问题在物理教学中的功用.pdf

专 家 视 点 中 b 参 考 第 4 1 卷第 1 2 期 2 0 1 2 年 l 一 2 月 ia J 题 在 物 理 教 学 中 的 功 用 郑青岳 浙江省 玉环 县教研 室 3 1 7 6 0 0 文 章编 号 1 0 0 2 2 1 8 X 2 0 1 2 1 2 0 0 0 2 0 3 中 图分类 号 G6 3 2 0 文献标 识码 B 物理 教学 通 常 以问题 为起 点 并 通过 进 一步 的问 题来推进 但具体地说 问题 在物理教学不同的场合 又具 有不 同的功 能 起 着 不 同 的作 用 了解 问 题 在 物 理教学中的功用 能够使我们更有 意识地设计 问题 使教学的进程更为顺畅 效果更为明显 那么 问题在 物理教学 中究竟具有哪些功用呢 一 建构 科学 概念 概念建构的过程 也是学生将已有概念调整和转 变为科 学 概念 的过 程 恰 当的 问题 能够 帮 助学 生 准 确 捕 捉 相关 信息 并 进 行 思 维 加 工 从 而顺 利 实 现科 学 概念 的建 构 案例 1 机械 能 守恒 定律 的教 学 教 师先做 单摆 摆 动 的演 示 实验 并 呈 现一 幅单 摆 摆 动的频 闪照片 如 图 1 所示 师 这 是 用 频 闪 照 相 的技 术 拍 摄 出 来 的 单 摆 摆 动 照 片 如果 学 生 对 频 闪照 相 技 术 不 了解 可 以适 当 补充 介 绍 一 些 频 闪照 相 的技 术 在 一 个 暗 室 图 1 里 让照相机的快 门始终打开 用 闪光灯等时 间间隔 地 照亮 研究 对象 从 而使 研究 对象 不 同时刻 的位 置和 状态呈现在底片上 请你对单摆 的摆动过程作一番 描述 生 单摆 向下 运 动 时 速 度 越 来 越 大 向上 运 动 时 速度 越来 越小 师 单摆 向上运动和向下运 动可 以直接看 出来 但单 摆运 动 时速 度 的变化 你是 怎样 看 出来 的 生 从 频 闪 照片 上可 以看 出 位 置越 低处 摆球 相 邻两 个位 置 的间距 越大 这 表 明相 同 时 间 内摆 球 通 过 的路 程越 长 速 度越 大 师 观察得很细致 请你在描述摆球的运动时 使 用势能和动能这两个概念 生 当摆球 向下运动时 势能减小 动能增大 摆 球 向上 运动 时 势 能增 大 动能减 小 师 通 过 精 确 地 测 量 和严 格 地 推 理 可知 如 果没 有空气阻力 单摆 向下运动时 势能的减少量恰好 等 于动能 的增 加量 单 摆 向上运 动 时 势 能 的增 加 量 恰 好 等 于动 能的 减少 量 即单 摆 摆 动 时 如果 只有 动 能 和势能相互转化 则机械能的总量保持恒定 单摆摆 动时动能和势能发生的这种转化关系 对其他物体也 是适用的 请你就一般 的物体 描述动 势能相互转化 的规律 生 如 果 只 有 动 能 和势 能 相 互 转 化 物 体 的机 械 能 是守 恒 的 师 这就 是机 械 能守恒 定律 以上 案 例 中 我们 正是 通过 问题 引 导学 生 细致 解 读单 摆运 动 的频 闪照 片 并 且帮 助学 生 将摆 球 上下 的 摆 动及速 度 大小 的变化 转述 为 动能 和 势能 的变 化 得 出在没有空气阻力 的条件下 单摆摆动时机械能守恒 的规 律 并 由此加 以推 广 顺 利 建 构 对 机 械 能 守 恒 定 律 的认识 二 化解 教学 难点 中学 物理 中总有 一 些 知 识 与 学 生 的经 验 相 距 遥 远 难 以与学 生 的经 验 知 识 建 立 联 系 有 的甚 至 与 学 生 的经验 知识 发 生 冲 突 学 生 很 难 理解 和认 同 抑 或 其结论 过 于 隐蔽 从 已知 到未 知之 间 需要 经历 较 长 的 思维路 线及 较 为复 杂 的推 理过 程 所 有这 些 构成 了教 学中的难点 精心设计的问题 有助于学生化 解教学 难点 排除学习中的障碍 案例 2 l 饮料 是被 吸上 来 还 是被 压上 来 的 在 大 气 压 教学 时 为 了说 明大 气 压 的作 用 教 师 常用 吸管 吸饮料 的事 例来 说 明 但 学生 总认 为 饮 料是 被 嘴吸 上来 的 而 难 以认 同饮料 是被 大 气压 压 上来 的 解释 因为在学生看来 