居殿兵

1 “問題解決”教學(xué)模式的理論依據(jù)

蘇聯(lián)教育家列爾耐爾認(rèn)為：“問題教學(xué)的本質(zhì)在于學(xué)生由教師經(jīng)常引入尋求有根據(jù)地解決對他們來說是新問題的辦法的過程，由此他們就學(xué)會獨立地獲取知識、運用原先學(xué)過的東西和掌握從事創(chuàng)造性活動的經(jīng)驗.”蘇聯(lián)教學(xué)論專家馬赫穆托認(rèn)為：“問題教學(xué)是一種發(fā)展性教學(xué)，在這種教學(xué)中學(xué)生經(jīng)常獨立探索活動同他們學(xué)習(xí)現(xiàn)成的科學(xué)結(jié)論結(jié)合在一起，而教學(xué)方法體系的建立要考慮問題目的和問題原則.問題教學(xué)是現(xiàn)代發(fā)展性教學(xué)體系的主導(dǎo)因素.”

在他們看來，問題教學(xué)本質(zhì)特點是：（1）問題教學(xué)是教師引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的過程；（2）強(qiáng)調(diào)學(xué)生的獨立性；（3）強(qiáng)調(diào)學(xué)生的創(chuàng)造性.

根據(jù)現(xiàn)代認(rèn)知理論，物理課堂的教學(xué)過程應(yīng)該是通過不斷地提出問題并解決問題的方式來獲取新知識的過程，課堂教學(xué)中的問題應(yīng)是師生課堂交流的產(chǎn)物.只有這樣的問題，學(xué)生對之才更具好奇心、求知欲，才能反映教學(xué)的實際.學(xué)生的學(xué)習(xí)方式要從被動型轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃有?，課堂內(nèi)的活動層出不窮、問題千奇百怪，從而使課堂教學(xué)具有不可預(yù)料性.教師在課堂上不僅是問題的提出者，更是各種教學(xué)情境的創(chuàng)設(shè)者，將學(xué)生置于研究者、探索者的位置，讓學(xué)生通過思考，提出新問題、通過互相交流、合作探究等活動來獲取知識.

2 “自由落體運動”運用“問題解決”教學(xué)模式可行性分析

“自由落體運動”是在學(xué)生學(xué)習(xí)了運動學(xué)知識后編排的，是勻變速直線運動的特例.通過對自由落體這種常見的、特殊的運動的研究，一方面是對前面知識的復(fù)習(xí)和鞏固，同時也加強(qiáng)了課本與實際生活的聯(lián)系；另一方面通過本節(jié)課學(xué)習(xí)，讓學(xué)生體驗研究物理問題的基本思路和科學(xué)方法，為以后研究更復(fù)雜的運動規(guī)律打下良好的基礎(chǔ).本節(jié)課是本章知識的復(fù)習(xí)課，培養(yǎng)學(xué)生思維的研究課，聯(lián)系生活的應(yīng)用課，也是后續(xù)課程的鋪墊課，故本節(jié)課在本章中具有重要的地位和作用.通過前面知識的學(xué)習(xí)，特別是學(xué)習(xí)了用打點計器來測量勻變速運動的加速度后，學(xué)生具備了探究自由落體運動規(guī)律的能力，可在對其運動規(guī)律的教學(xué)環(huán)節(jié)中采取師生合作的探究式教學(xué).

師生合作探究式教學(xué)的主要方法是有意識地創(chuàng)設(shè)情境，預(yù)[HJ1.45mm]設(shè)實驗，通過提出富有啟發(fā)性的問題，將學(xué)生引入情境之中，激發(fā)起學(xué)習(xí)的動機(jī)，在實際教學(xué)過程中生成問題，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，真正解決問題.

