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基于“說題”教學背景探討物理習題教學如何從被動走向主動

2024-10-25 00:00林傳賢
考試周刊 2024年40期

摘 要:“說題”教學引領學生經(jīng)歷自主解決問題的思維過程,讓學生通過“說”的方式對知識與方法進行“重吸收”,是學生實現(xiàn)“有效的思維鍛煉”的有力助手。因此,文章剖析了“說題”教學的含義與特征,挖掘其教學價值,并用實例對其教學的流程進行結(jié)構(gòu)化解析。

關鍵詞:“說題”教學;高中物理;習題;自主

中圖分類號:G633.7 文獻標識碼:A 文章編號:1673-8918(2024)40-0094-06

新課標、新高考的“雙新”背景下,物理習題是學生實現(xiàn)知識“遷移”的重要載體,是學生實現(xiàn)“發(fā)展”的重要路徑。物理習題教學是學生在掌握了一定的知識、擁有一定的技能基礎上展開的、以問題解決能力為目標的教學模式。然而,諸多物理習題課堂仍然以“師講生練”為主,忽略了學生的“自主—合作—探究”,不利于學生關鍵能力與品格的培養(yǎng)。針對此種現(xiàn)象,提出行之有效的解決方式——“說題”教學,旨在引領物理習題教學從被動走向主動,推動“育人”物理習題課堂的貫徹落實。

一、 “說題”教學的含義與特征

(一)“說題”教學的內(nèi)涵

“說題”是由“說課”一詞衍生而來。其中,“說”意味著學生應踐行“說”的行為,將自身在解題過程中的所思、所想進行表露。由此可知,“說題”不僅能充分引發(fā)學生的“思”,更能讓學生進行表達。可以說,“說題”教學是指學生在習題教學過程中的“出聲思維”,是學生通過口頭表達等行為進行的思維展示,并在教師的“引導”與“點撥”之下展開的分析、交流、評價、反思的新型的習題教學模式。

(二)“說題”教學的特征

結(jié)合“說題”教學的概念可知,該種教學模式要求學生積極思考、主動表達、深刻分析、互相交流、自我反思。因此,其具有自主性、探究性、有效性三重特征。

第一,自主性。有別于傳統(tǒng)的習題教學,“說題”教學充分肯定學生的“課堂主人翁”的地位,要求學生積極、主動、自覺地進行學習活動、學習進程的管理。這種強調(diào)“自我”的教學模式能最大限度地激活學生的內(nèi)在情感、調(diào)動學生主觀能動性,從而讓學生積極主動地克服自身在學習中所遇到的困難、協(xié)調(diào)自身學習系統(tǒng)中各種因素的作用,使“說題”教學展現(xiàn)其“力量”。

第二,探究性?!罢f題”教學的中心是“題”,學生需要對題目的各項信息進行提煉、分析,最終了解問題的本質(zhì),從而得到正確的解題思路、得到正確的答案。在這一過程中,學生對相關信息的處理并非“被動”,而需要積極主動地調(diào)動“舊知”,通過一系列的思維活動最終解決“新問題”。由此可知,“說題”離不開學生的深度思維參與,具有較強的探究性。值得注意的是,在“說題”教學中,教師往往會設計難度較大、綜合性較強的習題以促進學生對知識的深度學習。因此,“說題”過程中應強化學生之間的合作交流,以使學生產(chǎn)生強烈、深度的思維碰撞,從而讓學生的學習從“淺層”走向“深層”。

第三,有效性?!皩W生的發(fā)展”是課堂教學的最重要、最核心的目標。在傳統(tǒng)的、以“講授法”為主的習題課堂中,學生的學習方式是被動的、枯燥的、沉悶的,學生對所學內(nèi)容的留存率相對較低。而物理學科的抽象性讓“低留存率”的現(xiàn)狀呈現(xiàn)“雪上加霜”的態(tài)勢。“說題”教學強化學生的“體驗感”,讓學生經(jīng)歷“教授給他人”的過程,并通過質(zhì)疑、討論、辨析等雙向互動的學習方式讓學生的學習趨于主動。由此可知,有效性是“說題”教學重要的目標,也是其顯著特征。

