周 穎

(四川師范大學(xué)物理與電子工程學(xué)院 四川 成都 610101)

1 原始物理問題概念界定

原始物理問題概念最早是于克明教授提出，之后由首都師范大學(xué)的邢紅軍教授對其概念進一步完善．原始物理問題是來源于生活，通過對現(xiàn)實世界中物理現(xiàn)象的觀察后，而提出對現(xiàn)象和事實背后原因的疑問[1]．

相比于常見的物理習題，這類問題與生活聯(lián)系更加緊密．在中學(xué)物理教學(xué)中引入原始物理問題，可以使學(xué)生形成良好的物理思維，促進學(xué)生更深入地掌握物理知識．同時，原始物理問題可以發(fā)展學(xué)生的思維品質(zhì)，提高學(xué)生解決問題的能力．并且，利用原始物理問題進行評價可以更好甄別不同學(xué)生的能力水平．

目前，在我國原始物理教育理念已經(jīng)逐漸形成并成為教育領(lǐng)域改革研究的熱門話題.

2 科學(xué)探究下的原始物理問題教學(xué)模式

通過對原始物理問題解題過程的研究發(fā)現(xiàn)，原始物理問題的解決具有6種表征：抽象表征、賦值表征、圖像表征、方法表征、物理表征和數(shù)學(xué)表征[3]．原始物理問題解決的過程大多數(shù)情況會經(jīng)歷以下步驟,如圖1所示.

圖1 原始物理問題解決過程

筆者發(fā)現(xiàn)原始物理問題的解決過程與科學(xué)探究教學(xué)過程存在一定的聯(lián)系，并以這兩種教學(xué)理論為基礎(chǔ)，試圖將二者進行有機結(jié)合，設(shè)計新的教學(xué)模式，從而將科學(xué)探究融入到日常物理教學(xué)之中，新的教學(xué)過程如圖2所示.

圖2 基于科學(xué)探究模式下原始物理問題教學(xué)過程

3 教學(xué)過程設(shè)計

本文在“力的分解”教學(xué)實踐的基礎(chǔ)上，探討科學(xué)探究模式融入原始物理問題的教學(xué)設(shè)計，探索科學(xué)探究模式與原始物理問題解決過程的有機結(jié)合，以實現(xiàn)培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的教學(xué)目的．

3.1 教材分析

“力的分解”是繼學(xué)生學(xué)習了“力的基礎(chǔ)知識”和“力的合成”之后，學(xué)生在此利用平行四邊形法則處理矢量問題．由于分解法是處理 “力的運算”的手段和方法．它為位移、速度、加速度等矢量的分解及牛頓第二定律的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)．“力的分解”能夠解釋生活中的一些物理現(xiàn)象，與社會生活聯(lián)系緊密．

3.2 教學(xué)過程設(shè)計

本節(jié)課的教學(xué)設(shè)計是以解決兩道生活中常見的原始物理問題為主線而開展的教學(xué)活動．所以，將本節(jié)課的教學(xué)主線明確為：

提出問題—轉(zhuǎn)化問題—建立模型—模型分析—解決問題—反思交流．

原始物理問題呈現(xiàn)的是實際生活中常見的物理現(xiàn)象，如何從實際現(xiàn)象出發(fā)解決實際問題，是本節(jié)課的關(guān)鍵所在．在兩道原始物理問題解決的過程中，將該兩道原始物理問題轉(zhuǎn)換為解決“力的分解”是解決原始物理問題的關(guān)鍵，建立物理模型是本節(jié)課的難點所在．通過對物理模型的分析，如何運用矢量的平行四邊形法則進行分解是本節(jié)課的重點．

英語專業(yè)翻譯教學(xué)主要以翻譯理論和翻譯技巧為切入點，老師需要站在學(xué)生的角度，以提高學(xué)生的翻譯能力為最終的教學(xué)目標。但是結(jié)合相關(guān)的實踐調(diào)查可以看出，在傳統(tǒng)的翻譯課中老師只關(guān)注翻譯技巧的講授，大部分以簡單的知識灌輸為主，老師在課堂教學(xué)的過程之中扮演著主角，學(xué)生只能夠被動地接受老師的引導(dǎo)，實際的參與程度不容樂觀。這種教學(xué)模式不僅不符合素質(zhì)教育的實質(zhì)要求，同時還難以真正的發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，難以更好地提升學(xué)生的反應(yīng)能力和翻譯水平。