本節(jié)課的關(guān)鍵是合理創(chuàng)設(shè)情境，不僅起到組織教學(xué)的作用，而且能使學(xué)生增強(qiáng)動手能力，還物理學(xué)的本來面目，產(chǎn)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣.因此，通過實驗來創(chuàng)設(shè)情境，提出問題，引起觀點沖突，進(jìn)而提出新問題，最終解決所有問題，得出物理規(guī)律是本課的流程.按照“培養(yǎng)有創(chuàng)新能力、實踐能力的人才”要求，本課如何進(jìn)行實驗設(shè)計呢？可創(chuàng)設(shè)哪些問題情境？要達(dá)到什么樣的效果？又如何提出有價值的問題呢？

3 “問題解決”教學(xué)模式實際設(shè)計方案

3.1 創(chuàng)設(shè)情境，引入課題

情境1 救災(zāi)時，飛機(jī)上同時投下救災(zāi)物品和宣傳傳單，哪一個先落地呢？

有的學(xué)生看過電視畫面，也有生活常識，學(xué)生回答都很踴躍，課堂氣氛活躍.

再讓學(xué)生進(jìn)行課堂問題生成：學(xué)生會提出若干種兩個物體的落地實驗.比如，若是一個同樣大小的硬紙片和硬幣同時從同一高度落下，誰先落地呢？

最后讓學(xué)生分組合作，做一個硬紙片，讓硬紙片和硬幣從同一高度同時落下，實際觀察.結(jié)果是硬幣先落地，硬紙片后落地.

得出明確結(jié)論：重的物體先落地，輕的物體后落地.

向同學(xué)們說明：兩千多年前，古希臘最偉大的哲學(xué)家、科學(xué)家和教育家亞里士多德也持有這一觀點.但這個結(jié)論是否正確呢？

3.2 創(chuàng)設(shè)情境，制造懸念

學(xué)生對剛才的實驗事實確信無疑，進(jìn)一步創(chuàng)設(shè)如下情境.

情境2 兩個半徑相同的鐵球和橡膠球同時下落，哪一個先落地？

有的學(xué)生認(rèn)為與剛才一樣，有的學(xué)生看過這方面書的，說是同時落地.

實驗是檢驗真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)，讓我們再來做一個演示實驗.讓半徑相同的鐵球和橡膠球同時從較高的高度同時落下，結(jié)果是兩球同時落地，與日常觀察到的現(xiàn)象和剛才的實驗現(xiàn)象相反.

課堂問題生成：學(xué)生根本就不能準(zhǔn)確判斷是哪個球先落地，如何來進(jìn)行觀察呢？

可以讓學(xué)生討論，最后的結(jié)果是用眼睛看兩球是否同時落地比較困難，可轉(zhuǎn)化為聽聲音的方法，要在地上墊一塊鋼板.

通過創(chuàng)設(shè)前面兩個情境，得出完全相反結(jié)論，在內(nèi)容和學(xué)生心理之間制造一種“不協(xié)調(diào)”，將學(xué)生引入與物理問題有關(guān)的情境中，造成懸念，使學(xué)生產(chǎn)生探索的欲望，處于欲罷不能的狀態(tài).

3.3 創(chuàng)設(shè)情境，探究原因

情境3 取兩張相同規(guī)格的白紙，一張揉成較緊的團(tuán)，一張稍微揉一下，讓他們同時從同一高度同時下落，結(jié)果如何？

讓學(xué)生親自探索，結(jié)果是前者先落地，后者后落地，現(xiàn)象十分明顯.

引導(dǎo)學(xué)生思考、討論：能不能用不同規(guī)格的紙張呢？

學(xué)生討論后教師總結(jié)到物理實驗常用的方法——控制變量法上來.

再提問：兩個物體是否同時落地，是看它們的重力嗎？

引導(dǎo)學(xué)生分析，研究對象的質(zhì)量一樣，重力也一樣，顯然不是.

