四川 鄧賢彬

課堂教學(xué)始于問(wèn)題的提出，終于問(wèn)題的解決。物理概念是整個(gè)物理課堂學(xué)習(xí)中最基礎(chǔ)、最重要的學(xué)習(xí)內(nèi)容之一。課堂教學(xué)中，教師如果能不斷創(chuàng)設(shè)問(wèn)題，堅(jiān)持以問(wèn)題為驅(qū)動(dòng)、精心設(shè)計(jì)問(wèn)題情境，就可以在幫助學(xué)生解決問(wèn)題的過(guò)程中高效地達(dá)成物理概念的生成，極大地提升課堂教學(xué)的效益。

1.問(wèn)題背景

1.1 提出問(wèn)題是教與學(xué)的紐帶

課堂教學(xué)是學(xué)生獲取書(shū)本知識(shí)最主要的途徑之一。同時(shí)，課堂提問(wèn)也是教師與學(xué)生交流和互動(dòng)的主要方式。教師在課堂教學(xué)時(shí)，總會(huì)從大量的物理現(xiàn)象中歸納、分析和提煉典型問(wèn)題，然后通過(guò)對(duì)問(wèn)題的深入分析與講解，讓學(xué)生在頭腦中迅速形成和建立物理概念，再進(jìn)一步掌握物理知識(shí)。與此同時(shí)，學(xué)生通過(guò)對(duì)問(wèn)題的思考和解答，暴露出存在的問(wèn)題和缺陷，師生合作，共同在解決問(wèn)題的過(guò)程中形成物理概念，掌握物理量之間的規(guī)律，最后在應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的過(guò)程中培養(yǎng)學(xué)生學(xué)以致用、解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

1.2 解決問(wèn)題是教學(xué)的最終目的

現(xiàn)今課堂教學(xué)的主要模式如圖1所示。由圖示可見(jiàn)，無(wú)論什么樣的課堂教學(xué)，總是始于問(wèn)題的提出，終于問(wèn)題的解決。課堂中，教師總是不斷地提出問(wèn)題，再不斷地幫助學(xué)生解決問(wèn)題，學(xué)生在解決問(wèn)題中學(xué)習(xí)并掌握物理知識(shí)，最后再應(yīng)用知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題，因此發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題是課堂教學(xué)的最終目的。但課堂問(wèn)題的設(shè)置，不是簡(jiǎn)單地問(wèn)個(gè)為什么，而應(yīng)該是有目的、有計(jì)劃、有層次地進(jìn)行針對(duì)性創(chuàng)設(shè)。教師根據(jù)教學(xué)的目標(biāo)和要求，科學(xué)、合理、系統(tǒng)且有針對(duì)性地設(shè)計(jì)課堂問(wèn)題，讓每節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)明確、邏輯清楚、條理清晰，學(xué)生始終處于對(duì)問(wèn)題的持續(xù)思維活動(dòng)中，在有效掌握知識(shí)的同時(shí)不斷地提升理解能力和思維能力，這樣的課堂才是高效課堂。由此可見(jiàn)，高效的問(wèn)題在高效課堂中起著舉足輕重的作用。

圖1

1.3 高效問(wèn)題是高效課堂的重要標(biāo)志

既然問(wèn)題的創(chuàng)設(shè)在教學(xué)活動(dòng)過(guò)程中有著極其重要的地位和作用，那么高效問(wèn)題則決定著課堂教學(xué)的高效性。高效的問(wèn)題應(yīng)該具有如下特點(diǎn)：一是問(wèn)題要具有目的性。問(wèn)題的創(chuàng)設(shè)一定是圍繞教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)目的展開(kāi)，具有代表性和典型性；二是具有明確的指向性。教師設(shè)計(jì)的問(wèn)題一定要緊扣教學(xué)目標(biāo)且有明確的指向性，不能漫無(wú)目的，內(nèi)容空洞，讓學(xué)生無(wú)所適從；三是所設(shè)計(jì)的問(wèn)題一定是有效問(wèn)題，具有有效性。問(wèn)題要能有效地激發(fā)學(xué)生興趣，引導(dǎo)學(xué)生思考，培養(yǎng)良好的思考習(xí)慣；四是問(wèn)題應(yīng)有邏輯性和層次性，教師在設(shè)置問(wèn)題情境時(shí)要通盤(pán)考慮，注意前后關(guān)聯(lián)、問(wèn)題層層遞進(jìn)呈螺旋式上升，這樣才有助于學(xué)生邏輯思維能力的培養(yǎng)；五是問(wèn)題陳述一定要清楚，問(wèn)題表達(dá)力求簡(jiǎn)潔、準(zhǔn)確，具有規(guī)范性。

