初速度應滿足什么條件?

出示題1后,給學生3～5分鐘的時間思考和解答.

探究展示

搜集學生各種解答進行展示,既要有正確的,又要有不正確的,既要有規(guī)范的,又要有不規(guī)范的.

辨析正誤

師生共同探討辨析各種解答.歸納起來主要錯誤有以下2種:

(1)認為小球恰能到軌道的最高點時速度為零;

點評小結(jié)

做題后由學生自己來談體會,作出點評.結(jié)果發(fā)現(xiàn)他們感受頗多,點評得非常好,最后由教師歸納總結(jié)如下:

(1)審題要仔細,考慮問題要全面,要深刻理解物理語言的含義;

(2)一個運動的發(fā)生并不只是遵守能量守恒就可以了,還得符合力與運動的關系;

(3)圓形軌道內(nèi)的曲線運動一般可以綜合運用向心力知識與功能觀點來解決;

(4)是否脫離軌道的本質(zhì),在于軌道彈力是否為零.

題2.如果在豎直平面內(nèi)加一豎直向下的勻強電場E,并且給小球帶上正電荷q,要使小球能在軌道內(nèi)做完整的圓周運動,則小球初速度應滿足什么條件?

題3.如果在豎直平面內(nèi)加一豎直向上的勻強電場E,并且給小球帶上正電荷q,要使小球能在軌道內(nèi)做完整的圓周運動,則小球初速度應滿足什么條件?

這3個題是在題1的基礎上引進了復合場的概念,變換了小球運動的環(huán)境,但是物理過程的本質(zhì)仍是相同的,旨在強化圓周運動需要向心力的特點和符合能量守恒的規(guī)律,培養(yǎng)思維的廣闊性、深刻性,并且在難度上有一定的梯度.題2較為容易,題3需要討論,題4需要尋找等效最高點,教師可根據(jù)學生的實際情況給出適當?shù)囊龑?在課堂上,全體學生快者快做,慢者慢做,“八仙過海,各顯其能”,人人都有事干;在課堂上,學生沒有干與教學無關的事情的,一節(jié)課下來,人人都能進步.這是其他教學很難實現(xiàn)的一個良好局面.

圖2

題5.如圖2所示,組裝成S形的軌道平放在水平面上,Oa部分由薄壁細圓管彎成,半徑為R,ab部分半圓形軌道的半徑為r=1.6m,兩部分在a處圓滑連接.在水平面內(nèi)有一足夠大的勻強電場E,場強大小E=2.0×105V/m,方向水平向左.一個質(zhì)量m=0.01 kg、帶正電荷q=5×10-7C的小球(可視為質(zhì)點),以10m/s的速度從管口O點進入軌道,發(fā)現(xiàn)帶電小球恰好能從b處飛出,試求Oa部分的半徑R.(不計一切摩擦,小球運動過程中電荷量不變,取g=10 m/s2.)

由于受思維定勢的影響,許多學生仍將情景定位在豎直平面而無法解答,反映出來的主要錯誤有以下3種情況:

(1)審題不清:軌道是水平放置還是豎直放置未看清,導致不能正確處理重力問題;

(2)認為小球到b處時速度恰好為零;

(3)認為小球到b處時速度恰好為gr.

題5雖然在具體過程上跟前幾題不同,但是處理問題的方法與手段是相同的.為了使學生能夠應對各種題境,提高審題、辨析能力和物理建模能力,最后筆者再安排了一個開放性設置情景的環(huán)節(jié),由學生來暢想各種可能的情景,他們還真提出了不少的想法,例如:(1)可以再加磁場;(2)將軌道由光滑換成粗糙;(3)將軌道換成彎管;(4)將軌道換成輕繩;(5)將軌道換成輕桿;(6)將裝置放到月球表面等等一些有創(chuàng)意的想法,這有利于培養(yǎng)學生物理思維的廣闊性、靈活性、批判性和獨創(chuàng)性.

