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在教学中经常遇到学生反映物理学习很困难,从物理学科自身看,这种困难有的是因为相似的物理概念容易混淆造成的;有的是物理原理、规律呈现的思维跨度大造成的;有的是物理量间关系复杂造成的;有的是在问题探究时思维凌乱造成的;有的是物理情境多变、关联量众多造成的……如何才能降低物理学习的难度呢?笔者实践发现设计和采用“问题链”教学能有效降低物理学习的难度.
“问题链”教学是“问题解决”教学模式的重要组成部分,其将深奥的物理概念及规律依据知识、能力、思维层次与结构拆分成相关的多个“问题”,依据问题之间梯度上的关系或者逻辑上的某种联系,将“问题”串联后在教学中依次呈现,从而引导学生带着“问题(任务)”进行积极的自主学习,由表及里,由浅入深地自我构建知识的过程.
1 “问题链”在物理学习中的作用
1.1 设计“问题链”,减小思维跨度,降低难度
教学是一个循序渐进的过程,一般教学采用“低起点,小梯度,多训练,分层次”的方法,对于思维跨度大,学生学习困难的教学内容,可根据教学目标,把教学内容编设成一个个、一组组彼此关联的问题,使前一个问题作为后一个问题的铺垫,后一个问题是前一个问题的继续或结论,这样每一个问题都能成为学生思维的阶梯,一串问题形成一个具有一定梯度和逻辑结构的“问题链”,用“问题链”教学能有效减小思维的跨度,降低物理学习难度.
(目的:问6、7涉及误差分析,思维层级更高,有利于发展学生高层次的思维能力.)
设计说明:以上“问题链”的设计由简到繁,由特殊到一般,层层深入,逐步引导学生思维,将物理知识形成的过程和学生认知发展结合起来,化解和突破了物理学习难点.
1.2 设计“问题链”,加强探究过程的引导
新课程特别重视科学探究,实践表明,在探究教学中利用“问题链”进行教学,可以加强探究过程的引导.在探究教学中利用“问题链”教学,就是围绕着探究目标,通过设置一系列有针对性的问题引导学生反应,教师在识别学生反应的基础上,采取有效指导,促进学生不断达成探究目标的一种有效方法.
案例二 教学任务:探究“波的形成和传播”的特点
学情分析:在探究实验中学生观察到许多质点在不停的做着不一样的运动,众多的运动对象导致学生的探究思维混乱,教师可设计如下“问题链”,加强探究过程的引导.
设计的“问题链”:
问1 横波模拟实验中,从起振上看到了什么现象?
(目的:引导学生的思维聚焦到“起振上”,从而得到“前质点带动后质点,后质点滞后前质点,振动形式由近及远传播”的结论);
问2 各质点做什么运动?
(目的:引导学生的思维聚焦到“某一质点上”,从而得到“质点在各自平衡位置振动,并不随波迁移”的结论);
问3 各质点的运动和质点1的运动有何关系?
(目的:引导学生的思维聚焦到“相邻质点的比较上”,从而得到“各质点的振动形式相同,振动有先后”的结论);
问4 质点从静止到振动,获得了能量,各质点振动的能量来自哪里?
(目的:引导学生的思维聚焦到“振动能量上”,从而得到“波是传递能量的一种形式,波也能传递信息”的结论).
设计说明:以上四个问题对学生的探究过程做了有效引导,能使学生的注意力由分散到集中,思维由杂乱到有序,思考由盲目到定向;这四个问题前后联系、互相承接,形成了一个完整的“问题链”. 1.3 设计“问题链”,使关联问题体系化
课堂教学中,将学习任务以多个“问题”呈现,能够激起学生的认知冲突,促使学生以科学研究者的姿态主动参与,积极思考;同时,在每一个问题解决的进程中,帮助学生获得对知识的深刻理解,获得探究能力的发展以及对探究本身的理解.
案例三 教学任务:如图2所示,在一个平行板电容器的水平方向的匀强电场中,用丝线在固定点悬挂一个质量为m的小球,使小球带正电,电量正好使小球的重力为小球所受电场力的3倍,现拉开小球至丝线正好水平伸直的位置A时,将它自由释放.求小球到最低点B处时线上的拉力大小.
学情分析:本题学生错误率很高,错误的原因很多,有的是知识欠缺:如认为已知条件不足,未给出L;有的是受力、过程分析错误:如①认为T F向=G,②不知道中间有突变位置,直接对A到B运用动能定理;有的是技能不够熟练:如①作图困难,角度找不准,②在绳绷紧点不会进行速度分解;有的是因为计算量大,不能得到正确结果.在分析该题时,可将关联问题串成“问题链”.