2.物理概念的重要地位和作用

2.1 物理概念是物理學(xué)最重要的組成部分之一

物理學(xué)是建立在嚴(yán)密的物理概念基礎(chǔ)上，可以說(shuō)沒(méi)有物理概念也就沒(méi)有具有邏輯性和體系性的物理學(xué)。筆者認(rèn)為之所以現(xiàn)代物理學(xué)誕生于西方文化體系，最重要的原因就是古代西方思想家所主張的教育思想中對(duì)概念的重視。比如古希臘著名的哲學(xué)家、教育家蘇格拉底創(chuàng)設(shè)的“蘇格拉底法”，即對(duì)事物的認(rèn)知需經(jīng)歷譏諷、助產(chǎn)、歸納和定義四個(gè)部分組成，其所謂的方法就是學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)概念形成必須經(jīng)歷的過(guò)程。

2.2 物理概念形成與建立的過(guò)程有助于開(kāi)發(fā)學(xué)生理解能力，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決問(wèn)題的能力

形成、理解和掌握物理概念是一個(gè)十分復(fù)雜的認(rèn)知過(guò)程，在這一過(guò)程中，既要在物理環(huán)境中通過(guò)觀察、實(shí)驗(yàn)獲取必要的感性知識(shí)，或者用實(shí)驗(yàn)對(duì)結(jié)論進(jìn)行檢驗(yàn)，同時(shí)又要運(yùn)用一定的物理學(xué)方法，認(rèn)識(shí)和理解新事物，最后還要借助數(shù)學(xué)知識(shí)和數(shù)學(xué)方法來(lái)表達(dá)概念。學(xué)生頭腦里形成初步概念以后，還要從和其他概念的比較與分析中、從新舊概念之間的聯(lián)系中、從有關(guān)的物理規(guī)律中、從反復(fù)應(yīng)用概念去解釋現(xiàn)象或解答問(wèn)題中，不斷加深對(duì)概念的認(rèn)識(shí)和理解。

2.3 課堂教學(xué)中一定要重視物理概念的生成

現(xiàn)實(shí)的情況是很多教師在教學(xué)活動(dòng)中往往輕視物理概念的教學(xué)，認(rèn)為講解概念費(fèi)時(shí)費(fèi)力且效果不佳，不如讓學(xué)生死記硬背，用節(jié)省的時(shí)間來(lái)多記幾個(gè)公式、多算幾道題，因而在講授概念時(shí)“一念而過(guò)”，這就造成學(xué)生對(duì)概念的意義、定義、內(nèi)涵含糊不清，理解不透徹，來(lái)龍去脈搞不清楚，學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解浮于表面，難于深入分析，最終也掌握不牢物理知識(shí)，學(xué)不好物理。

3.例談位移概念的課堂生成

下面筆者以“位移”為例，嘗試以問(wèn)題驅(qū)動(dòng)為手段、通過(guò)問(wèn)題持續(xù)創(chuàng)設(shè)不斷激發(fā)學(xué)生思考，幫助學(xué)生在解決問(wèn)題中達(dá)成物理概念的形成、理解和掌握。

