章和燕

(诸暨市三都中学,浙江诸暨 311800)

实施物理题组教学 培养学生思维品质

章和燕

(诸暨市三都中学,浙江诸暨 311800)

物理教学中应重视培养学生良好的思维品质.题组教学法通过实施四步教学来提高学生的解题能力,激发学生学习兴趣,培养学生的思维品质,不失为一种值得推行的习题教学模式.

思维品质;习题教学;题组教学法;四步教学

思维品质是思维能力的具体表现形式,是衡量一个人智能水平高低的重要指标和发展思维能力的突破口.它主要包括思维的广阔性、思维的全面性、思维的深刻性、思维的灵活性、思维的批判性和思维的独创性.物理教学的目的除了让学生间接地接受前人的经验,更重要的是培养学生在实际生活中运用知识分析问题和解决问题的能力.而习题教学是整个物理教学过程中的一个重要组成部分,它可以帮助学生深入理解和掌握物理学的基本概念和规律,促进学生把学到的理论知识跟生产实际、生活实际紧密结合,在一定范围内能够运用所学的基础知识解决若干实际问题,使他们熟悉思考和处理物理问题的某些思想方法,从而培养学生的思维能力和独立学习能力.因此教师要充分利用习题教学这一重要教学环节来训练学生的思维品质,提高学生的思维能力.

1 当前习题教学的困惑和题组教学法的尝试

在中学物理教学中,为了应对高考,师生对习题教学都很重视.但往往存在着重知识,轻情感;重解题,轻体验;重数量,轻质量的现象.结果是教师教得累,学生做得累,效果并不佳,既不适应从知识立意向能力立意转型的高考改革,也无法培养学生的思维品质.为此,我们一直在探索良好的习题教学模式,初次尝试题组教学是源于巴彦淖尔市教研室数学特级教师陈河清老师的“题组教学”、“异步教学”、“四步教学”.

2 何谓题组教学法

所谓题组教学法,就是针对某一知识点的学习目标,设计出几组训练题,将有关物理的基础知识、基本技能、基本方法与物理思想溶于其中.引导学生对题目进行分析、讨论、研究和解答,教师则借题发挥、画龙点睛,使学生在积极主动探索研究中,在解答题目的过程中巩固所学的知识,发现规律性的东西,同时在题设条件的变化与拓展中,层层递进拓展思维,培养分析综合能力.下面谈谈本人在高三复习中实施题组教学的一些做法和体会.

3 题组教学法的实施

3.1 题组的设置原则

题组不是几个题目的简单堆砌,而是有机的整合,题组的设置要遵循以下几个原则:

(1)题目的选择要切合学生实际,既要给学生成就感,又要给学生挑战性.

(2)题目的编排要有梯度.即每一组题目中,都有容易题、中等题和难题,以满足不同学生的不同需求.

(3)物理环境呈现的方式不同,而物理过程的本质可相同.

(4)具体的物理过程不同,而处理问题的方法与手段可相同.

3.2 题组教学法的教学程序——“四步教学”

为了实施题组教学,就必须创设适应题组教学的课堂教学程序.题组教学法的课堂教学程序是:在“课题引入”以后,就进入“出示题组、探究展示、辨析正误、点评小结”这4个步骤,并且对应每一组题使用一次4步程序.而在课时的安排上则要根据教学需要来定,可以是一节课解决一个题组或多个题组,也可以是几节课解决一个题组.

3.3 题组教学法的操作案例

案例.“小球在圆形轨道内的运动问题”题组教学案例

基本模型如图1所示.

图1

出示题组1

题1.光滑圆轨道半径为R,处在竖直平面内,如果要使小球不脱离轨道,则小球初速度应满足什么条件?

出示题1后,给学生3～5分钟的时间思考和解答.

探究展示

搜集学生各种解答进行展示,既要有正确的,又要有不正确的,既要有规范的,又要有不规范的.

辨析正误

师生共同探讨辨析各种解答.归纳起来主要错误有以下2种:

(1)认为小球恰能到轨道的最高点时速度为零;

点评小结

做题后由学生自己来谈体会,作出点评.结果发现他们感受颇多,点评得非常好,最后由教师归纳总结如下:

(1)审题要仔细,考虑问题要全面,要深刻理解物理语言的含义;

(2)一个运动的发生并不只是遵守能量守恒就可以了,还得符合力与运动的关系;

(3)圆形轨道内的曲线运动一般可以综合运用向心力知识与功能观点来解决;

(4)是否脱离轨道的本质,在于轨道弹力是否为零.

题2.如果在竖直平面内加一竖直向下的匀强电场E,并且给小球带上正电荷q,要使小球能在轨道内做完整的圆周运动,则小球初速度应满足什么条件?

题3.如果在竖直平面内加一竖直向上的匀强电场E,并且给小球带上正电荷q,要使小球能在轨道内做完整的圆周运动,则小球初速度应满足什么条件?

这3个题是在题1的基础上引进了复合场的概念,变换了小球运动的环境,但是物理过程的本质仍是相同的,旨在强化圆周运动需要向心力的特点和符合能量守恒的规律,培养思维的广阔性、深刻性,并且在难度上有一定的梯度.题2较为容易,题3需要讨论,题4需要寻找等效最高点,教师可根据学生的实际情况给出适当的引导.在课堂上,全体学生快者快做,慢者慢做,“八仙过海,各显其能”,人人都有事干;在课堂上,学生没有干与教学无关的事情的,一节课下来,人人都能进步.这是其他教学很难实现的一个良好局面.

