例谈以问题为导向的高中物理课堂教学

例谈以问题为导向的高中物理课堂教学

王丹

成都市实验外国语学校 四川省成都市 611100

摘要：物理是一门很能培养学生逻辑思维能力的学科，需要在课堂上激发学生思考的热情，启发学生有主动探索的思维，精心设计问题导向，既能在高考压力下提高课堂效率保证教学进度，同时培养学生的问题意识。

     关键词：问题导向；问题意识

物理学家海森堡说过：“提出正确的问题，往往等于解决了问题的大半。所以老师的提问诱导要精心设置,既要考虑好知识本身的因果逻辑关系，又要考虑到学生的思维脉搏，做到频率相等才能有最佳效果，同时学生思考的热情也被激发出来了。由于高考的压力，高中物理教学有时候为了节省时间保证进度，老师们往往直入主题，甚至直接给结论，长此以往学生就容易习惯被动吸收而不是积极主动去思考，同时也就没有形成自己发现问题、思考问题、解决问题的意识。问题意识是创新的动力，爱因斯坦也有句名言：“提出一个问题比回答一个问题来得更重要”。所以问题既是一堂课的出发点又是一堂课的归宿点。如何在物理课堂上切实做好问题导向呢？笔者想从以下几方面作一些思考。

一、以问题为导向的物理概念教学

概念通常被定义为反映客观事物本质属性的表达方式，即该事物区别于其他事物的、特有的、基本的性质。要建立一个物理概念，往往需要经过观察与实验、归纳与演绎、分析与综合、理想化、类比等科学手段与思维过程；需要经过从现象到本质、从形象到抽象、从感性到理性、从定性到定量、从特殊到一般、从宏观到微观、从理论到实践、从分立到统一等认知发展过程。所以应该特别重视整个认知过程让学生理解透彻。

以“动能”为例。“动能”这个概念初中就有，但初中只是一个初步认识，不算作真正意义上的理解，高中这里可以利用学生现有知识，梯度设问，让学生从定性认识到定量表达的深入理解。

问题1：什么是过程量?什么是状态量?它们之间的关系是什么?在位置、位移温度、热量中,哪些是过程量?哪些是状态量?它们之间是什么关系?

 回答：与某一段时间对应的物理量是过程量(如位移、热量),与某一时刻对戽的物理量是状态量(如位置、温度)。它们的关系是:过程量=状态量的变化。

问题2：功是状态量还是过程量?能量是状态量还是过程量?功和能是什么关系?

 回答:功是过程量,能量是状态量,功是能量变化的量度。

问题3:设置问题情境：用水平恒力F拉一个在光滑水平面上物体其质量为m,物体沿直线运动段位移后,速度从v变为v,求这个过程中力F做的功W

     回答：根据匀变速直线运动的规律和牛顿第二定律

由与得

      问题4：大家知道做功是能量转化的方式，这里拉力做功显然让动能发生了变化，所以根据上述推导过程，再结合你初中所学动能与质量和速度有关，你觉得动能的表达式应该是什么？

     回答：

问题5：思考常见的定义概念的方式有哪些？与动能表达式的建立相似的有？

回答：比值法定义等，重力势能的表达式与之相似。

从最基本的过程量状态量开始设问，层层递进设置关联问题，而且每个问题是学生努力一下就可以根据以前的知识解决的。这让学生觉得逻辑完善有说服力。

二、以问题为导向的物理规律教学

物理本身与生产、生活有着最紧密的联系,学习物理规律的目的,是为了解释一些自然现象,更重要的是为人类的生产、生活服务。我们应尽可能地寻找一些贴近日常生活、大家比较熟悉的场景来创设问题情境，让学生能更好地参与进来,有亲身体会，从而燃起学生对生活中物理现象和规律的探寻热情。

例如在学习万有引力定律这一章时，学生没有办法对此有亲身体会，教材在推导万有引力公式时的处理方法是将行星的轨道看作圆轨道从动力学的角度作一个简单的理论推导，但即使简化后学生理解也不轻松并且觉得枯燥，所以可以让学生尽可能动起手来，给他们提供数据，直接根据数据从运动学角度来总结就如同开普勒得出开普勒三定律一样，这样还可以“一箭双雕”让学生对开普勒三定律的来历印象深刻。