3.3 教學(xué)過程設(shè)計說明

(1)創(chuàng)設(shè)問題情境，引發(fā)認知沖突

向?qū)W生展示立交橋的圖片如圖3所示，提出第1個原始物理問題．立交橋是一種現(xiàn)代化橋梁工程，以多層道路在三維空間上形成立體交叉為基本特征．它是人類交通現(xiàn)代化和生活地區(qū)城鎮(zhèn)化的必然產(chǎn)物、城市公共基礎(chǔ)設(shè)施之一，是當代社會高效運輸體系中不可或缺的重要一環(huán)．立交橋通常都有長長的引橋，為什么立交橋會建設(shè)如此長的引橋呢？

圖3 立交橋

展示第2個原始物理問題如圖4所示，在電影《泰坦尼克號》中，男主角杰克被霍克利誣陷偷取“海洋之心”，關(guān)在下層船艙．女主角蘿絲相信杰克是無辜的，在關(guān)鍵時刻用斧頭劈斷鎖鏈，救走杰克．斧頭是生活中常用的一種砍削工具，人們是如何使用斧頭劈開東西的呢？

圖4 電影《泰坦尼克號》中蘿絲用斧頭劈斷鎖鏈

設(shè)計意圖：學(xué)生的學(xué)習是一個認知結(jié)構(gòu)不斷調(diào)整、完善和發(fā)展的過程，是邏輯思維呈螺旋式上升的過程[4]．教師從學(xué)生的學(xué)習動機出發(fā)，創(chuàng)設(shè)出直觀的原始物理問題情境，引發(fā)學(xué)生的認知沖突，在打破原有的認知平衡后，形成新的平衡狀態(tài)．通過以生活素材和電影素材來建設(shè)問題情境，并用圖片來進行直觀的展示，學(xué)生將帶著好奇心進行學(xué)習，并主動參與到解決問題的過程中．

(2)引導(dǎo)學(xué)生思考，作出假設(shè)，進入課題重點

教師引導(dǎo)學(xué)生思考，立交橋之所以建設(shè)長長的引橋，主要改變的是什么？斧頭能夠砍削東西，除了斧頭的材料，更主要是因為斧頭有什么樣的形狀，為什么這樣的形狀能夠使斧頭更加利于砍削？將實際問題抽象，轉(zhuǎn)化為物理問題．

原始物理問題呈現(xiàn)的是一種物理現(xiàn)象，產(chǎn)生一種物理現(xiàn)象往往是有多方面原因的．教師鼓勵學(xué)生對立交橋建設(shè)長引橋和斧頭形狀制造的原因進行大膽猜想．這些猜想中有合理的和不合理的存在，比如立交橋建設(shè)長引橋是因為美觀，又比如斧頭樣子是為了減少受力面積，增大壓強．對于這些猜想，教師可采用小組討論法，讓學(xué)生互相討論并一一甄別．討論最后教師可提示學(xué)生，從之前已經(jīng)學(xué)習的重力、彈力、摩擦力、力的合成等知識，引導(dǎo)學(xué)生從受力方面去考慮解決這兩個問題．