二、 “說題”教學價值的深度挖掘

(一)暴露學情,讓學生認清自我

“說題”是重要的教學反饋方式,是教師精準掌握學情、學生正確自我認知的有力載體。通過“說題”、思考、分析、交流的過程,能充分暴露學生的“原始思維過程”,從而引領學生充分在知識、能力、思維等諸多維度的不足之處。此時,學生充分明確自身“現(xiàn)在在何處”,也能通過他人的“說題”實現(xiàn)橫向?qū)Ρ?,明確他人所處的位置。此時,結(jié)合學生的學習“目的地”,學生能更好地進行學習進程的規(guī)劃,為習題教學實現(xiàn)“被動”到“主動”的轉(zhuǎn)變提供支持。與此同時,通過橫向?qū)Ρ冗€能充分激活學生的競爭欲望、提升學生的競爭意識,為學生的良性競爭、同步發(fā)展提供內(nèi)在驅(qū)動力。

(二)獲得變數(shù),讓學生拓展思維

在“說題”教學中,學生能真切地展示自身的思維成果,獲取他人的思維成果。這種思維的碰撞,為課堂提供了豐富的資源,從而真切地滿足學生的學習需求。這種由學生“主宰”的“自主型”課堂,不僅能表露學生的真實想法,也會出現(xiàn)“錯誤”與“亮點”等不同的“變數(shù)”,讓物理習題課堂從“沉悶”趨于“鮮活”。通過“捕捉”這些“錯誤”與“亮點”,教師能及時調(diào)整自身的教學內(nèi)容、教學策略、教學進程,學生能及時了解自身的優(yōu)勢與不足,從而促進自主學習、自主探究過程的優(yōu)化。由此可知,學生應大膽表述、積極參與,從而讓課堂的“變數(shù)”逐步增加,讓課堂更加鮮活。而教師在實際的教學中也應引領學生關注并把握好這些“變數(shù)”,使其成為學生“發(fā)展”道路上的“踏腳石”。

(三)雙邊交流,讓學生自主探究

相較傳統(tǒng)觀念習題課堂的“單向信息傳遞”,“說題”教學強調(diào)學生應“出聲”主動暴露自己真實的思維過程。這正是實現(xiàn)師生互動、生生互動的基礎。針對學生在解題過程中的依據(jù)、思路、步驟、原因等信息進行師生之間、生生之間交流、評價,讓學生能深刻認識到自身在解題依據(jù)、解題步驟、解題障礙等維度的“優(yōu)”與“劣”,最終達到“思維碰撞”的目的。經(jīng)此過程,學生不僅夯實了解決問題必備的知識,也通過“深度交流”的過程逐步獲得信息提煉、邏輯推理、語言表達等關鍵能力。

(四)注重體驗,讓學生獲得經(jīng)驗

問題解決能力是學生所需要掌握的關鍵能力,是學生立足社會的必備技能。然而,問題解決能力無法通過教師的講授“賦予”,而需要學生不斷地體驗、深刻地總結(jié)、持續(xù)地訓練。而“說題”教學能為學生提供“練”的“場地”,引領學生進行解題策略的應用、解題經(jīng)驗的累積。與此同時,教師還應充分抓住問題解決過程中的“變數(shù)”,引領學生開展延伸討論,通過不同層次的經(jīng)驗推動學生對“策略”的內(nèi)化與強化,從而讓物理習題課堂的開展更具“有效性”。

三、 “說題”教學的流程結(jié)構(gòu)化解析

(一)說審題——深挖題干信息

“審題”是學生對問題的“審視”,即學生能正確地辨析出題目中所給出的有用條件,并排除其中的無關信息、修正其中的干擾信息。由此可知,說審題即要求學生能說出其從體感中所“提煉”出的、能抓住問題本質(zhì)、輔助解決問題的關鍵信息。因而,在“說審題”時,教師應強調(diào)研究對象的確定、隱藏條件的挖掘、物理過程的分析三個方面。以“例題1”為例,講述了“說審題”過程,具體內(nèi)容如下。

【例題1】 如圖所示,abc是豎直面內(nèi)的光滑固定軌道,ab水平,長度為2R;bc是半徑為R的四分之一的圓弧,與ab相切于b點。一質(zhì)量為m的小球,始終受到與重力大小相等的水平外力的作用,自a點處從靜止開始向右運動,重力加速度大小為g。小球從a點開始運動到其軌跡最高點,機械能的增量為( )