探究问题1：给出太阳系中行星运动的一些数据，如下表所示。分析一下这些数据、寻找加速度与距离之间的关系。

学生分组计算一个行星的加速度。

课堂上通过 Excel软件输入数据,做出a-1/r图像,如图1所示

问题2：当我们找出的关系图是曲线时，一般会直接进行分析吗？

回答：曲线不好分析，会继续将变量平方等尝试变曲为直之后再分析。

由a-1/r2图像为过原点的直线可得结论:行星的加速度a与行星到太阳的距离r的二次方成反比。

问题3：既然已经得出加速度的规律，那力的规律就比较容易了，可以怎么获得？

回答：根据牛顿第二定律F=ma,得到:F∝m/r2。

三、以问题为导向的物理实验教学

   物理学是一门以实验为基础的科学。任何一个假设、猜想、概念、定律都是通过实验直接验证或实验结合推导间接得出的。在实验教学中尽可能让学生多思考，多动手，要知道每一步操作的原因。

    例如：探究加速度与力、质量的关系之实验设计

    问题1.根据下图或其它相关生活经验，物体的加速度a与物体受到的力F和物体质量m有怎样定性关系？

    回答：a与F成正比；a与m成反比。

    问题2：根据上述定性结论，你觉得应该采用什么实验方法？

回答：控制变量法：（1）m一定时，a与F的关系 （2）F一定时，a与m的关系

问题3：你认为应该如何完成这个探究实验呢？

       实验中需要测量哪些物理量？

       用什么测量工具，如何进行测量？

       实验过程中，需要记录哪些数据？

       如何分析测量得到的数据？（以多个问题的方式给了学生总框架提示，不期待一次回答完整，还需要提示）

回答：用天平测质量，用弹簧秤测力

问题4：测质量的工具只能是天平吗？还有没有更好的？

回答：电子秤比天平更好操作且精度高

问题5：根据之前实验“研究匀变速直线运动”思考加速度如何测量？

回答：利用Δ𝑥=𝑎𝑇2逐差法算出a，或者画出v-t图，其斜率为a

问题6：如何给小车施加多个并且可以测量且恒定的外力F呢？弹簧秤可行吗？

回答：小车在运动，弹簧秤不可行。

问题7：细线给小车提供的拉力是不是小车受到和合外力呢？

回答：不是，通过受力分析得F合=FT-Ff

问题8：我们能不能想点办法：消除阻力的影响，而使绳的拉力就是小车的合外力呢？

  学生思考讨论，综合后老师可以给出如下图设计

   问题9：如何判断阻力正好被平衡呢？

   回答：看小车是否匀速运动

   问题10：判断小车匀速时能否在前端挂重物？

   回答：当然不能

   问题11：已知前端所挂重物的质量（电子秤测量），就可以计算出重力，那请你思考：重力大小等于绳的拉力吗？

给足时间，让学生充分思考且可以讨论。老师总结：若两者平衡，则重物应该会做匀速直线运动，然而跟事实观察的结果相悖。释放前端重物后，m和M会从静止开始加速，有加速度。分析m可知：绳的拉力F一定小于其重力mg。不过，在M≫m时，F与mg近似相等，以后我们会给出证明。

最后，师生共同得出结论：我们的实验分成2个方面来研究。

M一定时，改变钩码的数量进而改变拉力，测出不同拉力下小车的加速度，分析加速度与拉力的变化情况，确定二者的定量关系。

F一定时，增加小车的配重以改变车的质量，测出不同质量的小车在这个拉力下的加速度，分析加速度与车质量的变化情况，确定二者的定量关系。

综上，无论是什么类型的课堂，都可以以问题贯穿始终。让学生真正参与到每一个环节，每一个概念和规律的由来就更加印象深刻，一节课可以起到事半功倍的效果，同时学生也变得爱思考，既能发现问题分析问题又能解决问题，让学生的应用能力得到真正提升，而不只是分数的提高。

参考文献

[1] 李炳亭.高效课堂22条[M],济南:山东文艺出版社,2009.

[2] 王晶莹.中学物理课程与教学导论[M],北京:科学出版社,2014.

[3] 康锦光. 基于核心素养的高中物理实验教学[J],河南教育（教师教育）2021(7).

[4] 李云琛.高中物理学习效率如何提高[J],中国高新区2017(22).

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