摘 要： 本文探討了問題導(dǎo)學(xué)法在機(jī)械能守恒定律教學(xué)中的應(yīng)用與實(shí)踐。首先分析了教學(xué)內(nèi)容，適宜采用問題導(dǎo)學(xué)法，其次描述了采用問題導(dǎo)學(xué)法的教學(xué)過程8個環(huán)節(jié)，最后對問題導(dǎo)學(xué)法在機(jī)械能守恒定律一節(jié)中的應(yīng)用進(jìn)行了總結(jié)。
　　關(guān)鍵詞： 問題導(dǎo)學(xué)法 機(jī)械能守恒定律教學(xué) 應(yīng)用
　　
　　“學(xué)起于思，思源于疑”，“問題導(dǎo)學(xué)法”又稱“設(shè)問教學(xué)法”，它是通過創(chuàng)設(shè)特定的問題情境，引導(dǎo)學(xué)生在解決面臨的學(xué)習(xí)問題中，主動獲取和運(yùn)用知識、技能，發(fā)展其學(xué)習(xí)主動性和自主學(xué)習(xí)能力的課堂教學(xué)方法。課堂教學(xué)作為學(xué)校教育教學(xué)的中心環(huán)節(jié)和最基本的組織形式，是形成教學(xué)質(zhì)量，達(dá)成教學(xué)目標(biāo)的主要途徑。學(xué)生不應(yīng)是被動的、消極的知識的接受者，而應(yīng)是主動的、積極的知識的探索者。因此，“問題導(dǎo)學(xué)法”在課堂教學(xué)中的過程應(yīng)以問題為主線，從提出問題、分析問題到問題的解決與應(yīng)用，逐步達(dá)到教學(xué)目標(biāo)。在此過程中教師應(yīng)充分體現(xiàn)其引導(dǎo)的作用，使學(xué)生真正成為活動的主體，使學(xué)生多動口、動腦、動手，提高課堂效率，做到事半功倍。
　　一、分析教材內(nèi)容，選擇合適教學(xué)方法
　　機(jī)械能守恒定律這節(jié)課內(nèi)容主要是針對機(jī)械能守恒的理論推導(dǎo)和應(yīng)用部分，大致分四步走：第一步，定性理解動能和勢能之間可以相互轉(zhuǎn)化；第二步，理論推導(dǎo)機(jī)械能守恒定律；第三步，通過實(shí)例分析機(jī)械能守恒定律的內(nèi)容和條件；第四步，機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用。本節(jié)內(nèi)容由定性分析動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化，到結(jié)合自由落體運(yùn)動過程作理論推導(dǎo)，然后總結(jié)出定律，闡釋機(jī)械能守恒的實(shí)質(zhì)，最后是實(shí)際應(yīng)用，符合由特殊到一般的認(rèn)識規(guī)律。在探究、推理過程中，有利于培養(yǎng)學(xué)生的演繹推理能力、分析歸納能力和探索發(fā)現(xiàn)能力，有利于學(xué)生領(lǐng)悟物理學(xué)研究方法和提高創(chuàng)造性思維能力。教材的內(nèi)容結(jié)構(gòu)能較好地突出理論與實(shí)踐的統(tǒng)一，使學(xué)生明白物理規(guī)律既可以直接從實(shí)驗(yàn)得出，又可以用已知規(guī)律從理論上導(dǎo)出。