第一,確定研究對象?!叭绾谓狻笔橇曨}解答的“重點”,但并非問題解決的首要任務。學生在進行“說題”時,首先應引領大家默讀題干、梳理題中的因果關系、確定習題的研究對象。通過對“字”與“句”的解析,學生逐步明確題干中的“已知信息”與“未知信息”。此時,學生應嘗試用自己的語言對題干進行“翻譯”,讓抽象的信息變得形象且直觀,最終讓學生能充分明確研究對象,即明確題目的“目的地”。如在本題中,學生通過逐字逐句地分析,可以得知例題雖然描述了abc這一軌道,并對其特征、參數(shù)進行了重點描述,但例題最終要求解答的是“小球機械能的增量”。由此可知,軌道是學生解題的重要依據(jù),但并非直接的研究對象。結(jié)合“求解小球從‘起點’到‘最高點’的機械能增量”這一“目的地”可知,例題中的“主人公”是“質(zhì)量為m的小球”。通過“審題”的過程,學生能清晰地確定習題的研究對象,有效地避免“走錯道”現(xiàn)象的發(fā)生。

第二,挖掘隱藏條件。在審題的過程中,學生不難發(fā)現(xiàn)不論是研究對象或輔助條件,均會出現(xiàn)一系列的具有“限制”意味的形容詞,如“光滑”“輕彈簧”“勻速直線運動”等。這些詞隱晦且含蓄,是學生解題過程中不容忽視的“關鍵信息”,對學生的解題過程、解題結(jié)果有著決定性的影響。因此,在“說審題”階段,教師應引領學生充分關注這類詞匯從而發(fā)掘習題中的隱藏條件,以引領學生探索物理現(xiàn)象、物理模型、物理過程的“本質(zhì)”,最終有效地避開出題者所設置的“陷阱”。在本題中,題干對“abc軌道”的描述運用了“在豎直面內(nèi)”“光滑”“固定”“ab水平”等詞匯。而對“質(zhì)量為m的小球”則運用了“始終受到”“水平”“從靜止”等詞匯進行描述。通過對“關鍵詞”的分析,學生能清楚地知道解題的條件,從而有效“避坑”。如對“光滑”一詞進行分析可知,小球在abc軌道中運動時并不存在摩擦力。而這一條件的獲取,對學生解題有著重要的影響。

第三,分析物理過程。物理習題的解答是學生對物理規(guī)律、分析物理過程的探索與體驗。在這一階段教師不僅要引領學生進行信息的提煉,更要進行信息的分析。將題干中的文字信息轉(zhuǎn)化為真實的物理情境,并實現(xiàn)“物理情境→物理條件→數(shù)學條件”的多重轉(zhuǎn)換,最終描述出過程完整的、邏輯清晰的物理過程圖,通過“再現(xiàn)”物理過程的方式,豐富學生對物理圖景的想象,深化學生的認知、培養(yǎng)學生的能力。如在本題中,通過對研究對象的確定,學生明確解題的最重要的任務——分析“質(zhì)量為m的小球”的運動軌跡。此時,通過對其運動過程信息的提煉,學生逐步確定“質(zhì)量為m的小球”的運動軌跡分為三個階段:ab段、bc段、c點以后。通過分析與轉(zhuǎn)化過程,最終得到以下信息:

【階段一】ab段

受力:合力水平向右

運動:靜止→勻加速直線運動

【階段二】bc段

受力:水平向右的外力、小球自身的重力、指向圓心的軌道支持力

運動:變速圓周運動

【階段三】c點以后

受力:水平向右的外力、小球自身的重力

運動:從c點沿右上方做曲線運動

(二)說立意——探索考查重點

在高中階段,學生始終處于“題?!敝?,不同類型、不同情境的習題讓學生眼花繚亂。若學生缺乏甄別能力,將直接影響學生的解題效率,間接降低學生進行習題探究的主動性。因此,學生應充分明晰習題的立意,避免機械化做題、盲目化刷題現(xiàn)象的出現(xiàn)。由此可知,要實現(xiàn)“說題”課堂教學的“有效性”,需要踐行“有章可循”“有條可依”的雙項原則,讓學生能胸有成竹地進行問題的攻克,從而有效改變“反復做反復錯”的現(xiàn)狀。值得注意的是,雖然“說”的過程存在先后順序,但學生對“立意”的感知應在“審題”過程中逐步實現(xiàn)。在“說審題”時,教師應關注知識“落點”的明確、考綱要求的確定、選題目的的解析三個方面。以“例題2”為例,講述了“說立意”過程,具體內(nèi)容如下。

