习题教学中学生良好情态、价值结构的构建

习题教学中学生良好情态、价值结构的构建

一、习题教学中忽视情感、态度和价值目标引起“负效教学”分析新课程引起学科教学目标的深刻变化，学科整体教学目标体现多维性，注重学生个体在认知、情感、态度和价值观等方面在共同基础上的差异发展。习题教学是物理教学的一个重要组成部分，然而我们发现，较多教师比较注重学生认知领域的研究与实践，而忽视了对学生进行情感、态度和价值观领域的研究与实践，从而导致在习题教学中产生比较严重的“负效教学”，具体表现如下。1.习题难度偏大出现较多超纲题、偏题、怪题，超出学生认知水平，结果增大了学生的学习困难和负担，打击了学生的学习自信性、积极性。2.习题结构混乱习题系统缺乏针对性、层次性和有意义的内在逻辑关系，结果搅乱了学生认知结构，挫伤了学生的学习兴趣和热情，导致学生心理恐惧和厌学情绪。3.问题类型单一注重类似小球、斜面等理想化的封闭性物理习题，缺乏以实践性、探究性、趣味性、人文性等为背景的开放性物理习题。导致学生探究解答物理问题的态度和精神没有得到较好的培养，学生解答问题的兴趣和热情没有得到很好的激发和培养，没有对物理学习形成积极的情感体验和正确的价值取向。4.教学模式单一注重以教师讲授为主的讲授式教学，缺乏学生自主探究和师生、学生之间协作探究的多样化教学模式构建和实施。学生在解答物理问题过程中没有进行有效的探究活动，从而导致认知结构对知识和方法的同化没有得到内化，发生常发性错误，学生逐渐消失了对解答问题的自信心和兴趣。上述习题教学中出现的“负效教学”不仅导致情感态度和价值观教学目标没有实现，而且也间接地影响学生认知水平的发挥，导致物理习题教学效益低下，学生学业负担加重，三维教学目标没能较好实现。因而探索实施习题教学中学生情感、态度和价值观教学目标策略，对于有效实现习题三维教学目标，提高习题教学效益具有十分重要的意义。二、习题教学中情态、价值结构构建的具体内容学生解答物理问题过程不单是原有认知与新的物理问题的相互作用，同时也涉及原有情感、态度和价值观与新的问题的相互作用，而且情感、态度和价值观因素对于解决问题、完善学生认知结构起着十分重要的作用。基于新的物理课程标准中对有关情感、态度和价值观内容的阐述比较一般和笼统，同时相对知识和实验教学而言，习题教学中知识和技能、过程和方法教学比较强势，由此导致在习题教学中较多教师忽视情感、态度和价值观教学目标的实施。为了在物理习题教学中实施情感、态度和价值观教学，首先必须根据物理课程标准有关情感、态度和价值观阐述的一般性结合物理习题教学的特殊性，确定习题教学中情感和态度（以下简称“情态”）、价值结构构建的具体内容。笔者认为，物理习题教学中，学生情态、价值结构构建的内容可以从以下几个方面进行。1.具有探究解答物理问题的积极性、主动性和自信心例如，能积极探究解答教师交给的物理问题。在课外自主地探究解答一些有意义的物理问题，具有成功解决问题的信心。2.对物理问题产生好奇心向，具有强烈的解答问题的动机例如，对一些包含奇异物理现象（极光、磁单极、超导、黑洞、中子星等）的问题产生强烈好奇心向，对一些“悖论型”“矛盾型”问题产生强烈的探究欲望和动机。3.对解答物理问题产生浓厚的兴趣，并形成持续的探究热情例如，学生乐于解答一些有一定难度的挑战性问题，在探究解答问题的过程中，伴随着探究的成功获得了满足感和成功感，从而对探究解答挑战性问题产生浓厚的兴趣和持续的热情。4.在解答物理问题过程中，具有顽强的意志和勇于探究的精神例如，学生在解答较难的力、电综合问题时，由于缺乏解题思路导致解答错误，但面对困难、失败和错误，不是畏缩，而是锲而不舍和顽强拼博，并通过分析、讨论、交流、检索等方式，进行不断地尝试探索，直到最后解决问题，从失败到成功、从错误到正确的探索中，培养了顽强的意志和勇于拼博的探究精神。