最后提問：哪是什么原因使兩個紙團(tuán)不同時落地呢？

學(xué)生實際操作、討論后得出：兩紙團(tuán)重力一樣，環(huán)境一樣，只是兩者的表面積不一樣，從而得出兩物體在空中不同時落地的原因是兩者阻力不一樣的結(jié)論.

3.4 創(chuàng)設(shè)情境，驗證推斷

提問：如何來驗證重物下落不同時是因為阻力的原因呢？

引導(dǎo)學(xué)生分析得出：要做同樣物體的有空氣和無空氣情況下落的對比實驗.

情境4 用錢羽管做演示實驗.先讓管內(nèi)充滿空氣，當(dāng)管子迅速倒轉(zhuǎn)時，小鐵塊迅速落地，而羽毛飄飄悠悠，經(jīng)過好長時間才落地；再抽去管內(nèi)空氣重做一次實驗，結(jié)果是輕重物體同時快速落地.

當(dāng)學(xué)生看到羽毛和小螺絲同時落地時，很是驚訝，實在不敢相信這個事實，從學(xué)生的臉上明顯看出有進(jìn)一步探索的欲望.

還可以再打開閥門，放進(jìn)空氣再做一遍，增加對比性.

通過對比觀察，可明顯看出阻力對實驗的結(jié)果影響很大.

進(jìn)一步提問：能不能選擇一個更好的地方，在大范圍內(nèi)做這個科學(xué)實驗，讓人更信服呢？

學(xué)生充分討論：最終得出在月球上做這個實驗，沒有阻力，可以在更高的高度做這個實驗，在較長的時間兩球落地時間都是相同的.可以播放阿波羅15號宇航員在月球上做落體實驗的視頻，并鼓勵學(xué)生有朝一日也能上登上月球親自做一下這個實驗.

3.5 創(chuàng)設(shè)情境，得出規(guī)律

得出自由落體運動規(guī)律，是本節(jié)課的核心實驗.

讓學(xué)生發(fā)揮想像，回憶剛學(xué)過的知識，師生共同設(shè)問：如何設(shè)計實驗探究自由落體運動的規(guī)律呢？

學(xué)生可能會提出運用頻閃照相，運用DIS數(shù)字化實驗系統(tǒng)，運用數(shù)碼攝像機(jī)等等方法.

情境5 選擇一種簡潔的做法，讓重物拖一條紙帶作自由落體運動，使用電磁（或電火花）打點計時器打出一條紙帶，通過處理紙帶來研究自由落體運動的規(guī)律.這也是學(xué)生剛剛學(xué)會的方法.

提問：如何確定重物的運動性質(zhì)呢？

學(xué)生回答：比較Δs（相同時間內(nèi)相鄰間隔位移差）是否為一定值.

提問：如何更直觀看出呢？

引導(dǎo)學(xué)生將紙帶取相同時間（如取5個計時間隔，即 0.1 s）剪斷，豎貼在坐標(biāo)紙（事先制作，尺度要大）上，應(yīng)用實物投影，結(jié)果明顯看出：開頭幾個相同時間間隔內(nèi)的位移之比是為1∶3∶5∶7，進(jìn)一步證明了：自由落體運動是初速度為零的勻加速直線運動.

提問：如何求出自由落體運動的加速度呢？

仍應(yīng)用實物投影，用刻度尺量出Δs的長度，根據(jù)公式Δs=aT2，算出重力加速度的值.

本節(jié)課采用設(shè)計實驗，創(chuàng)設(shè)情境，提出問題，問題小而具體、新穎且有趣，體現(xiàn)了物理學(xué)科的特點，將問題寓于學(xué)生實際掌握的知識之中，造成懸念，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生注意力集中，啟發(fā)性強(qiáng)，內(nèi)容充實，所有結(jié)論都是通過現(xiàn)場實驗得出，沒有強(qiáng)加給學(xué)生，而且所有的實驗取材都很簡單（若無實物投影儀，把自制尺畫在黑板上，可以收到同樣的效果），可見度大，收到了良好的教學(xué)效果.