布置課后作業(yè)

題6.(2009年全國統(tǒng)一考試安徽卷第24題,20分)過山車是游樂場中常見的設施.圖3是一種過山車的簡易模型,它由水平軌道盒和在豎直平面內(nèi)的3個圓形軌道組成,B、C、D分別是3個圓形軌道的最低點,B、C間距與C、D間距相等,半徑R1=2.0 m、R2=1.4 m.一個質(zhì)量為m= 1.0 kg的小球(視為質(zhì)點),從軌道的左側(cè)A點以v0=12 m/s的初速度沿軌道向右運動,A、B間距L1=6.0 m.小球與水平軌道間的動摩擦因數(shù)μ=0.2,圓形軌道是光滑的.假設水平軌道足夠長,圓形軌道間不相互重疊.重力加速度g=10m/s2,計算結(jié)果保留小數(shù)點后一位數(shù)字.試求:

(1)小球在經(jīng)過第1個圓形軌道的最高點時,軌道對小球作用力的大小;

(2)如果小球恰能通過第2個圓形軌道,B、C間距L應是多少;

(3)在滿足(2)的條件下,如果要使小球不脫離軌道,在第3個圓形軌道的設計中,半徑R3應滿足的條件;小球最終停留點與起點A的距離.

圖3

課后作業(yè)的設置仍要有梯度,以滿足不同學生的不同需求,使每個學生都有所收獲,都能獲得學習成就感,而且要對學生的作業(yè)給出及時的、鼓勵性的指導和評價.

由于這塊內(nèi)容是高中物理的重點和難點,所以這套題組教學在課時的安排上一般是2～3個課時,而類似的原創(chuàng)題我們可以去搜索歷年各省市的高考卷,如2009年高考浙江卷第24題(遙控賽車比賽問題)結(jié)合了圓周運動與平拋運動;2008年高考山東卷第24題(“2008”字樣的玩具軌道內(nèi)小球的運動).通過不斷變換物理環(huán)境和物理過程,讓學生感受到:物理環(huán)境呈現(xiàn)的方式雖不同,而物理過程的本質(zhì)是相同的;具體物理過程雖不同,而問題處理的方法與手段是相同的.實踐證明,通過這一套題組的教學后,學生對解決豎直平面內(nèi)的圓運動這一類問題的能力就會大有提高.

4 題組教學法的教學功效

高中物理總復習中的題組教學法的成功嘗試,證明了它是一種值得借鑒的效果較好的復習方法.它改進了教材的組織形式和呈現(xiàn)形式,用有針對性、有層次的“問題”為核心,激發(fā)學生求知的迫切心理,使復習在生動、活潑中進行,改變了傳統(tǒng)的教師羅列梳理知識、學生教條地記憶,教師例題示范、學生套用模式的教學方法.

(1)實現(xiàn)了班級授課制下的“分層教學”,從而減小了學習成績的“兩級分化”

由于我們編擬的每一組題,都是圍繞教學目標,由易到難、由舊知到新知逐步過渡,還有為”學有余力”的學生專門設置的難題,以解決他們”吃不飽”的問題,可以滿足不同學生的不同需求,所以能使每個學生都有所學有所獲,從而實現(xiàn)了班級授課制下的“分層教學”,減小了學習成績的“兩極分化”.

(2)切實體現(xiàn)了“教師為主導,學生為主體”的教學原則,極大地提高了課堂教學效益,提高了學生的解題能力,培養(yǎng)了學生的物理思維品質(zhì).

在實施過程中教師和學生都各司其職:教師要命題,要指導學生解題,要組織學生展示解題的結(jié)果和進行討論、辨析,還要對物理知識和物理思想方法進行總結(jié).這樣,課堂的進程完全掌控在教師的手中,真正地體現(xiàn)了教師是學習的組織者、引導者和合作者;而學生要親自參與解題、展示,參與辨析正誤.他們中的每一個人都有充分的發(fā)言機會,以表達各種不同的想法和意見.特別是在解決問題的過程中,無論教師提示、指導到什么程度,但最后問題的解決,還是要由學生親自去完成,教師絕不包辦代替.這樣,學生真正地成了學習的主人,真正地有了自己的物理思維能力.

5 題組教學法的實施心得

實施題組教學一年多以來,感覺到比較辛苦又費時的事就是編擬題組.這項前期準備工作既需要每個教師善于搜尋和積累題組素材,又需要同學科組教師的分工合作.我們的做法是:在開始一個單元的復習之前,先由同學科組教師共同商定本單元要開展哪幾個題組的教學,然后再分工到各個教師去準備,每個教師對分到的內(nèi)容都要精心選題、精心組題.雖然辛苦了點,但是學生的積極性很高;剛開始實施時雖然比較吃力,但是熟練以后會得心應手,總體感覺是題組教學既愉快又高效,值得我們進一步為之努力和改進.

2010-06-08)