【例題2】 用長為1.4 m的輕質(zhì)柔軟絕緣細線,拴一質(zhì)量為1.0×10-2 kg、電荷量為2.0×10-8 C的小球,細線的上端固定于O點?,F(xiàn)加一水平向右的勻強電場,平衡時細線與鉛垂線成37°角(sin37°=0.6),如圖所示?,F(xiàn)向左拉小球使細線水平且拉直,靜止釋放,則( )

A. 該勻強電場的場強為3.75×107 N/C

B. 平衡時細線的拉力為0.17 N

C. 經(jīng)過0.5 s,小球的速度大小為6.25 m/s

D. 小球第一次通過O點正下方時,速度大小為7 m/s

第一,明確知識“落點”。習題中往往包含一個或者多個知識點。若學生對知識的“落點”缺乏清晰的認知,容易導致“想到什么分析什么”想象的出現(xiàn),學生“病急亂投醫(yī)”,解題過程與結(jié)果不盡如人意。明確題目的立意,要求學生充分明確各章節(jié)的知識要點,建立完整、系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)化的知識體系。當學生在進行題干內(nèi)容的分析時,能迅速進行知識點的關聯(lián),最終明確知識的“落點”,為后續(xù)的深度分析打下堅實的基礎。如在例題2中,學生通過題干與選項的分析可知,題中所涉及的物理知識包含“力”“運動”“電場強度”“動能定理”等。此時,學生迅速聯(lián)想到在物理過程分析過程中所會關聯(lián)到的知識點,如小球的受力分析、適量合成與分解、圓周運動知識點運用、能量守恒定律的應用等。此時,學生的習題解答已經(jīng)具備了良好的知識基礎。

第二,確定考綱要求。解析《考綱》的要求可知,不同的知識點的考查廣度與考查深度均存在著一定的差異。如部分知識點僅要求學生識記或者明確定量與定性的分析與簡單計算。而部分知識點則要求學生能深度理解并進行運用其解決實際的問題。因此,在“說立意”的過程中,學生不僅要明確考綱對知識點的“廣度”要求,更要明確考綱對知識點的“深度”要求。在例題2中,通過對所涉及的知識點進行分析可知,各項知識均為學科的主干知識。由此可知,對各項知識點的考查均達到了C級,即能對知識點進行簡單的應用。而對部分核心知識點如“牛頓運動定律”“動能定理”等知識,則要求能達到D級,即綜合應用。

第三,解析選題目的。新課標中的命題建議明確習題的設計應對標學生的核心素養(yǎng)的培養(yǎng),要求其能輔助正確地、科學地判斷學生的思維、技能與觀念。事實上,針對同一知識點可以設計不同類型、不同目標的習題以考查學生在不同維度的技能與品質(zhì)。因此,在“說立意”的過程中不僅要解析習題中所涉及知識點,更要解析選題的目的,從而推動習題的解答、分類、歸納與收藏。作為單項選擇題,例題2重點考查了學生在“運動與相互作用”與“能量觀念”等重點知識的深度掌握,也考查了學生在模型建構(gòu)與邏輯推理等思維能力。由此可知,通過選題目的的解析,能讓學生從素養(yǎng)層面探索習題考查的重點。

(三)說思路——展現(xiàn)思維過程

“思路”是學生基于現(xiàn)有的知識基礎、能力水平,為了解決問題、達到目標所展開的分析、擬定的策略。通過“說思路”的過程進行解題思路的“表達”,能讓學生在“了解”的基礎上實現(xiàn)內(nèi)化與表達。思維梳理的過程能達到“訓練思維”的目的,讓學生提升自身的思維品質(zhì)。學生所經(jīng)歷的習題數(shù)量眾多,但諸多習題本質(zhì)上均為某種習題的變式。由此可知,通過“說思路”的過程,能讓學生展現(xiàn)思維過程,從而抓住習題的“本質(zhì)”,最終助力學生的習題歸納。值得注意的是,在“說”的過程中,教師應充分重視學生語言的規(guī)范化、簡潔化表達,從而有效提高“說”的效率。在“說思路”時,應從“直觀圖像處理”與“解題步驟解讀”兩個維度展開,具體內(nèi)容如下。