　　因此，這節(jié)課的教學(xué)比較適宜采用問題導(dǎo)學(xué)法：首先，從生活實(shí)例啟發(fā)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，了解問題的實(shí)質(zhì)；其次，通過實(shí)驗(yàn)分析再聯(lián)系已學(xué)知識解決問題；最后，利用規(guī)律解決相關(guān)問題。以教師指導(dǎo)下的學(xué)生活動為主，使學(xué)生真正成為學(xué)習(xí)的主體，通過大量實(shí)例分析使學(xué)生更好理解地機(jī)械能守恒定律的條件，這樣就在不知不覺中突破了難點(diǎn)。在細(xì)節(jié)處理上也可以利用層層設(shè)問較好地完成教學(xué)目標(biāo)。例如：在引導(dǎo)學(xué)生利用自由落體運(yùn)動推導(dǎo)機(jī)械能守恒的過程中，進(jìn)行三步設(shè)問：1.用動能定理研究AB段運(yùn)動得到什么方程？2.根據(jù)重力做功和重力勢能的關(guān)系研究AB段運(yùn)動得到什么方程？3.聯(lián)立兩個方程，從能量轉(zhuǎn)化的角度得到什么結(jié)論？這樣，學(xué)生就在教師的步步引導(dǎo)下得出了機(jī)械能守恒的結(jié)論。
　　二、問題導(dǎo)學(xué)法的教學(xué)過程
　　機(jī)械能守恒定律的教學(xué)過程可細(xì)分為8個環(huán)節(jié)：復(fù)習(xí)提問、導(dǎo)入新課→提出問題→分析問題→得出結(jié)論→知識深化→應(yīng)用舉例→練習(xí)鞏固，問題導(dǎo)學(xué)法貫穿于整個教學(xué)過程，如圖1所示。
　　1.復(fù)習(xí)提問、導(dǎo)入新課
　　在引入環(huán)節(jié)通過復(fù)習(xí)提問和圖片展示、視頻播放分析生活實(shí)例，為導(dǎo)入問題做準(zhǔn)備。
　?。?）復(fù)習(xí)提問：①動能定理的內(nèi)容是什么？重力做功與重力勢能變化的關(guān)系是什么？②機(jī)械能的定義是什么？
　?。?）多媒體展示圖片和視頻（瀑布、蕩秋千、過山車、撐竿跳高，等等），讓學(xué)生分析這些運(yùn)動過程中的共同特點(diǎn)，即動能和勢能之間可以互相轉(zhuǎn)化。
　　2.提出問題
　　如何創(chuàng)設(shè)問題情境是問題導(dǎo)學(xué)法的一個關(guān)鍵。通俗地講，問題就是要求學(xué)生回答或解釋的那些尚待解決或?qū)W生弄不明白的事?！皢栴}”應(yīng)該來源于學(xué)生的閱讀、討論、練習(xí)、實(shí)驗(yàn)等學(xué)習(xí)實(shí)踐活動中，來源于學(xué)生認(rèn)識的局限、思維的沖突、方法的錯誤、對象的模糊、觀念的差異，等等方面。本節(jié)課通過實(shí)際生活實(shí)例分析動能和勢能之間可以相互轉(zhuǎn)化，從而提出問題：動能與勢能的轉(zhuǎn)化過程中可能滿足什么樣的定量規(guī)律？
　　3.分析問題
　　問題提出之后，接下來進(jìn)行問題分析。問題分析時通過定性和定量逐步深入分析。
　?。?）通過實(shí)驗(yàn)定性分析
　　實(shí)驗(yàn)一：鋼球用細(xì)繩懸起，請一個同學(xué)上來靠近，將鋼球拉到同學(xué)鼻子處釋放，讓學(xué)生觀察鋼球擺回時同學(xué)的反應(yīng)，鋼球是否會撞到該同學(xué)以及原因，并分析出哪個過程是動能向重力勢能轉(zhuǎn)化，哪個過程是重力勢能向動能轉(zhuǎn)化。
　　猜想：動能與勢能的轉(zhuǎn)化過程中其總和保持不變。
　?。?）通過理論推導(dǎo)定量分析
　　在理論推導(dǎo)定量分析時，采用了另一種教學(xué)方法——對比教學(xué)法，如圖2所示。通過層層設(shè)問，在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生利用已學(xué)知識動能定理對三種運(yùn)動模型進(jìn)行對比分析，總結(jié)出物理規(guī)律，使學(xué)生充分理解機(jī)械能守恒定律的內(nèi)容及條件。