位移是學(xué)生進(jìn)入高中物理學(xué)習(xí)時(shí)遇到的一個(gè)重要的物理量，它是物理從標(biāo)量計(jì)算走向矢量運(yùn)算的知識(shí)過(guò)渡，其概念的形成、定義、數(shù)學(xué)表達(dá)以及計(jì)算會(huì)直接影響學(xué)生對(duì)矢量的理解，甚至?xí)绊憣W(xué)生對(duì)整個(gè)高中物理知識(shí)的學(xué)習(xí)。針對(duì)位移在高中物理中的重要性，筆者認(rèn)為教學(xué)設(shè)計(jì)需要著重解決以下幾個(gè)問(wèn)題：

(1)為什么要引入位移這一概念(即引入位移的意義和概念的必要性問(wèn)題)；

(2)如何嚴(yán)格定義位移(即位移概念的定義和可行性問(wèn)題)；

(3)如何表示和計(jì)算位移(即位移的數(shù)學(xué)表達(dá)和計(jì)算可能性問(wèn)題)；

(4)如何利用已形成的位移概念求解實(shí)際問(wèn)題(即位移的實(shí)用性問(wèn)題)。

3.1 對(duì)位移(位置改變)的感性認(rèn)識(shí)

針對(duì)引入位移概念的必要性問(wèn)題，筆者設(shè)計(jì)了兩個(gè)小問(wèn)題以期達(dá)到兩個(gè)目的：一是定性認(rèn)識(shí)描述位置變化的重要性；二是定性認(rèn)識(shí)路程描述位置變化的不準(zhǔn)確性，通過(guò)對(duì)比從而建立起對(duì)位移概念的感性認(rèn)識(shí)。

問(wèn)題一：小明從家到學(xué)校有①②③三條路徑，根據(jù)圖2回答以下問(wèn)題。

圖2

(1)小明從家到學(xué)校，有( )條路徑可以選擇；

(2)小明從家到學(xué)校，( )的改變相同，但( )不同。

教師引導(dǎo)學(xué)生思考并回答：(1)小明從“家”這個(gè)位置到“學(xué)?！边@個(gè)位置，有(三條)路徑可行；(2)小明從家到學(xué)校，(位置的改變相同)，但(路程)不同。

理解升華：用路程表示物體位置改變不準(zhǔn)確，要準(zhǔn)確描述位置改變需要引入別的物理量(此問(wèn)題設(shè)計(jì)目的是讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到不同的路徑可以實(shí)現(xiàn)相同的位置變化以及路程表達(dá)位置改變的不準(zhǔn)確性，通過(guò)制造認(rèn)知矛盾，讓學(xué)生焦慮并激發(fā)認(rèn)真學(xué)習(xí)的緊迫感)。

3.2 對(duì)位移(位置改變)的定量理解

問(wèn)題二：小明同學(xué)在學(xué)校操場(chǎng)中玩耍，他以操場(chǎng)中心為起始位置，運(yùn)動(dòng)的路程是10 m，請(qǐng)問(wèn)小明現(xiàn)在什么位置上？

教師引導(dǎo)學(xué)生畫(huà)出情境圖(如圖3)：

圖3

(1)操場(chǎng)中心設(shè)為O點(diǎn)，以R=10 m作一個(gè)圓；

(2)幫助學(xué)生分析出小明的可能位置：小明可能在圖中陰影部分的任意位置(包括圓周上)；

(3)結(jié)論：用路程表示物體位置變化不準(zhǔn)確(定量的角度理解)，必須要用別的物理量來(lái)表示位置變化。這樣解決了引入位移的必要性問(wèn)題，同時(shí)也為定量描述位移作了數(shù)學(xué)鋪墊。

針對(duì)位移是矢量的問(wèn)題，即理解位移的方向性，筆者設(shè)計(jì)了問(wèn)題三。

問(wèn)題三：小明同學(xué)在學(xué)校操場(chǎng)中玩耍，他以操場(chǎng)中心點(diǎn)為起始位置，沿直線運(yùn)動(dòng)的路程是10 m，請(qǐng)問(wèn)小明現(xiàn)在什么位置上？

