卞望來

（江蘇省南菁高級(jí)中學(xué)，江蘇 江陰 214437）

1 問題的提出

問題情境教學(xué)是以獲取知識(shí)方法為前提，以教育教學(xué)理論為指導(dǎo)，以解決問題為核心，以把握知識(shí)為基本原則，不斷提高學(xué)生分析問題、解決問題和應(yīng)用知識(shí)的能力.根據(jù)問題情境教學(xué)理論，課堂教學(xué)應(yīng)該是以提出問題并解決問題的方法來獲取新知識(shí)的問題性思維過程.這一過程一般包括以下3個(gè)環(huán)節(jié)：產(chǎn)生問題情境；分析問題情境；問題情境的反思.而目前不少教師在以問題教學(xué)方式上課時(shí)，存在較多問題：教師提出問題多而學(xué)生提出問題少，問題呈現(xiàn)方法單調(diào)，內(nèi)容直白，不具有深度和廣度，質(zhì)疑性問題少，同時(shí)，解決問題的方法和途徑較單一.學(xué)生上這樣的物理課興趣索然，更談不上提高教學(xué)質(zhì)量.馬赫穆托夫認(rèn)為，問題教學(xué)是一種發(fā)展性教學(xué).我們提出高中物理問題情境教學(xué)的創(chuàng)新研究就是為了解決以上問題.讓提出問題的背景更新穎，讓問題更具有層次性和批判性，讓解決問題的方法更豐富.通過以上的教學(xué)就是讓學(xué)生更多地主動(dòng)提出問題，思考問題，讓學(xué)生對(duì)未知充滿興趣，讓學(xué)生獨(dú)立地獲取知識(shí)，運(yùn)用已學(xué)過的知識(shí)來從事創(chuàng)新性的學(xué)習(xí)活動(dòng)，從而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和能力.

下面以“自由落體運(yùn)動(dòng)”一課為例，談?wù)劯咧形锢斫虒W(xué)中如何運(yùn)用問題情境教學(xué)的創(chuàng)新研究的一些觀點(diǎn)和做法.

2 案例呈現(xiàn)及評(píng)估

2.1 教學(xué)任務(wù)分析

（1）課程分析.本節(jié)課使用的教材是《普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書物理（必修1）（人民教育出版社）》，教學(xué)的內(nèi)容是第2章第5節(jié)關(guān)于自由落體運(yùn)動(dòng)的內(nèi)容.具體來說：對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，由此得到自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，并能解決簡單問題.

（2）學(xué)情分析.通過前面內(nèi)容的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)掌握了物體做直線運(yùn)動(dòng)的種類、相應(yīng)的概念、規(guī)律，初步掌握了研究物理問題的基本思路和描述物體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的基本方法.自由落體運(yùn)動(dòng)是勻變速直線的特例，學(xué)生在前面學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步學(xué)習(xí)本節(jié)知識(shí)是非常必要的.教材之所以作這樣的安排，既注意了教學(xué)內(nèi)容處理的科學(xué)性和系統(tǒng)性，又注意到了學(xué)生對(duì)客觀事物的認(rèn)識(shí)規(guī)律，體現(xiàn)了理論聯(lián)系實(shí)際的教學(xué)思想和循序漸進(jìn)的教學(xué)原則.

（3）學(xué)習(xí)目標(biāo).① 知識(shí)與技能：研究并認(rèn)識(shí)自由落體運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)和規(guī)律；理解自由落體運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)和規(guī)律；并會(huì)運(yùn)用自由落體運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)和規(guī)律解答相關(guān)問題.② 過程與方法：培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力和邏輯推理能力；進(jìn)行科學(xué)態(tài)度和科學(xué)方法教育，了解研究自然規(guī)律的科學(xué)方法，培養(yǎng)探求知識(shí)的能力；通過對(duì)落體運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)探究，初步學(xué)習(xí)控制變量法.③ 情感態(tài)度價(jià)值觀：調(diào)動(dòng)學(xué)生積極參與問題討論的興趣，培養(yǎng)邏輯思維能力及表達(dá)能力；通過實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的合作精神；通過史實(shí)，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會(huì)質(zhì)疑的科學(xué)素養(yǎng).