图2

题5.如图2所示,组装成S形的轨道平放在水平面上,Oa部分由薄壁细圆管弯成,半径为R,ab部分半圆形轨道的半径为r=1.6m,两部分在a处圆滑连接.在水平面内有一足够大的匀强电场E,场强大小E=2.0×105V/m,方向水平向左.一个质量m=0.01 kg、带正电荷q=5×10-7C的小球(可视为质点),以10m/s的速度从管口O点进入轨道,发现带电小球恰好能从b处飞出,试求Oa部分的半径R.(不计一切摩擦,小球运动过程中电荷量不变,取g=10 m/s2.)

由于受思维定势的影响,许多学生仍将情景定位在竖直平面而无法解答,反映出来的主要错误有以下3种情况:

(1)审题不清:轨道是水平放置还是竖直放置未看清,导致不能正确处理重力问题;

(2)认为小球到b处时速度恰好为零;

(3)认为小球到b处时速度恰好为gr.

题5虽然在具体过程上跟前几题不同,但是处理问题的方法与手段是相同的.为了使学生能够应对各种题境,提高审题、辨析能力和物理建模能力,最后笔者再安排了一个开放性设置情景的环节,由学生来畅想各种可能的情景,他们还真提出了不少的想法,例如:(1)可以再加磁场;(2)将轨道由光滑换成粗糙;(3)将轨道换成弯管;(4)将轨道换成轻绳;(5)将轨道换成轻杆;(6)将装置放到月球表面等等一些有创意的想法,这有利于培养学生物理思维的广阔性、灵活性、批判性和独创性.

布置课后作业

题6.(2009年全国统一考试安徽卷第24题,20分)过山车是游乐场中常见的设施.图3是一种过山车的简易模型,它由水平轨道盒和在竖直平面内的3个圆形轨道组成,B、C、D分别是3个圆形轨道的最低点,B、C间距与C、D间距相等,半径R1=2.0 m、R2=1.4 m.一个质量为m= 1.0 kg的小球(视为质点),从轨道的左侧A点以v0=12 m/s的初速度沿轨道向右运动,A、B间距L1=6.0 m.小球与水平轨道间的动摩擦因数μ=0.2,圆形轨道是光滑的.假设水平轨道足够长,圆形轨道间不相互重叠.重力加速度g=10m/s2,计算结果保留小数点后一位数字.试求:

(1)小球在经过第1个圆形轨道的最高点时,轨道对小球作用力的大小;

(2)如果小球恰能通过第2个圆形轨道,B、C间距L应是多少;

(3)在满足(2)的条件下,如果要使小球不脱离轨道,在第3个圆形轨道的设计中,半径R3应满足的条件;小球最终停留点与起点A的距离.

图3

课后作业的设置仍要有梯度,以满足不同学生的不同需求,使每个学生都有所收获,都能获得学习成就感,而且要对学生的作业给出及时的、鼓励性的指导和评价.

由于这块内容是高中物理的重点和难点,所以这套题组教学在课时的安排上一般是2～3个课时,而类似的原创题我们可以去搜索历年各省市的高考卷,如2009年高考浙江卷第24题(遥控赛车比赛问题)结合了圆周运动与平抛运动;2008年高考山东卷第24题(“2008”字样的玩具轨道内小球的运动).通过不断变换物理环境和物理过程,让学生感受到:物理环境呈现的方式虽不同,而物理过程的本质是相同的;具体物理过程虽不同,而问题处理的方法与手段是相同的.实践证明,通过这一套题组的教学后,学生对解决竖直平面内的圆运动这一类问题的能力就会大有提高.

4 题组教学法的教学功效

高中物理总复习中的题组教学法的成功尝试,证明了它是一种值得借鉴的效果较好的复习方法.它改进了教材的组织形式和呈现形式,用有针对性、有层次的“问题”为核心,激发学生求知的迫切心理,使复习在生动、活泼中进行,改变了传统的教师罗列梳理知识、学生教条地记忆,教师例题示范、学生套用模式的教学方法.

(1)实现了班级授课制下的“分层教学”,从而减小了学习成绩的“两级分化”

由于我们编拟的每一组题,都是围绕教学目标,由易到难、由旧知到新知逐步过渡,还有为”学有余力”的学生专门设置的难题,以解决他们”吃不饱”的问题,可以满足不同学生的不同需求,所以能使每个学生都有所学有所获,从而实现了班级授课制下的“分层教学”,减小了学习成绩的“两极分化”.

(2)切实体现了“教师为主导,学生为主体”的教学原则,极大地提高了课堂教学效益,提高了学生的解题能力,培养了学生的物理思维品质.

在实施过程中教师和学生都各司其职:教师要命题,要指导学生解题,要组织学生展示解题的结果和进行讨论、辨析,还要对物理知识和物理思想方法进行总结.这样,课堂的进程完全掌控在教师的手中,真正地体现了教师是学习的组织者、引导者和合作者;而学生要亲自参与解题、展示,参与辨析正误.他们中的每一个人都有充分的发言机会,以表达各种不同的想法和意见.特别是在解决问题的过程中,无论教师提示、指导到什么程度,但最后问题的解决,还是要由学生亲自去完成,教师绝不包办代替.这样,学生真正地成了学习的主人,真正地有了自己的物理思维能力.

5 题组教学法的实施心得

实施题组教学一年多以来,感觉到比较辛苦又费时的事就是编拟题组.这项前期准备工作既需要每个教师善于搜寻和积累题组素材,又需要同学科组教师的分工合作.我们的做法是:在开始一个单元的复习之前,先由同学科组教师共同商定本单元要开展哪几个题组的教学,然后再分工到各个教师去准备,每个教师对分到的内容都要精心选题、精心组题.虽然辛苦了点,但是学生的积极性很高;刚开始实施时虽然比较吃力,但是熟练以后会得心应手,总体感觉是题组教学既愉快又高效,值得我们进一步为之努力和改进.

2010-06-08)