(3)構(gòu)建物理模型，分析模型

解決物理問題，首先應(yīng)該建立物理模型．物理模型能夠?qū)⑽锢韱栴}簡單化，更利于理解和解決．

立交橋引橋可以看作是一個簡單的斜面，將立交橋上的汽車簡化為斜面上的物體．忽略次要因素，抓住主要矛盾．所以將斜面進一步轉(zhuǎn)化為光滑斜面，且進一步忽略空氣阻力和汽車牽引力等復(fù)雜因素．引導(dǎo)學(xué)生猜測使物體下滑是因為什么原因，引出對重力進行力的分解．力的合成遵從力的平行四邊形法則，力的分解是力的合成的反運算，所以，力的分解一定遵從平行四邊形法則．但是，一個力若按平行四邊形法則進行分解，它將有無數(shù)種分解方法．如何選擇一種力的分解方法，可以使物理問題得到有效地解決？教師在此刻，可根據(jù)實驗簡化，將鐵架臺、鋼尺和物塊組成的物理實驗裝置，進一步模擬出立交橋引橋的實物模型．通過對物體沿著斜面下滑和鋼尺會發(fā)生下凹的情況進行分析，解釋出這是重力的兩個作用效果，一個垂直于斜面，一個沿斜面向下．很明顯，這時候就可以根據(jù)重力的兩個作用效果，確定出重力分解的兩個分力的方向，如圖5所示．確定了分力方向后，再根據(jù)平行四邊形法則進行“力的分解”．

圖5 重力分解示意圖

同理，為了解決斧頭砍削原理，可建立斧頭的物理模型，將斧頭抽象化為一個劈形物體，忽略各種阻力，并對作用面進行一個理想化的處理，斧頭作用時的受力分析如圖6所示．斧頭除了自身重力外，還受到一個人對其的作用力，這兩個力的作用都是指向劈形的劈尖，所以可將這兩個力合并為合力F．合力F的作用是為了劈開物體，所以它的作用效果是垂直于兩個劈面的．確定作用效果后，再對其運用平行四邊形法則進行“力的分解”．

圖6 斧頭作用力分解示意圖

(4)運用數(shù)學(xué)方法，解決物理問題

在對第1道原始物理問題的物理模型進行分析后，發(fā)現(xiàn)重力沿斜面向下的分力

F1=mgsinθ

當斜面的傾角θ變小時，sinθ變小，即F1變小．當傾角變小，汽車上坡時更加省力，下坡時更加安全．所以，在高度一定的情況下，要使傾角減小，只有使斜面增長，就可以解釋立交橋建設(shè)長引橋的原因．

同理，第2道原始物理問題中，若劈尖的劈角為2θ，則

當劈角θ變小時，sinθ變小，F(xiàn)1變大．所以，斧頭的刃越鋒利，除了增加壓強利于砍削之外，還可以更加省力．

(5)得出結(jié)論，反思與交流

通過對以上物理模型的分析，從“力的分解”的角度出發(fā)，解答該兩道原始物理問題．第1道原始物理問題，立交橋建設(shè)長長的引橋，是為了減小重力沿斜面的下滑分力，這樣的行駛更加省力和安全．第2道原始物理問題，斧頭做成劈形，劈尖越尖銳，越容易劈開物體．

本節(jié)課提出的兩個原始物理問題都是生活中常見的.生活中可以用“力的分解”解釋的現(xiàn)象一定還有很多，教師可鼓勵學(xué)生課后收集材料，自己編制原始物理問題，并相互討論．

4 結(jié)束語

由于自身平時生活經(jīng)驗有限、觀察不足等原因，原始物理問題對于學(xué)生而言雖然接近生產(chǎn)生活本身，但也會造成學(xué)生對原始問題本身理解的困難．本次教學(xué)設(shè)計通過采用圖片、電影故事情節(jié)來呈現(xiàn)原始物理問題，使問題本身更加直觀和有趣，有利于開展本次教學(xué)．

由于原始物理問題涉及多方面因素，應(yīng)用原始物理問題到物理教學(xué)中需要注意以下事項：

(1)原始物理問題的編制——原始物理問題一定是反映的物理現(xiàn)象中的物理問題，所以其一定是符合客觀事實的．

(2)原始物理問題的物理模型——建立物理模型，需要培養(yǎng)學(xué)生抓住主要矛盾，忽略次要因素，在解決問題的過程中將原始物理問題理想化和抽象化．

(3)接受原始物理問題的多種解答——由于原始物理問題涉及的因素是多方面的，所以教師在課堂中鼓勵學(xué)生充分發(fā)揮想象，找出問題的多種原因．