（4）教學(xué)的重點(diǎn)與難點(diǎn).① 重點(diǎn)：理解自由落體運(yùn)動(dòng)的概念的得出過程及自由落體的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)和運(yùn)動(dòng)規(guī)律；② 難點(diǎn)：利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器研究自由落體運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)；理解并運(yùn)用自由落體運(yùn)動(dòng)的條件及規(guī)律解決實(shí)際問題.

2.2 教學(xué)過程設(shè)計(jì)與實(shí)施

師：同學(xué)們，秋天是個(gè)美麗的季節(jié)，落葉飄零，熟透的蘋果也會(huì)從樹上掉落下來，這些有什么共同的特點(diǎn)？

生：從高的地方落到低的地方，從靜止開始.

師：沒錯(cuò)，像落葉那樣由靜止開始從高處落到低處的運(yùn)動(dòng)就叫做落體運(yùn)動(dòng).你們還見過有哪些落體運(yùn)動(dòng)呀？

生：雪花飄落，雨滴下落，跳傘……

師：同學(xué)們說得很好.今天我們就一起來研究一種最簡單的落體運(yùn)動(dòng)——自由落體運(yùn)動(dòng).

［板書：第5節(jié)自由落體運(yùn)動(dòng)］

［板書：一、物體的下落運(yùn)動(dòng)］

師：為了更深入地研究物體的下落運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，我們需要從生活實(shí)踐出發(fā)，來討論幾個(gè)問題.

提出問題：在日常生活中，重的物體和輕的物體誰下落的更快一些呢？

生：重的物體下落的快一些.

師：我們通過幾個(gè)小實(shí)驗(yàn)一起驗(yàn)證一下同學(xué)們的結(jié)論是否正確.

設(shè)計(jì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)1：紙片和鐵片從相同的高度同時(shí)下落，看誰下落的快？

學(xué)生做實(shí)驗(yàn)，并觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，得到結(jié)論：重的鐵片要比輕的紙片下落得快.

師：2000多年前，古希臘哲學(xué)家亞里士多德也持有這一觀點(diǎn).但這個(gè)觀點(diǎn)是否正確呢？我們還是通過實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證.

設(shè)計(jì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)2：將一張與原來相同的紙片團(tuán)成紙團(tuán)，再和鐵片從相同的高度同時(shí)下落，看誰下落的快？

學(xué)生做實(shí)驗(yàn)，并觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并得到結(jié)論：重的鐵片和輕的紙團(tuán)下落的幾乎一樣快.

提出問題：為什么會(huì)得到相互矛盾的結(jié)論？（學(xué)生思考）

師：對(duì)表面現(xiàn)象的觀察有時(shí)會(huì)得出錯(cuò)誤的結(jié)論，我們要用透過現(xiàn)象看本質(zhì)的研究方法去研究問題.300多年前，伽利略曾運(yùn)用邏輯推理否定了亞里士多德的觀點(diǎn).設(shè)重的物體下落速度為8m／s，輕的物體下落速度為6m／s，再把兩個(gè)物體結(jié)在一起，一方面重的物體被輕的物體拖累速度要介于6m／s與8m／s之間，另一方面兩個(gè)物體結(jié)在一起更重了，速度應(yīng)大，兩者自相矛盾，所以亞里士多德的觀點(diǎn)是錯(cuò)誤的.

設(shè)計(jì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)3：將鐵片放在紙片（水平放置）上面組合成一體，和另一相同的紙片團(tuán)成一團(tuán)從相同的高度同時(shí)下落，看誰下落得快？

學(xué)生做實(shí)驗(yàn)，并觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，得到結(jié)論：重的鐵片和紙片的結(jié)合體要比輕的紙團(tuán)下落慢.

提出問題：同學(xué)們，現(xiàn)在我想讓兩者下落的幾乎一樣快，應(yīng)該怎樣做？

學(xué)生小組討論并提出實(shí)驗(yàn)方案.

生：讓紙片包住硬幣也團(tuán)成紙團(tuán).

師：同學(xué)們實(shí)際做一下看看.

學(xué)生做實(shí)驗(yàn)，并觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并得到結(jié)論：兩者下落的又幾乎一樣快.

教師提出問題：我們做的上述幾個(gè)實(shí)驗(yàn)，為什么會(huì)得出不同的結(jié)論？

生：有空氣阻力的影響.

