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展现思维过程 体现核心素养

2019-01-06杨长春李进

物理教学探讨 2019年10期
关键词:内容策略

杨长春 李进

摘   要:教师说题做为一种新型的学科教研活动,不但能客观、真实地反映教师的学科素养,而且有助于提高教师的问题解决能力和教学技能,是教师专业发展的有效途径。为了使物理说题能够规范、有效的实施,文章对物理说题的内容和策略进行了介绍,并提供了案例。

關键词:物理说题;内容;策略

中图分类号:G633.7 文献标识码:A     文章编号:1003-6148(2019)10-0072-6

随着基础教育课程改革的不断深化,学科教研活动的内容和形式也在不断发生变化。教师说题做为一种新型的学科教研活动,不但能客观、真实地反映教师的学科素养,而且有助于提高教师的问题解决能力和教学技能,是教师专业发展的有效途径。笔者于2016年3月参加了本市第一届高中物理说题比赛,并观摩了之后的历届市级说题比赛,对物理说题的内容和策略有了一些自己的理解,供各位同仁参考。

1    物理说题的内容

说题是教师在对题目进行深入分析的基础上采用说课的形式,把自己的审题、分析、解答、总结等过程用教师“教”的语言在10分钟的时间内呈现给同行专家的过程。笔者认为物理说题的内容包括:命题立意、任务情境、解题过程、引申拓展、教学启示[1]。

1.1    说命题立意

立意是命题的灵魂,是具体体现考试目的的关键,是试题的核心。因此,说命题立意是说题的第一要素。一方面,要说明试题的知识立意,即试题考查了哪些重要的物理概念和规律,如何体现该内容的基础性、全面性、综合性和应用性;另一方面,要说明试题的能力立意,即试题借助上述概念和规律考查了哪些关键能力,如何更好地区分学生物理学科核心素养的水平。

1.2    说任务情境

情境是实现立意的材料和介质,关系着立意正确表达的程度。《普通高中物理课程标准(2017年版)》明确指出:物理考试内容的任务情境“应符合学生心理发展水平和认知规律,反映物理学科本质,密切联系社会、经济、科技、生产生活实际,充分体现考试评价促进学生学习、甄别学生学业水平的功能。”

说任务情境时,既要说明题目的任务情境是否新颖、典型,是否与立意所要求考查的知识、能力的层次相符,还要说明情境的来源以及信息呈现方式是否有利于引导学生将学科知识与技能、学科思维与观念转化并迁移到试题的情境中,以此为依据进行判断、分析。

1.3    说解题过程

说解题过程是说题的核心环节,能综合体现出教师的学科素养。该环节包括:说审题过程、说求解过程、说解题回顾[2]。

1.3.1    说审题过程

审题是解题的第一步,细致深入的审题是正确、顺利解题的必要前提。说审题过程时,首先要说出读题过程中所发现的关键信息,比如,习题的研究对象及其变化情况、习题的物理过程和关键状态、已知条件和未知条件、明显条件和隐含条件等。然后,说出如何将这些信息转化为物理条件并构建物理模型。最后,还要说明如何记录这些信息,为接下来的求解做准备。

1.3.2    说求解过程

从物理解题的全过程看,审题是解题的准备阶段,求解过程才是解题的中心环节。说求解过程时,要突出科学推理过程,强化证据意识。比如,如何确定解题的切入点,如何分析题目中的已知条件的作用,以及根据这些条件,运用所学知识可以得出哪些接近目标的结论,这些结论与目标之间如何联系,还包括求解过程运用了哪些科学思想方法。可适当展示学生解答过程中的规范试卷和典型错误,以此为例加以点评、总结。

1.3.3    说解题回顾

回顾是解题的最后一个环节,它既属于问题解决的一部分,又超越了问题解决本身。说解题回顾时,可以对试题进行评价,可以将解题过程向更高层次进行概括,从而提炼出规律、方法或技巧,可以阐述自己的解题心得等。