设计的“问题链”:
问1 若F电=mg,其它不变(小球就会沿直线至B).
问2 若将正电荷改为负电荷,其它不变(小球将会整个圆周运动至B)?
问3 若将平行板转动90°,其它不变;
问4 先将球抬高至与悬点等高的水平线上方(绳子处于松弛状态),从静止开始下落;
问5 增加方向不同(平行纸面向左、垂直纸面向里)的磁场;
问6 F电与mg满足什么关系时,能够做圆周运动到B;
问7 F电与mg满足什么关系时,恰能沿B返回;
设计说明:问1、2是“条件改变法”指导下的拓展;问3、4是“情景迁移”指导下的拓展、问5是在“比较性”指导下的拓展;问6、7则是在“一般比与特殊比”指导下的拓展.这种关联问题的集中呈现,学生不仅可以从中体会到解决带电体在电、磁场中运动的分析思路,提炼出“静态恒力走直线,绳张紧时径速失”这一解题策略,还有利于学生知识建构,促使关联问题体系化.
1.4 设计“问题链”,使知识呈现多样化
中学生的思维能力处于不成熟的阶段,表现为“不善于有目的,有计划、有条理地进行思维,遇到问题往往靠直觉、经验进行推理判断”.因此尽管手头有许多感知材料,还是不能进行归纳、总结,以抓住概念本身的特征和本质进行理解.
案例四 教学任务:摩擦力的复习课
学情分析:摩擦力这一知识点对学生来说是个难点,遇到不同的物理情境往往分析判断出现错误,面对这种情况,可以采用“问题链”教学,使摩擦力在不同的典型情境中多样化呈现,通过对比,加深对知识(摩擦力产生、大小、方向)的理解.
设计的“问题链”:
问1 如图3所示,物体在拉力F的作用下向右匀速运动,则物体与地面的摩擦力大小?如果在拉力F作用下物体仍静止,则物体与地面的摩擦力大小又如何?
问2 如图4所示,在拉力F作用下,A、B一起向右匀速运动,判断A、B之间及B与地面之间摩擦力?如果A、B静止,A、B之间及B与地面之间摩擦力又如何?
问3 图4中,若A、B以共同速度做匀速直线运动,A、B间的动摩擦因数为μ1;B与地面的动摩擦因数为μ2,下列哪种情况是可能的
A.μ1=0;μ2=0 B.μ1=0;μ2≠0
C.μ1≠0;μ2=0D.μ1≠0;μ2≠0
问4 图4中,若力F作用于A处,则结果又怎样?
问5 图4中,若地面光滑,若力F作用于B处,使A、B一起向右匀加速运动,A、B质量分别为m、M,A、B之间的动摩擦因数为μ,则A受到的摩擦力大小是
A.μma B.ma C.MFm M D. F-Ma
问6 如图5所示,物体A、B、C叠放在水平桌面上,力F作用在物体B上,三物体仍然静止,则以下说法正确的是
A.C不受摩擦力的作用
B.B不受摩擦力的作用
C.A所受摩擦力的合力为零
D.三物体组成的整体所受的摩擦力为零
设计说明:以上“问题链”中摩擦力的判定问题分别在单体的静止或运动、两个物体的相对静止或相对运动、多个物体之间的相对静止或相对运动时呈现.同一知识在不同情境中多样化的呈现,学生有对比有体验,有助于加深对摩擦力产生、大小、方向的理解.
2 设计和应用“问题链”教学的注意点
2.1 起点要“低”,降低到学生思维
设计的“问题链”起点要低,从学生熟悉的物理知识起步,确保人人能听得懂,全体同学能接受.所以设计“问题链”时,教师要稚化思维,考虑学生在想什么、会问什么、会怎样回答等,对学生的所思所想把握的越准,设计出的问题就越适合当前的学生.
2.2 解决好“联”字,突出“进”字
“问题链”中的问题不是零碎,离散的几个问题的的简单组合,而是在同一教学目标的引领下的一个整体,这些问题有的是以思维为主线有机组合在一起、有的是以知识为主线有机组合在一起、有的是按认知规律有机组合在一起.
问题的设计既要考虑习题本身的难易程度,又要注意学生个体的接受程度,根据不同的实际情况,设置几个或多个问题,形成显性的教学梯度,使得学生的思维跨度既不太大,也不太小,实现“跨度小难度低,但达成的目标不低”.
2.3 围绕“难”字,以降低物理学习难度为目的
有些物理概念、规律、原理、物理模型等或者是因为在课本中存在思维跳跃,或者是本身抽象难懂、思维要求高,或者是关系复杂、关联量众多等原因,学生在学习时,会感到很困难,所以应围绕学生认知困难的知识点来设计“问题链”,好的“问题链”是学生学习困难处的“脚手架”,可以缩小思维跨度,降低学习难度,扫除物理学习障碍.