　　模型一：自由落體運(yùn)動是重力勢能向動能的轉(zhuǎn)化過程，我們應(yīng)用學(xué)過的動能定理和重力做功與重力勢能的關(guān)系等知識，可推導(dǎo)證明在這個過程中機(jī)械能守恒。
　　如圖3所示，設(shè)一個質(zhì)量為m的物體自由下落，經(jīng)過高為h的A點(diǎn)（初位置）時速度為V。下落到高度為h的B點(diǎn)（末位置）時速度為V，
　　問題1：用動能定理研究AB運(yùn)動段得到什么方程？
　　問題2：根據(jù)重力做功和重力勢能的關(guān)系研究AB運(yùn)動段得到什么方程？
　　問題3：聯(lián)立兩個方程，從能量轉(zhuǎn)化的角度得到什么結(jié)論？
　　解析：在自由落體運(yùn)動中，物體只受重力G=mg的作用，重力做正功。設(shè)重力所做的功為W，則由動能定理可得：
　　W=mV-mV①
　?、偈奖硎荆亓λ龅墓Φ扔趧幽艿脑黾?。
　　另一方面，由重力做功與重力勢能的關(guān)系知道：
　　W=mgh-mgh②
　　②式表示，重力所做的功等于重力勢能的減少。由①式和②式可得：
　　mV-mV=mgh-mgh③
　　由③式可知，在自由落體運(yùn)動中，重力做了多少功，就有多少重力勢能轉(zhuǎn)化為等量的動能。
　　通過對③式移項(xiàng)后可得：
　　mV+mgh=mV+mgh或?qū)懗蒃+E=E+E④
　　④式表明，在自由落體運(yùn)動中，動能和重力勢能之和即總機(jī)械能保持不變。
　　模型二：如果物體下落時空氣阻力不可忽略，上述過程則有：
　　問題1：用動能定理研究AB段得到什么方程？
　　問題2：根據(jù)重力做功和重力勢能的關(guān)系研究AB運(yùn)動段得到什么方程？
　　問題3：聯(lián)立兩個方程，從能量轉(zhuǎn)化的角度得到什么結(jié)論？
　　解析：由動能定理可得
　　W-W=mV-mV⑤
　?、菔奖硎荆亓妥枇Φ乃龅墓Φ扔趧幽艿脑黾?。
　　另一方面，由重力做功與重力勢能的關(guān)系知道：
　　W=mgh-mgh⑥
　?、奘奖硎?，重力所做的功等于重力勢能的減少。由⑤式和⑥式可得：
　　mV-mV=mgh-mgh-W⑦
　　由⑦式可知，重力勢能減少量大于動能增加量，表明機(jī)械能的總量減少，減少的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為其他形式的能，機(jī)械能不守恒。
　　模型三：斜拋運(yùn)動，從高為h的塔上以速率v將一小球斜向上拋出，落地時速度為V，不計(jì)阻力。如圖4所示，上述過程則有：
　　問題1：用動能定理研究CD段得到什么方程？
　　問題2：根據(jù)重力做功和重力勢能的關(guān)系研究AB運(yùn)動段得到什么方程？
　　問題3：聯(lián)立兩個方程，從能量轉(zhuǎn)化的角度得到什么結(jié)論？
　　mV+mgh=mV+mgh⑧
　　由⑧式可知在斜拋運(yùn)動中，動能和重力勢能之和即總機(jī)械能保持不變。
　　通過以上三種運(yùn)動模型總結(jié)得出：在只有重力做功的情況下，不論物體做直線運(yùn)動還是曲線運(yùn)動（如豎直上拋運(yùn)動、平拋等），物體的機(jī)械能總量保持不變。
　　4.歸納總結(jié)，得出結(jié)論
　?。?）機(jī)械能守恒定律
　　內(nèi)容：在只有重力做功的情況下，物體的動能和重力勢能發(fā)生相互轉(zhuǎn)化，但機(jī)械能的總量保持不變。
　　適用條件：只有重力做功。
　　
