摘 要：以高三一輪復習《功》的教學為例，以問題為主線，滲透科學方法，重點求變力做功，組織學生經歷“分析—評價—創(chuàng)造”的思維過程，通過一題多變、一題多問、一題多解，促進學生高階思維的發(fā)展。

關鍵詞：思維導圖;高階思維;科學方法

一、 問題背景

功的概念是高中物理的基本概念，在考綱中屬于Ⅱ級能力要求。功是能量轉化的量度，只有掌握功的概念，才能從能量觀點分析解決實際問題。高三一輪復習《功》是復習《機械能》的基礎，功的計算復雜多樣，在教學中既要注重基本概念的復習，也要注重基本方法的歸納，讓學生學會根據不同的物理情境選擇不同的科學方法，提高科學思維能力。

筆者在教學實踐中，以問題為主線，分析、評價學生自主構建的思維導圖，從功的正負的判斷、恒力及合力做功的計算、變力做功三個方面展開教學，以題說法，組織學生進行高階學習活動。

二、 高階思維的分類

所謂高階思維，是指發(fā)生在較高認知水平層次上的心智活動或較高層次的認知能力。美國教育家布魯姆依據思維的復雜程度從認知目標分類角度將思維過程具體分為：記憶、理解、應用、分析、評價和創(chuàng)造六個層次，其中記憶、理解、應用屬于低階思維，分析、評價和創(chuàng)造屬于高階思維。思維是可以通過教育改善和提升的，高階思維作為高層次的思維形式，在教學中具有舉足輕重的地位。

三、 教學過程及設計意圖

（一） 自主建構思維導圖

課前布置學生在學案中畫出《功》的思維導圖，課堂上投影不同學生構建的思維導圖，表揚知識、方法歸納有特色的學生。學生博采眾長、取長補短，完善自己的思維導圖，在分析、評價、創(chuàng)造思維導圖的過程中梳理、鞏固、提升知識。

設計意圖：展示學生自主構建的思維導圖，調動學生的學習熱情，培養(yǎng)學生的發(fā)散思維，促進學生對物理知識的梳理、完善、提升，達到概念復習的教學目標。

（二） 功的正負判斷

例1：（多選）如圖1所示，粗糙的斜面在水平恒力F的作用下向左做勻速直線運動，置于斜面上的物塊與斜面保持相對靜止，下面說法中正確的是（ ）

A. 斜面對物塊不做功

B. 斜面對物塊的支持力做正功

C. 斜面對物塊的摩擦力做負功

D. 斜面對地面的摩擦力做負功

設計意圖：以斜面體模型為例，學生畫受力圖、情景圖，分析力與位移的夾角，判斷功的正負。學生經歷分析、評價的思維過程，有利于物理概念在頭腦中的提煉與升華，形成運動和相互作用觀念。本題答案為ABC。

變式1：（單選）如圖2所示，斜面位于光滑的水平面上，物塊置于光滑的斜面上，從地面上看，物塊沿斜面下滑，此過程斜面對物塊的作用力（ ）

A. 垂直于接觸面，做功為零

B. 垂直于接觸面，做功不為零

C. 不垂直于接觸面，做功為零

D. 不垂直于接觸面，做功不為零

設計意圖：在例1的基礎上進行變式，改變接觸面的粗糙程度，撤去水平恒力F，兩物體相對滑動，學生分析力與位移的夾角，判斷功的正負。比較例1和變式1，雖然題目條件發(fā)生變化，但是分析方法不變，讓學生在一題多變中體會多題歸一。本題答案為B。

（三） 功的計算

1. 恒力和合力做功

例2：如圖3所示，長為L的輕繩一端懸掛于O點，另一端固定一個質量為m的小球，用水平恒力F拉著小球運動，小球從最低點P運動到Q點，此時輕繩與豎直方向夾角為θ，求此過程小球所受的各作用力做功及合力做功。