5.具有勇于探索新的解题思路和方法的创新精神例如，解答力和运动问题时，不满足于原有解答（常规的隔离分析法），而是敢于另辟蹊径，积极探索其他的创新方法（图象法，巧选参照系法，整体方法等）来简化解题过程。6.正视解答结果，具有实事求是的科学态度例如，能从实际和一般原理角度分析判断解题结果的正确性，正确对待错误、失败的解答，不是回避，而是分析导致错误或失败的原因。7.体验解答问题过程中物理学的应用性，形成应用价值观例如，能认识物理问题中物理知识和方法的多样化应用，感受到物理学在解释自然、生活现象以及在生产、工业、技术和军事上的重要作用，形成应用价值观。8.体验方法功能和物理问题中包含的科学美，形成科学的价值观例如，能运用科学探究方法（猜想、证伪、特殊化、实验方法、控制变量方法、等效、类比、对称、整体等方法）、思维方法（比较、推理、分析、综合等方法）、具体解题方法（图象方法、图示方法等）解答具体物理问题，并能体验这些方法在探究解答疑难物理问题、简化解题过程中的重要作用，能感受物理问题中的科学美（统一美、自洽美、相似美、对称美、简单美等）。通过体验和感受解答物理问题过程中科学美和方法的重要功能，培养学生的科学价值观。三、习题教学中情态、价值结构构建的策略心理学理论和教学实践表明，只有积极的体验活动才能促进学生构建有效的情态和价值结构。体验式教学方式是学生构建新的情态、价值结构的有效策略。体验式教学框图如图流程1所示。它的特点是：教师针对学生原有的情态和价值结构，创设包含情感、态度和价值观等因素的有效化问题系统，然后针对不同学生通过多种方式从不同层面引导学生经历积极的探究和体验活动，从而构建新的情态和价值结构。考虑到学生情态和价值体验具有阶段性和层次性，同一时间，不同学生具有不同层次的情感需求、态度表现和价值取向。因而，在物理习题教学中，我们应根据不同的学生、不同的情态、价值体验，引导学生经历多样化的探究和积极体验活动，切实有效地构建良好的情态和价值结构。1.铺设问题的认知“台阶”，加强情感投入，增强学生探究解答物理问题的自信心习题教学中我们发现，有些学生基础薄弱，解答问题能力较弱，对物理问题产生恐惧心理，导致探究解答问题的自信心消失。为此可铺设问题的认知“台阶”，即创设“梯度”合适的物理问题系统。例如，物理情境从特殊到一般，从简单到复杂，从具体到抽象等。又如，求解比较复杂、疑难的物理问题时，可以铺设相对简单、容易的物理问题，加强解题所需知识和方法的衔接，促使学生解答问题所需的知识和思维能连续展开。同时增加情感投入，关心帮助他们克服解答物理问题过程中遇到的困难，引导他们通过不断尝试来获得成功，通过情感投入有效地转化为学生的认知投入，再有效地转化为学生的行为投入，从而培养学生的成功感，增强解答物理问题的自信心。例如，在动生电动势习题教学中，可创设附1中“梯度”合适的问题系统。题1问题是直棒有效长度不变的平动切割问题，题2是直棒有效长度变化的平动切割问题，题3是直棒转动切割问题，题4是线圈整体平动切割问题。这4个问题从简单到复杂，从特殊到一般，难度依次增大。教学中教师针对学生解答情况，再进行点拨启发，铺设解答问题的认知台阶，帮助学生克服解答过程中遇到的困难，使学生能够逐一解答上述问题，不仅把握动生电动势相关知识和解答问题的方法，而且获得成功感，增强了解答问题的自信心。附1《电磁感应》中“梯度”性问题题1如下页图2所示，平行金属导轨间距为l，电阻不计。匀强磁场的磁感强度为B，电阻阻值为R。阻值为R/2的金属棒垂直导轨，以速度v向右匀速滑动。试求棒上a、b两点间电压。题2如图3所示，光滑金属导轨弯角为θ，放置在磁感应强度为B的匀强磁场中，金属棒与导轨的OQ边垂直放置，从O点开始以速度v向右匀速运动t时间。