　?。?）機(jī)械能守恒定律適用條件拓展
　　播放多媒體動畫：在光滑的水平面上，放開一根被壓縮的彈簧，彈簧把跟它接觸的小球彈出去。通過提問引導(dǎo)學(xué)生分析出：一、彈簧的彈性勢能轉(zhuǎn)化為小球的動能。二、在彈性勢能和動能的相互轉(zhuǎn)化中，如果只有彈力做功，動能和彈性勢能之和保持不變，即機(jī)械能守恒。
　　所以機(jī)械能守恒的適用條件還有：在只有彈力做功的情形下，系統(tǒng)（彈簧和物體）的機(jī)械能也守恒。
　　我們進(jìn)一步歸納出機(jī)械能守恒定律的內(nèi)容：在只有重力或彈力做功的情況下，系統(tǒng)的動能和重力勢能或彈性勢能發(fā)生相互轉(zhuǎn)化，但機(jī)械能的總量保持不變。
　　5.知識深化
　　舉出生活實(shí)例，通過教師引導(dǎo)，學(xué)生獨(dú)立思考，判斷物體在運(yùn)動過程中是否滿足機(jī)械能守恒，進(jìn)一步加強(qiáng)對機(jī)械能守恒條件的理解，突破本節(jié)課重難點(diǎn)。實(shí)例如下：
　　a.跳傘員帶著張開的降落傘在空氣中勻速下降
　　b.拋出的手榴彈或標(biāo)槍做斜拋運(yùn)動（忽略空氣阻力）
　　c.拉著一個物體沿著光滑的斜面勻速上升
　　d.物體沿光滑曲面自由下滑
　　6.應(yīng)用舉例
　　應(yīng)用舉例要有針對性，抓住機(jī)械能守恒定律的基本思想和解題方法。要抓住典型性、靈活性、多解性的典型問題，特別是對具有典型性和多解性的題目，盡量做到一題多解、一題多變、多題歸一、觸類旁通、舉一反三，通過這樣的思維聚合訓(xùn)練，能夠脫離題海，達(dá)到事半功倍的效果。
　　比如例題：一物體從光滑斜面頂端由靜止開始滑下，斜面高1m，長2m。不計(jì)空氣阻力，物體滑到斜面底端的速度是多大？拓展：若上題中把斜面改為光滑曲面，結(jié)果又會怎樣？
　　通過牛頓力學(xué)知識和機(jī)械能守恒定律兩種方法對比解題，總結(jié)出機(jī)械能守恒定律解題步驟、特點(diǎn)和優(yōu)勢。另外再通過精選練習(xí)題，重視理論聯(lián)系實(shí)際，努力嘗試解決新情景問題，提高學(xué)生的知識和方法遷移能力。
　　7.課堂小結(jié)及鞏固訓(xùn)練
　　通過設(shè)問引導(dǎo)學(xué)生對本節(jié)課主要知識點(diǎn)進(jìn)行歸納總結(jié)，如機(jī)械能守恒定律的內(nèi)容、機(jī)械能守恒的條件和應(yīng)用機(jī)械能守恒定律的基本思路，完善學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)，培養(yǎng)學(xué)生整理歸納的能力。教師精選練習(xí)題，讓學(xué)生進(jìn)行針對性訓(xùn)練，比如在完成機(jī)械能守恒定律的新課教學(xué)后，再通過習(xí)題課對機(jī)械能守恒的練習(xí)題進(jìn)行分類型訓(xùn)練：1.機(jī)械能守恒條件的判斷；2.單個物體機(jī)械能守恒的簡單計(jì)算；3.機(jī)械能守恒與圓周運(yùn)動的結(jié)合；4.勻質(zhì)連續(xù)體中的機(jī)械能守恒；5.多個物體組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，等等。讓學(xué)生通過一定量的練習(xí)，對題型進(jìn)行分類歸納，總結(jié)所用的知識點(diǎn)、解決問題的思路和物理模型，實(shí)現(xiàn)由知識向能力的轉(zhuǎn)化，使學(xué)生的思維得到有效的鍛煉和發(fā)展。
　　8.布置作業(yè)