師：如果我們忽略空氣阻力的影響，同學(xué)們猜一下，會(huì)出現(xiàn)什么情況？

教師演示牛頓管實(shí)驗(yàn)，管內(nèi)抽成真空時(shí)，羽毛與鐵片同時(shí)下落；打開閥門，讓空氣進(jìn)入管內(nèi)，羽毛與鐵片同時(shí)下落，這時(shí)再讓學(xué)生驗(yàn)證自己的猜想.

此刻同時(shí)利用視頻播放美國宇航員在月球上進(jìn)行的鐵錘與羽毛下落實(shí)驗(yàn).

生：在忽略空氣阻力的影響，輕重不同的物體下落快慢相同；平時(shí)，我們看到的輕重不同的物體下落快慢不同，是由于空氣阻力的作用.

師：同學(xué)們講得很好.通過剛才的學(xué)習(xí)，你覺得亞里士多德和伽利略對(duì)落體運(yùn)動(dòng)都有貢獻(xiàn)嗎？你如何評(píng)價(jià)？

生：亞里士多德雖然對(duì)物體的下落運(yùn)動(dòng)認(rèn)識(shí)是錯(cuò)誤的，但提出了對(duì)運(yùn)動(dòng)的認(rèn)識(shí)，為后人正確認(rèn)識(shí)運(yùn)動(dòng)打下基礎(chǔ)，是人類認(rèn)識(shí)自然的必然過程.伽利略采用邏輯推理和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法，為我們認(rèn)識(shí)大自然指明了途徑.

環(huán)節(jié)評(píng)估：美國著名心理學(xué)家布魯納曾說，掌握一般概念和原理是通向普遍遷移的大道.教學(xué)中應(yīng)注意新舊知識(shí)異同的比較，通過對(duì)比，能透過表面現(xiàn)象，看清不同的物理本質(zhì).在對(duì)比過程中，學(xué)生始終處于主動(dòng)積極、探索進(jìn)取狀態(tài)，這樣對(duì)完善舊知識(shí)，自覺完成從舊知識(shí)到達(dá)新知識(shí)的遷移，并鞏固新知識(shí).同時(shí)，通過如何評(píng)價(jià)亞里士多德對(duì)物體的下落運(yùn)動(dòng)貢獻(xiàn)，讓學(xué)生樹立正確的科學(xué)態(tài)度.

［板書：二、自由落體運(yùn)動(dòng)］

［板書：1.定義：物體只在重力作用下從靜止開始下落的運(yùn)動(dòng).］

師：同學(xué)們，想一想，哪些物體的下落運(yùn)動(dòng)可稱為自由落體運(yùn)動(dòng)？

在真空中靜止釋放的羽毛和鐵片，在空氣中靜止釋放的紙片和鐵片.

生：在真空中靜止釋放的羽毛和鐵片和在空氣中靜止釋放鐵片的運(yùn)動(dòng)是自由落體運(yùn)動(dòng)，而在空氣中靜止釋放的紙片由于空氣阻力較大不是自由落體運(yùn)動(dòng).

師：這位同學(xué)講得很好.在真實(shí)環(huán)境中物體靜止釋放的下落運(yùn)動(dòng)，當(dāng)物體的重力遠(yuǎn)大于空氣阻力時(shí)，我們也稱之為自由落體運(yùn)動(dòng).

［板書：條件：只受重力或mg?f，初速為0.］

師：同學(xué)們，我們來做個(gè)小游戲，測一測人的反應(yīng)時(shí)間.（準(zhǔn)備一把60cm的直尺，根據(jù)直尺作自由落體運(yùn)動(dòng)的距離換算成時(shí)間，貼在直尺上）

學(xué)生反應(yīng)活躍，上來測反應(yīng)時(shí)間.

師：同學(xué)們，我這把直尺為什么能測出你的反應(yīng)時(shí)間呢？

生：直尺自由落體運(yùn)動(dòng)的時(shí)間就是人的反應(yīng)時(shí)間.

師：大家說的很好.物體作自由落體運(yùn)動(dòng)是什么性質(zhì)的運(yùn)動(dòng)，我們用什么方法來測出來？

生：我認(rèn)為自由落體運(yùn)動(dòng)是勻加速直線運(yùn)動(dòng)，因?yàn)樗\(yùn)動(dòng)越來越快.（師：很好）

生：我認(rèn)為可以利用閃光燈拍攝小球作自由落體運(yùn)動(dòng)的閃光照片，由于閃光時(shí)間間隔相等，分析這些照片上的小球間距，就可以知道小球運(yùn)動(dòng)規(guī)律.