第一,直觀圖像處理。物理知識具有一定的抽象性。而這也正是學生產(chǎn)生“畏懼”“逃避”等心態(tài)的“元兇”。然而物體知識的直觀圖像處理,能讓“抽象”的知識變得“具象”,讓學生的思維從“一團亂麻”走向“脈絡清晰”,有效地降低了學生的解題難度、增強了學生的解題興趣。因此,“說出”圖像所表達的含義能助力學生抓住其“本質(zhì)”,讓學生在碰到“不熟悉的圖像”時也能輕易進行解答。對物理各類習題的圖像進行分析歸納可知,圖像習題的“難點”主要集中在“橫軸縱軸含義”“斜率意義”“圖像中面積的含義”“交點的意義”“圖像曲度與直線的含義”“特殊點的意義”“線段的含義”“數(shù)學表達式的圖像表達”等維度。以例題3為例。在這一例題中,通過題干分析可知,要解題應將目光集中于“起重機上升過程中鋼繩拉力的變化”。結(jié)合圖像的形式可知,應關注圖中的“面積”或者“斜率”。通過綜合分析,以“斜率”為“突破口”,通過K=ΔEΔX=WFΔX=F的梳理過程,從而迅速得到正確的答案。

【例題3】 某工地一架起重機將放在地面的一個箱子吊起。箱子在起重機鋼繩的作用下由靜止開始豎直向上運動,運動過程中箱子的機械能E與其位移x關系的圖像如圖所示,其中O-x過程的圖線為曲線,而x1-x2的圖線為直線,根據(jù)圖像可知( )

A. O-x1過程中鋼繩的拉力逐漸增大

B. O-x1過程中箱子的動能一直增加

C. x1-x2過程中鋼繩的拉力一直不變

D. x1-x2過程中起重機的輸出功率一直增大

第二,解題步驟解讀。解題步驟包含學生對習題解答的順序與章法??梢哉f,解題步驟能充分展示學生的學生思維過程,讓教師和學生以直觀的、具象的方式體會到學生的思維成果。學生對解題步驟的探索應分“三步走”。首先,通過“說審題”“說立意”的過程,學生可以有效地“抓到”習題的重點——復合場的組成。此時,學生根據(jù)習題中力進行重力、電場力與磁場力的分析。在此過程中,學生應尤其關注“重力是否計量”的問題。其次,結(jié)合物體的受力情況進行受力特點與運動過程的分析。最后,根據(jù)運動過程繪制運動軌跡,最終找到正確的解題方式。在例題4中,首先,應充分關注“帶正電的微粒”與“勻速直線運動”這類“關鍵詞句”,從而通過“磁場中的受力平衡”進行受力分析。通過平衡狀態(tài)確定“合力”,并在此基礎上對“磁場力的大小與方向”“微粒運動的速度、大小與方向”進行分析。緊接著,結(jié)合所推導的內(nèi)容進行“撤去磁場時的微粒運動狀態(tài)”的分析,確定“微?!痹诋斚聭M行“類平拋運動”,并以此為依據(jù)進行運動分解。最終,通過速度點分解得到問題的答案。

【例題4】 坐標系xOy位于豎直平面內(nèi),在該區(qū)域內(nèi)有場強E=12 N/C、方向沿x軸正方向的勻強電場和磁感應強度大小為B=2 T、沿水平方向且垂直于xOy平面指向紙里的勻強磁場。一個質(zhì)量m=4×10-5 kg,電量q=2.5×10-5 C帶正電的微粒,在xOy平面內(nèi)做勻速直線運動,運動到原點O時,撤去磁場,經(jīng)一段時間后,帶電微粒運動到了x軸上的P點,取g=10 m/s2,求:

①P點到原點O的距離;