　　在課堂教學(xué)尾聲階段，即是布置作業(yè)。教師可選擇少而精的作業(yè)題，如本節(jié)課后練習(xí)第4、5題交給學(xué)生去解決，去鞏固提高，去體會“漁魚”之樂。
　　三、問題導(dǎo)學(xué)法在機(jī)械能守恒定律中的應(yīng)用總結(jié)
　　問題導(dǎo)學(xué)的教學(xué)模式從培養(yǎng)學(xué)生能力出發(fā)來組織教學(xué)過程，它不是由教師先講，而是讓學(xué)生在問題導(dǎo)引下先進(jìn)行自學(xué)和探索，然后教師再進(jìn)行評述性講解。這就把以教為重心轉(zhuǎn)移到以學(xué)為重心，把單純傳授知識轉(zhuǎn)移到打好基礎(chǔ)，發(fā)展智力，培養(yǎng)能力的軌道上來。在機(jī)械能守恒定律教學(xué)中，我從分析生活實(shí)例入手，以問題為主線，層層設(shè)問，使學(xué)生在教師引導(dǎo)下，分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并且根據(jù)相關(guān)知識完成機(jī)械能守恒定律的推導(dǎo)。通過機(jī)械能守恒定律課堂教學(xué)實(shí)踐證明：用“問題導(dǎo)學(xué)法”教學(xué)，體現(xiàn)了教師的主導(dǎo)地位，發(fā)揮了學(xué)生的主體作用。教師的主導(dǎo)作用表現(xiàn)為教師是教學(xué)的組織者、參與者和引導(dǎo)者，創(chuàng)設(shè)能吸引學(xué)生主動參與的教學(xué)環(huán)境，為營造自主探究、交流合作的學(xué)習(xí)氣氛。學(xué)生的主體作用表現(xiàn)為：學(xué)生自主分析、解決問題，激發(fā)了學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)了自主學(xué)習(xí)和自主探究的能力，有利于擴(kuò)大學(xué)生視野，開發(fā)智力，培養(yǎng)分析、歸納、解決物理學(xué)習(xí)中的實(shí)際問題的能力，勢必對學(xué)生的終身學(xué)習(xí)起到重大影響，也利于學(xué)生適應(yīng)將來的學(xué)習(xí)型社會。這擯棄了傳統(tǒng)教育思想，把知識看作一種教育結(jié)果，主要向?qū)W生傳授知識，關(guān)心傳授了多少知識；而是采用現(xiàn)代教育思想，把知識看作一種過程，除了關(guān)心傳授的知識的量外，還關(guān)心獲得知識的過程，更強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)自主能力的培養(yǎng)過程。
　　四、結(jié)語
　　物理作為一門自然學(xué)科，它可以把課內(nèi)知識與課外知識融為一體，采用問題導(dǎo)學(xué)法，讓學(xué)生始終帶著問題去學(xué)習(xí)，帶著問題去探究，在開放的學(xué)習(xí)過程中發(fā)現(xiàn)、分析、解決問題，體會物理與自然社會的聯(lián)系。這為學(xué)生的創(chuàng)造、物理知識的應(yīng)用創(chuàng)造了廣闊的空間。問題導(dǎo)學(xué)式教學(xué)法只是眾多教學(xué)方法中的一種，在課堂教學(xué)中應(yīng)根據(jù)具體情況靈活選擇教學(xué)方法，甚至綜合應(yīng)用多種教學(xué)方法，如本節(jié)課雖以問題教學(xué)法為主，但也融入了對比法、啟發(fā)式教學(xué)法，等等。
　　
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