生：我認(rèn)為還可以利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，讓物體與紙帶相連，分析紙帶上的點(diǎn)之間距離的變化，就可以知道紙帶的運(yùn)動(dòng)情況，這樣也知道了物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律.

師：同學(xué)們講得都很好.現(xiàn)在我們就采用最后一位同學(xué)提出的方法來探究自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律.

教師介紹實(shí)驗(yàn)器材，提醒學(xué)生安裝打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)，上端要水平，紙帶如何與重物相連，實(shí)驗(yàn)時(shí)要拿住紙帶的上端，并盡可能地往上提，讓紙帶無阻礙通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，先通電后放紙帶，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn).

當(dāng)?shù)玫酱螯c(diǎn)的紙帶（如圖1所示）后，指導(dǎo)學(xué)生如何測量，并進(jìn)行估讀，測6組數(shù)據(jù).

圖1

每取兩點(diǎn)作為一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)（T＝0.04s），將讀數(shù)依次填入表1中（單位：cm，數(shù)據(jù)均保留到小數(shù)點(diǎn)后兩位）

表1

求出Δx的平均值，利用公式Δx＝aT2求出物體的加速度，其值應(yīng)接近9.8m／s2.

我們也可利用表1中的數(shù)據(jù)求出1、2、3、4、5這幾個(gè)點(diǎn)的對(duì)應(yīng)的速度值，利用教學(xué)軟件作出v-t圖像，并擬合圖線是一條直線，求出圖像的斜率就是物體運(yùn)動(dòng)的加速度，這個(gè)值也接近9.8m／s2.

［板書：2.運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)

（1）初速為0的勻加速直線運(yùn)動(dòng).

（2）在同一點(diǎn)，自由落體運(yùn)動(dòng)的加速度都相等.

大小：一般取g＝9.8m／s2；方向：豎直向下.

精確實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在不同位置的重力加速度不同.］

利用PPT打出各地的重力加速度.（略）

師：同學(xué)們，我們前面已學(xué)過了運(yùn)動(dòng)學(xué)中的速度公式、位移公式及推論，大家回想一下.那么，自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律是怎樣的呢？

［板書：3.運(yùn)動(dòng)的規(guī)律

速度與時(shí)間關(guān)系：v＝gt；高度與時(shí)間關(guān)系：h＝gt2／2；速度與高度關(guān)系：v2＝2gh.］

環(huán)節(jié)評(píng)估：物理課堂教學(xué)過程中，很多的教學(xué)內(nèi)容都能引起學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣.教師要以良好的契機(jī)為抓手，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；要引導(dǎo)學(xué)生忽略次要因素，抓住問題的本質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生分析問題的能力科學(xué)素養(yǎng)；要指導(dǎo)學(xué)生如何做實(shí)驗(yàn)，并從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中得到規(guī)律，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng).通過這類教學(xué)活動(dòng)，有利于學(xué)生積極地把新概念或規(guī)律與自己認(rèn)知結(jié)構(gòu)中原有的適當(dāng)概念相聯(lián)系，把新概念、規(guī)律納入原有概念、規(guī)律中，同時(shí)使新概念、規(guī)律與原有的有關(guān)概念、規(guī)律進(jìn)一步分化和融匯貫通.

師：同學(xué)們，我們一起研究了自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，接下來就用它來解決一些實(shí)際問題.還記得老師剛才用一把直尺測了一些同學(xué)的反應(yīng)時(shí)間嗎？大家桌上也有一把直尺，2個(gè)同學(xué)相互合作，根據(jù)直尺下落的距離來計(jì)算自己的反應(yīng)時(shí)間.

指導(dǎo)學(xué)生測量反應(yīng)時(shí)間.

［板書：三、自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律應(yīng)用］

師：同學(xué)們?cè)傧胍幌?，如果一個(gè)人喝了酒，那么他的反應(yīng)時(shí)間要怎樣？

生：這個(gè)人的反應(yīng)時(shí)間肯定變長.

師：這位同學(xué)回答的很好.如果這個(gè)人喝了酒后開車呢？

生：容易出車禍.

師：所以，我國交通法規(guī)定酒后嚴(yán)禁開車.

師：同學(xué)們，通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，談?wù)勀愕母惺?

生：掌握了自由落體運(yùn)動(dòng)的條件、性質(zhì)、規(guī)律.