設計意圖：以小球做曲線運動為例，學生畫受力圖，分析各作用力的做功情況，體會恒力和合力做功的計算方法，一題多問，培養(yǎng)學生的科學推理能力。本題答案：重力做功為WG=-mgL（1-cosθ），水平恒力做功為WF=FLsinθ，輕繩的拉力做功為WT=0，合力做功W合=FLsinθ-mgL（1-cosθ）。

2. 變力做功

變式2：（單選）長為L的輕繩一端懸掛于O點，另一端固定一個質量為m的小球，用水平拉力F拉著小球運動，小球從最低點P很緩慢地移動到Q點，此時輕繩與豎直方向夾角為θ，如圖4所示，求此過程拉力F對小球做的功。

設計意圖：將例2的水平恒力換成水平拉力，小球緩慢移動，可以判斷水平拉力為變力。從功能關系分析，拉力F所做的功使小球的重力勢能增大。這需要學生對功與能量變化有較深刻的認識，才能在頭腦中形成能量觀念。本題答案為mgL（1-cosθ）。

變式3：（多選）如圖5所示，長為L的輕繩一端懸掛于O點，另一端固定一個質量為m的小球，把輕繩拉到水平位置后放手，小球從位置A運動到位置B。假設小球在運動過程中受到的空氣阻力f大小不變，求此過程空氣阻力f對小球做的功。

設計意圖：以小球的擺動為例，空氣阻力是變力，將曲線分成無限個小元段，每一小元段可認為恒力做功，總功即為各個小元段做功代數和。空氣阻力做負功，功的大小等于力乘路程。采用微元法將變力做功轉化為恒力做功，滲透科學方法，發(fā)展學生高階思維的。本題答案為-12fπL。

例3：如圖6所示，質量為m的物體用跨過光滑定滑輪的輕繩拉動，用恒力F把靜止在水平面上的物體從位置A拉到位置B，已知定滑輪離物體上表面的高度為h，物體在位置A、B時細繩與水平方向的夾角分別為θ1和θ2，求繩的拉力對物體做的功。

設計意圖：以繩拉物體為例，繩的拉力是變力，引導學生將繩子的拉力對物體做的功轉化為恒力F對繩子所做的功，體會用等效轉換將變力做功轉化成恒力做功的方法，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維。本題答案為Fhsinθ1-hsinθ2。

例4：受錘子擊打的釘子進入木板，假設木板對釘子的阻力跟釘子進入木板的深度成正比，并且每次擊打釘子時錘子對釘子做的功相等。已知第一次擊打釘子時，釘子進入木板的深度為1 cm，則第二次擊打釘子時，釘子進入的深度是多少？

設計意圖：以錘子擊打釘子為例，每次擊打釘子時錘子對釘子做的功等于釘子克服阻力做的功。求線性變化的力做功，可以先求力的平均值，再利用功的公式W=Fscosα求解，用平均力將變力轉化成恒力。引導學生畫阻力大小隨位移變化（F-x）的圖象，圖線和x軸所圍圖形的面積表示釘子克服阻力做的功。本題采用平均值法和圖象法進行解答，一題多解，培養(yǎng)學生的發(fā)散思維。本題答案為0.414 cm。

四、 結束

高階思維能力的培養(yǎng)離不開教學活動。恒力做功可以采用功的公式W=Fscosα求解，變力做功的方法很多，如微元法、等效轉換法、平均值法、圖象法等，還可以應用動能定理、能量守恒定律、W=Pt進行求解，學生需要根據題意選擇合適的方法。在習題教學實踐中，教師應注重情境的創(chuàng)設和問題的設置，在一題多變、一題多問、一題多解中，滲透科學方法，引導學生分析、評價、創(chuàng)造，培養(yǎng)學生高階思維的能力。

參考文獻：

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[2]王帥.國外高階思維及其教學方式[J].上海教育科研，2011（9）：31-34.

作者簡介：

梁澤君，福建省龍巖市，福建省龍巖第一中學。