②帶電微粒由原點O運動到P點的時間。

(四)說拓展——推動思維深化

“說題”是對學習材料的解析,并與“舊知”進行深度關聯(lián)、深度融合以尋求問題解決的路徑與方法。在“說題”活動中,學生要主動給教師、給同學分享自身的審題過程、思考過程、解題過程等各項信息,同時還要接受教師與學生的提問、質(zhì)疑。事實上,這樣的教學過程不僅有效地促進了學生之間的深度交流,為學生提供了多維的視角,也推動了學生對物理問題的深度思考。因此,教師應充分抓住材料的特征、抓住學生在“說題”過程中的“亮點”引導學生展開互動交流,最后推動學生思維的深化。以例題5作為案例,探究“說題”教學中的“說拓展”階段對學生思維的深化作用,具體內(nèi)容如下。

【例題5】 光滑傾斜軌道AB與粗糙豎直放置的半圓形軌道CD通過一小段圓弧BC平滑連接,BC的長度可忽略不計,C為圓弧軌道的最低點。一質(zhì)量m=0.1 kg的小物塊在A點從靜止開始沿AB軌道下滑進入半圓形軌道CD。已知半圓形軌道半徑R=0.2 m,A點與軌道最低點的高度差h=0.8 m,不計空氣阻力,小物塊可以看作質(zhì)點,重力加速度取g=10 m/s2,求:

①小物塊運動到C點時速度的大小;

②小物塊運動到C點時,對半圓形軌道壓力的大?。?/p>

③若小物塊恰好能通過半圓形軌道的最高點D,求在半圓形軌道上運動過程中小物塊克服摩擦力所做的功。

第一,解題方法拓展。物理習題往往有多種解題方法。以不同的視角作為“切入點”能獲得相同的問題、相同的情境下的不同解法。因此,教師在實際教學中應引領學生主動“說拓展”,嘗試從不同的視角進行問題的分析,從而有效提升學生思維的靈活性、深刻性、創(chuàng)新性,推動學生對知識認知的深度的提升。如在進行問題①的解答時,可以啟發(fā)學生從國內(nèi)“機械能守恒”與“力與運動”“動量”三個不同的維度進行分析。“機械能守恒”是學生在看到題干以后選擇的常用解法。提煉出“光滑”“粗糙豎直放置”等諸多“關鍵詞”,結(jié)合“機械能守恒”的定律,學生能迅速得到小塊物體所做的“功”,最終得到mgh=12mv2c的等式,并隨即通過計算得到問題①的答案。此時,教師提出“還有其他解題方法嗎?”的問題,引領學生展開發(fā)散思維,讓學生“說出”更多的解題方法。而學生通過不斷地探索,最終以“力與運動”與“動量”作為切入點,通過“小物體的位移”的探索和“動量定理”的應用,最終解答出問題。

第二,思維亮點拓展?!罢f題”的各個環(huán)節(jié)均強調(diào)師生之間、生生之間的雙邊互動。通過交流、質(zhì)疑、討論、辨析的過程,學生通過思維碰撞產(chǎn)生了諸多“思維亮點”。這些“意想不到”的思維火花往往能夠讓學生“另辟蹊徑”從而解決問題。此時,教師應充分重視這些“亮點”,捕捉學生的思維靈感,使其成為學生成長過程中的高級“養(yǎng)料”。一方面,教師應對學生的思維亮點進行激勵,提升學生成就感。另一方面,通過“亮點”的展示,為其他學生提供范例,拓展其思維的廣度與深度。如在問題③中,某學生從“動能定理”的視角出發(fā),認為該物塊的運動路徑——A到D可得到如下式子:mg(h-2R)-Wf=12mv2D-0,最終計算出Wf。此時,教師應抓住這一學生的思維亮點,在肯定其思路的同時引領學生進行“優(yōu)”與“劣”的分析,最終讓學生的思維得以發(fā)散。

四、 結(jié)論

綜上所述,相較于傳統(tǒng)觀念的“教師講授”的習題教學模式,“說題”教學模式強調(diào)學生作為“課堂主人翁”的“主權(quán)”。學生在教師的示范、鼓勵、指導、啟發(fā)下最終實現(xiàn)“自主說題”,讓學生對問題的態(tài)度從“消極”走向“積極”,對知識的探索從“被動”走向“主動”??芍?,習題教學課堂應為學生營造“說題”的氛圍、提供“說題”的條件,讓學生能自主地學習、自主地探索。

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