吸 是 自己的亲身感受 而 压 却是眼睛看不到的 他们心里总有一个化不掉 的 疙瘩 即饮料 明 明是 被 人 吸上 来 怎 么硬 说 是 被 压 上 来 的 呢 为了帮助学生化解这个 障碍 教学时 教师先让 Vo1 41 NO 1 2 J a n F e b 2 0 1 2 中 磐 i 数学参考 一 名高 个子 男 生 和 一 名低 个 子 女 生 上 来 用 嘴 通 过 插 在瓶 口的两支吸管吸装 在两只瓶 中的水 结果发现 高 个子 男生 费 了好 大的劲 也 吸不 出水 而低 个 子 女生 却轻而易举地将瓶中的水吸上来 然后又做 了如下实 验 将 注射 器 的活 塞 向 内推 时 瓶 中 的水 将 会 从 竖 管 中上升并流 出管 口 教师将 这 三种情 况分别 用 图 2 甲 乙 丙呈 现 出来 在 此 基 础 上 用 以下 问题 引 导 学 生 思考 甲 乙 内 图 2 师 比较 两人 所用 的瓶 子 看看 有什 么不 同 生 女 生 的 瓶子 是 开 口的 而男 生 的瓶 子 口却 被 塞子 塞住 师 男生所用的瓶子不但用塞子塞着 而且塞子 与水 之 间没有 留出空 隙 你 能从 物 理学 的角度 描 述 两 个瓶 子 的不 同吗 生 女生所 用 的瓶 子 瓶 内水 面上 方 有空 气 男 生 所 用 的瓶 子 瓶 内水 面上 方 没有 空气 师 有空气就有大气压 没有空气就没有大气压 再 比较 图 2乙和 图 2丙 两 种 情 况 图 2乙 中 人 费力 地吸水 但 吸不 上 来 图 2丙 中 没有 人 吸水 但 水 却 上 来 了 这两种情况有什么不同 生 图乙中 由于瓶内水面没有大气压 尽管有人 吸 水也不上来 图丙中 由于加大了瓶 内水面上方的 气压 即使没人吸 水也能上来 师 可见 水 能 否沿 吸管 上 升 的 根本 原 因不 是 嘴 有 没有 对着 吸 管 吸 而 是 瓶 内 水 面 有 没 有 大 气 压 请 再 比较 图甲和图丙 两者都有 水沿吸管上升 它们有 什 么共 同点 生 图甲中人嘴对着 吸管吸 管内水面上方 的气 压减小 但瓶 内水面气压没有变化 图丙中 管内液面 上方气压没有变化 但瓶 内水 面上方气压增大 了 两 者的共同点是 吸管外水面的气压要大于吸管 内水 面 的气 压 师 完全正确 我们平时之所 以能用吸管将饮料 吸上来 外面液面的大气压是本质 因素 而吸则是非 专 家 视 点 本质因素 吸只是使吸管 内外形成气压差 但如果瓶 内液面没有大气压 你 即使花再大的力气 也不可能 将饮 料 吸上来 在上 述 案 例 中 教 师 正 是 针对 几 个 活 动 情 景 通 过几 个 问题 引导 学 生 进 行 观 察 比较 既 比异 又 比同 并从 中分析出用吸管吸饮料现象 中的本质 因素和非 本质 因素 确认 了大 气压 在其 中的作用 三 发 展 学生思 维 科 学 教育 的根 本任务 是 发展 学 生 的思 维 为发 展 学生 的思 维而 教是 物理教 学 的基 本理 念 而 问题 则 是 思维的诱因和起点 也是推进思维的动力 在物理教 学 中 教师 应该 善 于 利 用 自己所 精 心 设计 的 问题 有 意识地 培养 学生 思 维 的广 阔性 严 密 性 深 刻性 灵 活 性 和批 判性 等思 维 品质 案例 3 使 用动 滑轮 一定 能省一 半 力吗 在 初 中物理 课本 中写 道 使用 动 滑 轮不 能改 变 力 的作用方向 但能省一半力 其实 这个结论成立是有 条件的 在课本中 结论通常是显性 的 而结论成立的 条 件则 通 常是 隐性 的 学 生 学 习 时 往 往 只关 注结 论 而 不太关 注 结 论 成 立 的 条 件 对 于 课 本 上 给 出 的 结 论 学生 总 是深 信 不 疑 的 为 了强 化 学 生 对 使用 动 滑 轮 有关 特点 的深 入 理 解 培养 学 生 思 维 的严 密 性 灵 活性 和批 判 性 在教 过 动 滑轮 知 识 之 后 教 师组 织学 生 进行 如下 的讨论 师 我们学过了动 滑轮 的知识 请你说说使 用动 滑 轮有什 么 特点 生 使用动滑轮可 以省一半力 但不能改变力 的 作用 方 向 师 课本上也是这样写的 但是大家是否想过 使 用动滑轮一定能省一半力吗 或者使用动滑轮能省 一 