1.4    说引申拓展

在全面剖析所说习题的基础上进行拓展延伸是说题过程的一大亮点,能全面展示教师对学科知识的驾驭能力。教师要根据所讲题目的具体情况,进行一题多解、一题多变、多题归一、多题组合的探索,注意物理思想方法的总结、提炼和升华,对题目的类型、条件、信息呈现方式、设问的形式等进行有效变式,对题目的结论进行有效拓展,进一步优化解题过程。

1.5    说教学启示

教学反思是提升教师业务能力的重要方法,说教学启示就是说解题反思的内容。这需要教师站在更高的层次上回顾解题过程,提炼命题规律,并为日常教学提出针对性建议。笔者认为,说教学启示可以包括以下内容:本题主要考查学生物理学科核心素养中的哪些方面的哪个水平;本题所涉及的知识内容在哪些方面体现出它的代表性;本题的问题情境如何体现出它的问题性、真实性、探究性及开放性;本题的编制是否足够科学、规范,评分标准是否足够清晰、明确;日常教学中涉及相关内容时,如何选择有代表性的教学资源,创设恰当的问题情境,才能更好地落实物理学科核心素养;在分析该题的过程中获得了哪些有关试题编选的启示等。

2    物理说题的策略

教师说题是面对同行专家的教学展示与交流活动,因此除了把握规范外,还要讲究策略。总体来说,说题要有“新”意,包括上述各部分内容结构的设计、材料的取舍,解题中突出重点、突破难点的方法等,既要科学、准确,又要有独到之处。说题要体现“美”,包括内容、语言、情感、仪态等。说题要突出“说”,把握好说的语气、语调、语量和语速,做到详略得当,重点突出。

2.1    说题的语言设计策略

虽然说题过程要避免读稿、背稿,但说题活动毕竟属于交流研讨活动,因此要对每个部分的用语进行精心设计。分析“命题立意”时要以新课程标准中物理课程的基本理念为依据,剖析试题在体现物理学科本质、培养学生物理学科素养方面的命题导向;分析“任务情境”时要关注习题情境的時代性,剖析试题如何将物理模型、科技进步和社会发展与物理学科知识相融合;在讲解“解题过程”和“引申拓展”的过程中,涉及到的物理学科知识要运用物理学科语言和学术语言,展示自己的解题思路时要运用口语化但不随意的语言,避免过于生硬;在总结“教学启示”时,要设计概括性强的语言总结自己的观点,可以活泼一些,富有诗意一些,富有创意一些。这样既能展示自己丰富的语言功底,又能调节交流对象的精神状态,为自己的说题增加一些美感,甚至能成为一大亮点。

2.2    说题的问题设计策略

“学起于思,思源于疑。”正如科学以问题为起点一样,科学的教学也应该以问题为起点。说题的核心不是教师陈述,而是“问题”设计和解答。在“解题过程”和“引申拓展”部分设计的问题必须能够建立情境与知识、方法的联系,能够建立初态、终态和中间态之间的联系。一方面,问题要具有逻辑性,能较好地激发学生的探究热情,发展批判性思维;另一方面,问题要具有迁移性,能让学生用已有的知识、观点、方法去解决新的或他们尚不熟悉的问题。

3    物理说题的案例:以能量守恒为核心涉及弹簧的功能关系计算题

3.1    试题呈现

如图1所示,在倾角θ为30°的光滑固定斜面上有两个用轻弹簧连接的物体A、B,物体B紧靠在斜面底端的固定挡板上。一条不可伸长的细绳一端系在物体A上,另一端跨过轻滑轮系着一轻挂钩。开始时,物体A、B均静止,细绳与斜面平行。现在挂钩上轻轻挂上物体C后,恰好能使物体B离开挡板但不再继续上滑,此时物体A沿斜面上滑到最远的P点。已知物体A、B的质量均为m,弹簧的劲度系数为k。斜面足够长,运动过程中物体C始终未接触地面,弹簧始终处在弹性限度内,不计任何摩擦,重力加速度为g。求在此过程中:

(1)P点与物体A的出发点间的距离x;

(2)物体C的质量mC;

(3)已知弹簧的弹性势能Ep与弹簧的形变量x满足:Ep=kx2(k为弹簧的劲度系数),试求出物体A在上滑过程中的最大速度vm。

3.2    命题立意

牛顿运动定律和能量的综合问题是高考物理的必考内容,题目多以计算题或压轴选择题的形式出现,大部分试题都与圆周运动、平抛运动及电磁学等知识相联系,重点考查功能关系和牛顿运动定律的综合应用,物理过程复杂、涉及知识面广、灵活性强、难度较大,具有较强的综合性。这其中涉及的弹簧的功能关系问题是近年来高考命题的热点和难点。有关弹簧的物理问题本身就是高中物理的一个难点,而本题涉及的物体较多、运动过程较为复杂,具有一定的问题性和探究性,要求学生在认真分析系统的物理过程和功能转化情况的基础上,懂得运用能量守恒或功能关系求解,能呈现学生的思维过程,比较深入地反映学生分析问题、解决问题的能力,能较好地评价较高层次的物理学科核心素养。对学生的分析综合能力要求较高。试题有一定的区分度和难度,符合高考命题的指导精神和选拔功能[3]。

3.3    任务情境

3.3.1    知识层面

本题以有关弹簧的连接体运动为情境,考查了“胡克定律”“牛顿运动定律”“机械能守恒定律及其应用”“功能关系”“动能和动能定理”“重力做功与重力势能”六个知识内容。所涉及的这些考点在考纲中几乎都是Ⅱ类要求,突出考查了力学的主干知识,涵盖了物理核心素养中“物理观念”所涉及的“物质观念”“运动与相互作用观念”“能量观念”等要素。

3.3.2    能力层面

本试题属于综合应用动力学和能量观点解决与弹簧相关的物体的运动和能量转化问题,要求学生在比较深入地理解力学的物理概念和规律的基础上,对研究对象在运动过程中的受力情况、运动状态及各种能量状态的变化情况进行全面分析,综合运用力学的物理知识去解决问题,对学生理解能力和综合分析能力要求较高,同时要求学生还需具备较强的推理能力、应用数学处理物理问题的能力。

3.4    解题策略分析

3.4.1    审题干,抓关键信息(如表1)

3.4.2    审设问,找思路,选规律

3.4.3    规范答题,步骤严谨

3.5    对原题的延伸拓展

3.5.1    拓展1

已知弹簧的弹性势能Ep与弹簧的形变量x满足:Ep=kx2(k为弹簧的劲度系数),现固定住物体B,将物体C的质量改为nm(n>0.5),仍由静止释放,试求出物体A能沿斜面上滑的最大距离xm。

3.5.2    拓展2

若物体C的质量改为nm(n>0.5),仍由静止释放。有同学认为,只要n足够大就可使物体A上滑到P点时的速度增大到2g。这种说法是否正确?如果正确,请说明理由。如果不正确,请求出物体A上滑到P点时速度的范围。

3.6    对原题的变式分析

3.6.1    变式1

将原题中“此时物体A沿斜面上滑到最远的P点”改为“此时物体A沿斜面上滑到P点且速度最大”,其他条件不变。求:

(1)P点与物体A的出发点间的距离x;

(2)物体C的质量mC及物体A的最大速度vm;

(3)若物体C的质量改为nm(n>0.5),仍由静止释放,试求物体A上滑至P点的速度v。

3.6.3    变式3

如图2所示,竖直光滑的半圆形轨道ABC的半径为R,水平轨道AD粗糙,轻弹簧右端固定,左端自由端P与半圆轨道最低点A之间的距离为s。一质量为m可视为质点的小物块自圆轨道中点B由静止释放,压缩弹簧至自由端到Q点位置后被反弹,恰能回到A点。已知小物块与水平轨道间的动摩擦因数为μ,重力加速度为g,弹簧始终处在弹性限度内。