“问题链”教学是“问题解决”教学模式的重要组成部分,其将深奥的物理概念及规律依据知识、能力、思维层次与结构拆分成相关的多个“问题”,依据问题之间梯度上的关系或者逻辑上的某种联系,将“问题”串联后在教学中依次呈现,从而引导学生带着“问题(任务)”进行积极的自主学习,由表及里,由浅入深地自我构建知识的过程.
1 “问题链”在物理学习中的作用
1.1 设计“问题链”,减小思维跨度,降低难度
教学是一个循序渐进的过程,一般教学采用“低起点,小梯度,多训练,分层次”的方法,对于思维跨度大,学生学习困难的教学内容,可根据教学目标,把教学内容编设成一个个、一组组彼此关联的问题,使前一个问题作为后一个问题的铺垫,后一个问题是前一个问题的继续或结论,这样每一个问题都能成为学生思维的阶梯,一串问题形成一个具有一定梯度和逻辑结构的“问题链”,用“问题链”教学能有效减小思维的跨度,降低物理学习难度.
(目的:问6、7涉及误差分析,思维层级更高,有利于发展学生高层次的思维能力.)
设计说明:以上“问题链”的设计由简到繁,由特殊到一般,层层深入,逐步引导学生思维,将物理知识形成的过程和学生认知发展结合起来,化解和突破了物理学习难点.
1.2 设计“问题链”,加强探究过程的引导
新课程特别重视科学探究,实践表明,在探究教学中利用“问题链”进行教学,可以加强探究过程的引导.在探究教学中利用“问题链”教学,就是围绕着探究目标,通过设置一系列有针对性的问题引导学生反应,教师在识别学生反应的基础上,采取有效指导,促进学生不断达成探究目标的一种有效方法.
案例二 教学任务:探究“波的形成和传播”的特点
学情分析:在探究实验中学生观察到许多质点在不停的做着不一样的运动,众多的运动对象导致学生的探究思维混乱,教师可设计如下“问题链”,加强探究过程的引导.
设计的“问题链”:
问1 横波模拟实验中,从起振上看到了什么现象?
(目的:引导学生的思维聚焦到“起振上”,从而得到“前质点带动后质点,后质点滞后前质点,振动形式由近及远传播”的结论);
问2 各质点做什么运动?
(目的:引导学生的思维聚焦到“某一质点上”,从而得到“质点在各自平衡位置振动,并不随波迁移”的结论);
问3 各质点的运动和质点1的运动有何关系?
(目的:引导学生的思维聚焦到“相邻质点的比较上”,从而得到“各质点的振动形式相同,振动有先后”的结论);
问4 质点从静止到振动,获得了能量,各质点振动的能量来自哪里?
(目的:引导学生的思维聚焦到“振动能量上”,从而得到“波是传递能量的一种形式,波也能传递信息”的结论).
设计说明:以上四个问题对学生的探究过程做了有效引导,能使学生的注意力由分散到集中,思维由杂乱到有序,思考由盲目到定向;这四个问题前后联系、互相承接,形成了一个完整的“问题链”. 1.3 设计“问题链”,使关联问题体系化
课堂教学中,将学习任务以多个“问题”呈现,能够激起学生的认知冲突,促使学生以科学研究者的姿态主动参与,积极思考;同时,在每一个问题解决的进程中,帮助学生获得对知识的深刻理解,获得探究能力的发展以及对探究本身的理解.
案例三 教学任务:如图2所示,在一个平行板电容器的水平方向的匀强电场中,用丝线在固定点悬挂一个质量为m的小球,使小球带正电,电量正好使小球的重力为小球所受电场力的3倍,现拉开小球至丝线正好水平伸直的位置A时,将它自由释放.求小球到最低点B处时线上的拉力大小.
学情分析:本题学生错误率很高,错误的原因很多,有的是知识欠缺:如认为已知条件不足,未给出L;有的是受力、过程分析错误:如①认为T F向=G,②不知道中间有突变位置,直接对A到B运用动能定理;有的是技能不够熟练:如①作图困难,角度找不准,②在绳绷紧点不会进行速度分解;有的是因为计算量大,不能得到正确结果.在分析该题时,可将关联问题串成“问题链”.
设计的“问题链”:
问1 若F电=mg,其它不变(小球就会沿直线至B).
问2 若将正电荷改为负电荷,其它不变(小球将会整个圆周运动至B)?