试求t时刻棒产生的感应电动势。题3如图4所示，金属导轨宽度为L，左右足够长，匀强磁场的磁感应强度为B。电阻的阻值为R，其他电阻都不计。金属棒长为2L，可以绕下端P以ω的角速度从图示位置顺时针匀速转动。试求：金属棒在转动过程中通过电阻上电流强度最大值。题4如图5所示，正方形线圈边长l=1m，电阻为=4Ω，以v=4m/s的速度匀速通过有明显边界的两匀强磁场，已知左右匀强磁场的磁感应强度分别为=1T，=1T。开始时刻cd与磁场分界线重合，试求：线圈通过分界线过程中感应电流及a、b两点间电压。2.创设“悖论”探究教学情境，激发培养学生的探究动机、兴趣和热情在物理学发展中，物理学悖论出现就意味着一个激动人心的重大科学问题的提出，激发物理学家探索一个新的物理学领域。在物理习题教学中，可运用“悖论”探究教学情境来实施情感教学。创设“悖论型”（例如，推理结果与事实矛盾，推理结果与正确原理矛盾，两种不同解题方法矛盾等）问题情境，能激发学生探究动机，通过引导学生探究解答“悖论型”问题，使悖论得到消除，从矛盾到统一，更进一步培养了学生探究解答物理问题的兴趣和热情。“悖论”探究教学情境案例【悖论问题】如图6所示，水平金属导轨间距为L，导轨左端接有阻值为R的电阻，质量为m的导体棒垂直跨接在导轨上，导轨和导体棒的电阻均不计。矩形区域内匀强磁场磁感应强度为B，方向如图。导体棒始终在磁场区域内，当磁场以速度匀速向右移动时，导体棒受到大小为f的恒定阻力。试求金属棒运动最大速度。某学生解答为：由E=Blv，I=，BlI=f，解答得。由上述解答可知，当f=0时，=0。但事实上，当磁场运动时，通过闭合回路的磁通量发生变化，棒上有感应电流通过，棒受磁场力作用而运动，≠0，上述解答与事实矛盾。试分析评价上述解答错误原因，并给出正确解答。在电磁感应习题教学中，我们编制了上述“悖论型”问题。教学中发现，这个悖论的出现使学生认识到题中解答的错误，迫切想知道错误的原因，探究的动机和兴趣得到极大的激发。在此基础上，教师引导学生进行探究解答。通过探究解答，揭示了错误原因，明确动生电动势=Blv中v的含义（即为相对磁场的切割速度），伴随着矛盾的消除，学生获得了成功感，探究的热情得到进一步的培养。3.运用“问题拓展探究”教学，培养学生顽强意志、勇于探究的态度和精神内在的兴趣和热情能使学生对探究解答问题产生积极的情感体验，并提供持续的动力。但事实上，探究过程中往往会遇到很多曲折和困难，若要保持持续的探究动力，还需要具有顽强的意志和勇于探究的态度和精神。在物理习题教学中，应创设接近学生认知“最近发展区”的具有挑战性的问题情境（例如，研究对象由单体变为多体，研究问题由线性变为非线性、平衡变为非平衡、由简单变为复杂、由特殊变为一般），深化对问题的探究，运用“问题拓展探究”教学引导学生探究解答物理问题，教育和鼓励学生要敢于探究解答挑战性的问题。通过解决挑战性问题，经历了从失败到成功、从错误到正确、从片面到全面、从传统到创新的转化过程，使学生体验到探究过程的艰辛和喜悦，从而培养学生顽强的意志、科学探究的态度和精神。例如，附2中题5的情境和求解目标比较特殊和简单，学生能够运用牛顿第二定律和电磁感应等知识求解稳定状态下速度。我们可以对此问题进行拓展，创设题6、题7和题8等接近学生认知“最近发展区”的具有挑战性的拓展问题。题6是在原有问题情境的基础上，探究动态变化过程中有关物理量。这种情形下，运用牛顿定律求解比较困难，要求学生综合运用牛顿运动定律、电磁感应、能量守恒等知识结合累加方法求解问题。题7、题8问题是对原有问题情境进行拓展，由单棒拓展到线圈，由静止磁场拓展到运动磁场，需要运用新的知识和方法进行求解。