说明 以上拓展题和变式题均属于以能量守恒为核心涉及弹簧的功能关系问题。拓展1和拓展2是在原题情境的基础上增设的具有一定思维难度的问题,变式1和变式2是在原题物理模型的基础上通过适当改变运动情境和运动条件重新设置的问题。这些拓展题和变式题均与原题属于同类题,考查了学生对运动的临界情况分析和能量守恒定律的应用。变式3重新设置题境,研究对象虽为单个物体,但进一步考查了圆周运动的临界问题和滑动摩擦力的功能问题,考查知识面广,但物理过程较为明晰。通过变式3这一题例让学生明白涉及弹簧的功能问题既可以与力学的其他知识相联系,甚至还可以与电磁学知识相综合,题目题境可以“花样百出”,但解决问题的方法却“万变不离其宗”。

试题的拓展及变化,增强了典型题的训练,题目在内容上或方法上都具有代表性,有助于帮助学生掌握处理涉及弹簧的功能问题的解题规律和方法。通过对物理问题的拓展、延伸,不仅起到举一反三、触类旁通的功效,使学生掌握这一物理模型问题的解题规律和方法,还能发散学生的思维,培养学生思维的灵活性和全面性,从而帮助学生跳出题海,提高分析和解决问题的能力。

3.7    教学启示

3.7.1    试题价值

弹簧是高考题构建中经常出现的一个元素,常与其他物体或物理模型组合构建出多物体、多过程的复杂物理问题,为牛顿运动定律和功能关系的应用提供广阔的空间。本试题属于弹簧的功能问题,考查了高中力学的主干知识,注重考查学生的物理思维能力,具有典型性、新颖性。深入探讨和研究本试题及其拓展题和变式题,有助于学生掌握这类问题的解题规律和方法,提升学生知识和方法的迁移能力。

3.7.2    反思感悟

学生在求解本题时往往存在以下几个难点:题目长,信息量多,不能从题目里面获取有效信息,让学生望而生畏;过程隐蔽、情境复杂、研究对象多,学生难以准确分析物理过程,特别是有关临界问题的分析,感到无从下手;列能量守恒方程时由于思维不严密常因漏掉考虑某能量的变化而出错。这就要求教师在教学中应注意做到以下几点:

(1)培养学生良好的审题技巧,理解物理语言的含义,抓关键信息,善于发现隐含条件,建立起对问题较为清晰的物理图景;

(2)引导学生注重物理过程分析,注意物理过程的阶段性、联系性和规律性,结合题意,大致把握解题可能用到的物理规律和方法,找到解题的切入點;

(3)引导学生注意积累物理模型的建模经验,通过题给信息将问题简化、抽象为恰当的物理模型;

(4)培养学生养成列能量守恒方程的规范步骤:确定研究系统的初末状态—分析状态过程中哪种形式的能量在减小,哪种形式的能量在增加—根据能量的减小量一定等于能量的增加量即ΔE=ΔE列能量守恒方程式;

(5)加强试题的变式训练,帮助学生逐步掌握对同类型物理问题的解题方法和规律,提升学生对知识和方法的迁移能力。

4    结束语

说题活动作为一种新型的学科教研形式,直接指向师生共同关切的部分——习题,是教师提高教学水平的有效途径。我市教育科学研究院在全省最先推出了说题活动,起到了很好的示范作用。笔者通过亲身参与及认真观摩说题活动,获得了以上心得,欢迎各位同仁多提宝贵建议。

参考文献:

[1]蔡铁权,王畅.物理说课的内容、策略与评价[J].物理教学,2016(6):2-3.

[2]郑青岳.物理解题理论[M].郑州:大象出版社,1996:24-42.

[3]中华人民共和国教育部.普通高中物理课程标准(2017年版)[S].北京:人民教育出版社,2018:63.

(栏目编辑    李富强)

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