问3 若将平行板转动90°,其它不变;
问4 先将球抬高至与悬点等高的水平线上方(绳子处于松弛状态),从静止开始下落;
问5 增加方向不同(平行纸面向左、垂直纸面向里)的磁场;
问6 F电与mg满足什么关系时,能够做圆周运动到B;
问7 F电与mg满足什么关系时,恰能沿B返回;
设计说明:问1、2是“条件改变法”指导下的拓展;问3、4是“情景迁移”指导下的拓展、问5是在“比较性”指导下的拓展;问6、7则是在“一般比与特殊比”指导下的拓展.这种关联问题的集中呈现,学生不仅可以从中体会到解决带电体在电、磁场中运动的分析思路,提炼出“静态恒力走直线,绳张紧时径速失”这一解题策略,还有利于学生知识建构,促使关联问题体系化.
1.4 设计“问题链”,使知识呈现多样化
中学生的思维能力处于不成熟的阶段,表现为“不善于有目的,有计划、有条理地进行思维,遇到问题往往靠直觉、经验进行推理判断”.因此尽管手头有许多感知材料,还是不能进行归纳、总结,以抓住概念本身的特征和本质进行理解.
案例四 教学任务:摩擦力的复习课
学情分析:摩擦力这一知识点对学生来说是个难点,遇到不同的物理情境往往分析判断出现错误,面对这种情况,可以采用“问题链”教学,使摩擦力在不同的典型情境中多样化呈现,通过对比,加深对知识(摩擦力产生、大小、方向)的理解.
设计的“问题链”:
问1 如图3所示,物体在拉力F的作用下向右匀速运动,则物体与地面的摩擦力大小?如果在拉力F作用下物体仍静止,则物体与地面的摩擦力大小又如何?
问2 如图4所示,在拉力F作用下,A、B一起向右匀速运动,判断A、B之间及B与地面之间摩擦力?如果A、B静止,A、B之间及B与地面之间摩擦力又如何?
问3 图4中,若A、B以共同速度做匀速直线运动,A、B间的动摩擦因数为μ1;B与地面的动摩擦因数为μ2,下列哪种情况是可能的
A.μ1=0;μ2=0 B.μ1=0;μ2≠0
C.μ1≠0;μ2=0D.μ1≠0;μ2≠0
问4 图4中,若力F作用于A处,则结果又怎样?
问5 图4中,若地面光滑,若力F作用于B处,使A、B一起向右匀加速运动,A、B质量分别为m、M,A、B之间的动摩擦因数为μ,则A受到的摩擦力大小是
A.μma B.ma C.MFm M D. F-Ma
问6 如图5所示,物体A、B、C叠放在水平桌面上,力F作用在物体B上,三物体仍然静止,则以下说法正确的是
A.C不受摩擦力的作用
B.B不受摩擦力的作用
C.A所受摩擦力的合力为零
D.三物体组成的整体所受的摩擦力为零
设计说明:以上“问题链”中摩擦力的判定问题分别在单体的静止或运动、两个物体的相对静止或相对运动、多个物体之间的相对静止或相对运动时呈现.同一知识在不同情境中多样化的呈现,学生有对比有体验,有助于加深对摩擦力产生、大小、方向的理解.
2 设计和应用“问题链”教学的注意点
2.1 起点要“低”,降低到学生思维
设计的“问题链”起点要低,从学生熟悉的物理知识起步,确保人人能听得懂,全体同学能接受.所以设计“问题链”时,教师要稚化思维,考虑学生在想什么、会问什么、会怎样回答等,对学生的所思所想把握的越准,设计出的问题就越适合当前的学生.
2.2 解决好“联”字,突出“进”字
“问题链”中的问题不是零碎,离散的几个问题的的简单组合,而是在同一教学目标的引领下的一个整体,这些问题有的是以思维为主线有机组合在一起、有的是以知识为主线有机组合在一起、有的是按认知规律有机组合在一起.
问题的设计既要考虑习题本身的难易程度,又要注意学生个体的接受程度,根据不同的实际情况,设置几个或多个问题,形成显性的教学梯度,使得学生的思维跨度既不太大,也不太小,实现“跨度小难度低,但达成的目标不低”.
2.3 围绕“难”字,以降低物理学习难度为目的
有些物理概念、规律、原理、物理模型等或者是因为在课本中存在思维跳跃,或者是本身抽象难懂、思维要求高,或者是关系复杂、关联量众多等原因,学生在学习时,会感到很困难,所以应围绕学生认知困难的知识点来设计“问题链”,好的“问题链”是学生学习困难处的“脚手架”,可以缩小思维跨度,降低学习难度,扫除物理学习障碍.