半力是有条件的还是无条件的 如果是有条件的 需要 满 足 哪些 条 件 呢 请 大 家讨 论 下 回答 这 些 问题 生 经讨论 使 用动 滑轮 能省 一 半力 需要 满 足 如 下 四个 条件 1 不计 滑 轮 轴 心 的摩 擦 2 不 计 绳 子 的 自重 3 不计 滑 轮 自重 4 滑轮 两边 的绳 子要 相互 平行 师 如果能够满足 1 2 4 三个条件 设考虑滑 轮的 自重 G 要提升重为 G的物体 所需要的拉力 F 多 大 生 F一 E ma i l p h y c f e 2 l s in a c o m 专 家 视 点 中 教学参考 师 这相 当于将 动滑 轮 的重力 加 在物 体上 而将 动 滑 轮看做不受重力 的作用 如果滑轮两边 的绳 子不 平行 所需要 的拉力将变大还是变小 试通过作图来说明 生 作 出 图 3 如 果 动 滑 轮 两 边 的 绳 子 不 平 行 动 力 臂 L 就 小 于 2 倍 的 阻力 臂 L 这样 动 力 F 就 要 大 于 阻 力 F 的 一 半 师 请再仔细推敲你所作 的 图 是 否存 在 什 么 问题 如 果 学 生 还看 不 出 你 想想 真 的将 一 图 3 个 动 滑轮 悬 挂起来 两 边 的绳子 能 保 持如 图 3所示 的 状 态 吗 生 噢 我知道了 当右边绳子倾斜时 左边绳子 也 会 随之 倾 斜 师 如 果 不 考 虑 绳 子 的 自重 左 右绳 子 的倾 斜 应 该 是 对称 的 将 你 原来 所 作 的 图 作 修 改 看 看 你 刚才 所 得 出 的结论 还 成立 吗 学生 重 新作 力 臂 图 教 师 再 作 补 充 得 到 如 图 4 甲 乙 丙 的三 幅图 甲 乙 丙 图 4 师 由这几 个 图 你 能看 出什 么 生 当左 右 两 边 的绳 子 处 于 竖 直 状 态 时 动 力 臂 与 阻力 臂 之 比为 2 这 里 动 力 等 于 阻力 的 1 2 当两 边 绳子 与竖 直 方 向夹角 变 大时 动 力臂 与 阻 力臂 之 比 变 小 动力 就 要 大 于 阻力 的一 半 当 两 边 绳 子 与 竖 直 方 向夹角 很大 时 动力 臂将 会小 于 阻 力臂 这 时 动 力 将 会 大 于阻力 用 动滑 轮 不但不 省 力 还 要更 费力 师 我 们 说 使 用定 滑轮 不 省 力 但 能改 变 力 的作 用 方 向 也 需 要满 足这 四个 条 件吗 生 经讨论 只需要满足 1 2 两个条件即可 在此 案 例 中 教 师 通 过一 连 串 问题 引 导学 生 对 课本 中的结论提 出质疑 以及对 自己所作 的力臂图进 行 反 思 有 助 于 培 养 思 维 的 批 判 性 寻 找 课 本 所 给结 论 成 立需 要满 足 的条 件 并 通 过 细 致 的作 图来 证 明 有 助 于培养 思维 的严 密 性 将 动 滑 轮 的重 心转 移 到物 体 上 将动 滑轮 看 作 轻 滑 轮 则 有 助 于培 养 思 维 的灵 第4 1 卷第1 2 期 2 0 1 2 正 1 2 Y t 活 性 四 纠正 学 生错误 学生 在学 习 中总会 出现各 种各 样 的错误 学 生 的 学 习错误 也是 一 个 宝 贵 的教 学 资 源 在 物 理 教 学 中 教师不但要善于发现学生的学习错误 还要善于利用 问题 启发 学生 积极 思 考 帮助学 生 分 析 和纠 正 自己 的 错误 案例 4 天平 的读数 是偏 大还是偏 小 在学 习质 量 的测量 之 后 教 师 曾经让 学 生 完成 一 道习题 天平砝码生锈后 读数 是偏 大还是偏 小 结 果发 现不 少学 生 给 出的答 案是 偏小 答案 正 确 教 师 意识 到 这 是 一 道 较 难 的 题 目 学 生 即使 得 出 正 确 答 案 也 有 可能存 在 错误 应 当揭 示 这个 错 误 并 帮 助 纠 正 以下 是教 师 与一位 学 生之 间 的对话 师 你认 为 天平读 数偏 小 理 由是什 么 生 砝码 生 锈 了 锈 掉 了砝 码就 变 轻 了 所 以读 数 变小 了 师 你说 砝码 生 锈 后 锈 掉 了 所 谓 锈 掉 了 这 一 条件 是 题 目文字 所 给的 还是 你 自己加 入 的 生 题 目并 没有 说 明 是 我 自己加 的 师 解决