教師引導(dǎo)學(xué)生畫(huà)出情境圖(如圖4)：

圖4

(1)操場(chǎng)中心設(shè)為O點(diǎn)，以R=10 m作一個(gè)圓；

(2)幫助學(xué)生分析出小明的可能位置：小明可能出現(xiàn)在圓周上的任意位置。

教師引導(dǎo)學(xué)生繼續(xù)完成下面的小問(wèn)題(要求形象、直觀)：

如果小明沿直線運(yùn)動(dòng)到圖中的A點(diǎn)，如何表述小明沿直線從O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)？

(3)結(jié)論：

①用線段表示物體的位置變化不準(zhǔn)確；

②要準(zhǔn)確表示物體位置改變不僅需要明確位置變化的大小，還必須引入方向的概念；

③圖中三條有向線段即可準(zhǔn)確的表達(dá)物體的位置變化(如圖5中OA、OB、OC)。

圖5

通過(guò)以上幾個(gè)問(wèn)題設(shè)計(jì)和問(wèn)題解決，教師引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)出以下位移的相關(guān)知識(shí)。

(1)物理意義：(準(zhǔn)確)表示物體位置的變化。

(2)定義和方法：從初位置向末位置作有向線段，線段的長(zhǎng)度表示位移的大小，箭頭指向表示位移的方向。

(3)特點(diǎn)：位移是矢量(既有大小又有方向的量)。

通過(guò)這樣的過(guò)程設(shè)計(jì)，學(xué)生對(duì)引入位移的必要性、位移的物理意義、如何定義位移和位移的方向等知識(shí)理解會(huì)非常深刻。

3.3 位移的表示和計(jì)算(同一直線上位移的表示和計(jì)算)

為解決位移的矢量表示和數(shù)學(xué)計(jì)算方法，設(shè)計(jì)了以下問(wèn)題四。

問(wèn)題四：小明沿直線從A位置運(yùn)動(dòng)到C位置，可以用什么數(shù)學(xué)方法表示小明的位移？

可以把這個(gè)問(wèn)題再分解成三個(gè)小問(wèn)題，以便降低學(xué)生理解的思維梯度。

(1)如何定量表示物體的位置A和位置C？

(2)如何表示物體從A運(yùn)動(dòng)到C的位移x？

(3)如何計(jì)算物體從A運(yùn)動(dòng)到C的位移x？

教師畫(huà)出數(shù)軸，引導(dǎo)學(xué)生將數(shù)值與位置對(duì)應(yīng)(如圖6)：

圖6

①物體在A位置：xA=+10 m=10 m

物體在C位置：xC=-10 m

②物體從A運(yùn)動(dòng)到C位置：

如圖6加粗的黑色有向線段表示物體從A運(yùn)動(dòng)到C的位移x，直接讀出其大小為20 m，方向A→C。

③x=xC-xA=(-10 m)-(+10 m)=-20 m，負(fù)號(hào)表示位移方向，即沿x軸負(fù)方向。

為拓展和鞏固學(xué)生對(duì)位移的理解，特別設(shè)計(jì)了有關(guān)位移的課堂練習(xí)。

3.4 位移知識(shí)的應(yīng)用

問(wèn)題五：如圖7所示，t=0時(shí)，某人從坐標(biāo)原點(diǎn)O沿x軸正方向運(yùn)動(dòng)，第2 s末到達(dá)位置A，第8 s末到達(dá)位置B，然后他沿x軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，第20 s末到達(dá)位置C。求：

圖7

(1)此人在0～8 s內(nèi)的位移x1和路程s1；

(2)此人在2～20 s內(nèi)的位移x2和路程s2。

答案：(1)位移12 m，方向沿x軸正方向；路程12 m。

(2)位移24 m，方向沿x軸負(fù)方向；路程42 m。

4.結(jié)束語(yǔ)

教師在課堂教學(xué)中根據(jù)教學(xué)目的不斷地創(chuàng)設(shè)高效問(wèn)題，能讓學(xué)生思維始終處于興奮狀態(tài)，在課堂上充分體驗(yàn)物理概念的生成過(guò)程，幫助學(xué)生在解決問(wèn)題的過(guò)程中獲取成就感，并最終培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。這樣的課堂一定受學(xué)生歡迎，這樣的課堂才是高效課堂。