这些“挑战性”问题虽然激发了学生探究解答动机，但具有一定的难度，学生探究解答时会遇到一定困难。在教学中，运用问题拓展探究教学方式实施上述问题教学，教师鼓励和教育学生要坚信自己的实力，要勇于探究解答，不怕困难。学生在教师启发引导和同学间的协作讨论下，进行自主性的探究解答，不仅解答了问题，获得了新的知识和解题方法，而且培养了顽强的意志、勇于探究的态度和精神。附2《电磁感应》中“拓展探究性”问题题5如图7所示，平行光滑金属导轨间距为l，电阻不计。匀强磁场的磁感强度为B，方向如图，电阻阻值为R，阻值不计、质量为m的金属棒受到水平向右恒力F作用，试求金属棒的最大速度。题6题5中，当金属棒速度达到最大时，撤去力F。试求撤去力F后：（1）电阻上产生的热量；（2）棒通过的位移。题7如图8所示，若题5中导体棒变为线圈，放在光滑导轨上，线圈边长为L，电阻为R，磁场变为等距离分布的匀强磁场和，且==B，每个磁场的长都是L，相间排列。线圈受到水平恒力F作用向右运动。试求线圈运动的最大速度。题8若题7中线圈开始静止，不受到恒力F作用，而所有磁场都以速度v向右匀速运动，线圈受到的导轨阻力恒为f。则线圈能达到的最大速度为多大？4.展现“实践型”、“方法型”问题的价值性，培养学生应用价值观和科学价值观某些物理问题往往来源于实际和科研问题，包含着丰富的具有价值性的信息。在物理习题教学中，可创设“实践型”“方法型”问题情境，展现“实践型”“方法型”问题价值性。在所创设的“实践型”问题中渗透物理学知识、方法、技术，引导学生进行探究解答，使学生体验到物理学在生活、生产、科技和社会中的广泛应用，从而培养学生应用价值观；在所创设的“方法型”问题情境中，渗透科学研究方法、物理学思维方法以及具体解题方法，引导学生在探究解答“方法型”问题过程中，直接和间接展示科学研究方法和物理思维方法、具体解题方法的作用，使学生领略方法的重要价值和功能，从而培养学生的科学价值观。例如，附3中题9以航天飞机发电为背景的“实践型”问题，向学生展示了万有引力、电磁感应等知识在当代高科技中的重要应用，使学生体验到物理学的重大应用价值；又如，创设以方法为背景的题10，此题向学生展示函数方法、模型方法和等效方法的运用。解答题10时，可运用函数方法（以横截面积为自变量，运用电磁感应、欧姆定律、安培力等知识求出稳定速度等物理量与横截面积的函数关系），但解题过程比较复杂，而运用模型方法和等效方法（把b线圈等效为n个相同的a线圈组成）解答这个问题比较简洁。题10展示模型方法和等效方法在解答疑难问题中的功能，使学生认识到物理学思维方法在解决实际问题中的重要作用和科学价值，培养了学生的科学价值观。附3《电磁感应》中“实践型”“方法型”问题题9航天飞机在地球赤道上空由西向东正常运行，卫星位于航天飞机的正下方，卫星与航天飞机之间用一根长20km的金属缆绳相连，缆绳的总阻值为800Ω，设航天飞机速度大小为6.5×，卫星所在处地磁场的磁感应强度为4.0×T，该金属缆绳构成的电路中能产生3A的电流。试求：（1）缆绳中产生的感应电动势多大；（2）航天飞机获得多大的电功率。题10如图9所示，两个用同种金属做成的粗细均匀、边长相同的正方形导线框a，b，已知a的横截面积比b大。它们都从匀强磁场的上边界处无初速释放，在它们全部进入磁场前，就已经达到了各自的稳定速度。下列说法正确的是（）A.a的稳定速度一定比b大B.a、b进入磁场运动时间相同C.进入磁场全过程通过a线圈截面的电荷量较大D.各自以稳定速度下落过程中两线圈安培力的功率相同5.展现物理问题中的科学美，培养学生科学价值观很多物理问题中往往渗透和包含科学美的因素。例如，解答物理问题的理论和方法具有统一美和自洽美，不同领域两种物理现象和过程具有相似美，物理形态和物体运动过程具有对称美，描述某