生：經(jīng)驗(yàn)有時(shí)不可靠，要通過實(shí)驗(yàn)來證實(shí).

生：在科學(xué)的道路上要敢于挑戰(zhàn)權(quán)威，正確評(píng)價(jià)一個(gè)人.

師：同學(xué)們都說得很好.

今天作業(yè)：制作測定反映時(shí)間的尺，閱讀課本第46頁第6節(jié)內(nèi)容.

環(huán)節(jié)評(píng)估：物理教學(xué)中，教師應(yīng)運(yùn)用物理本身的魅力激發(fā)學(xué)生求知的欲望和情感.教師要從教學(xué)效果出發(fā)，將最新的教學(xué)理念融入到每節(jié)課的教學(xué)過程中，并注意物理知識(shí)與日常生活的聯(lián)系，激發(fā)學(xué)生的求知欲和興趣，讓學(xué)生充分體會(huì)物理規(guī)律在日常生活中的妙用.本節(jié)通過學(xué)生自己測量的反應(yīng)時(shí)間從而揭曉前面疑問，同時(shí)，小結(jié)也是為了學(xué)生進(jìn)一步掌握本課的主要內(nèi)容，并培養(yǎng)學(xué)生良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣.

3 教學(xué)反思

愛因斯坦說過：“興趣是最好的老師.”“發(fā)現(xiàn)問題比解決問題更重要.”本節(jié)課成功之處在于：以問題為核心，以學(xué)生發(fā)展為本，在實(shí)驗(yàn)與概念學(xué)習(xí)過程中注意科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)，注重實(shí)驗(yàn)探究與過程的評(píng)價(jià).整個(gè)過程既動(dòng)手又動(dòng)腦，師生互動(dòng)好.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)新穎且貼近生活，能運(yùn)用視頻、教學(xué)軟件等多種教學(xué)手段，充分展示了物理實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，分析了物理實(shí)驗(yàn)結(jié)果，這樣激發(fā)學(xué)生的求知欲，抓住了學(xué)生的興奮點(diǎn).通過合作探究排除生活中的假象，通過親身體驗(yàn)增強(qiáng)了對(duì)概念的感性認(rèn)識(shí).同時(shí)，本課也對(duì)教師提出了較高的要求，要求教師思維嚴(yán)謹(jǐn)，邏輯性強(qiáng)，步步有伏筆.實(shí)驗(yàn)操作與多媒體的運(yùn)用嫻熟，課堂組織能力強(qiáng)，能及時(shí)處理學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中的問題.要求教師給以必要的指導(dǎo)，如果疏于引導(dǎo)，將會(huì)拖延時(shí)間，導(dǎo)致教學(xué)被動(dòng).不足之處在于：這么多的教學(xué)內(nèi)容要在40min內(nèi)完成稍顯倉促，如果學(xué)生的學(xué)習(xí)能力不強(qiáng)則顯得較為困難.同時(shí)，由于教學(xué)時(shí)間的限制還有一個(gè)實(shí)驗(yàn)無法完成，即用一把直尺，在上面間隔相同的距離貼上相同寬度的遮光條，當(dāng)直尺作自由落體運(yùn)動(dòng)時(shí)，利用時(shí)間傳感器測出遮光條經(jīng)過傳感器時(shí)的時(shí)間，利用教學(xué)軟件計(jì)算速度，作出v2與h關(guān)系圖像，并求出斜率，其值應(yīng)接近2g.

總之，在中學(xué)物理教學(xué)中，教師創(chuàng)設(shè)問題情境就是在講授內(nèi)容和學(xué)生求知心理之間制造一種“不協(xié)調(diào)”.將學(xué)生引入一種與物理問題有關(guān)的情境中，造成一種懸念，使學(xué)生產(chǎn)生向往、探索的欲望.創(chuàng)設(shè)問題情境時(shí)應(yīng)注意：問題要小而具體、新穎有趣、有適當(dāng)?shù)碾y度；要有啟發(fā)性和一定的深刻性，要善于將所要解決的問題寓于學(xué)生實(shí)際掌握的知識(shí)之中，造成心理上的懸念.同時(shí)，要充分運(yùn)用多種教學(xué)手段來解決問題.高中物理問題情境教學(xué)的創(chuàng)新研究對(duì)教學(xué)具有十分積極的指導(dǎo)意義.