1提出问题

复习是引导学生对学过的知识进行重构、整合,实现知识与能力的再提高过程,是提高课堂教学质量的重要措施.在实际教学中,多数老师往往采用灌输式方式对知识体系进行回顾,之后让他们盲目地陷入机械式的题海战.这种被动的复习课堂缺乏生机和活力,学生的参与热情和思维的积极性难以唤醒,如此很难让学生真正达到对所学知识加深巩固、理解,更谈不上学习成绩和能力的提高.近几年在建构主义新课改理念的召唤下,笔者认为问题驱动式教学不失为一种行之有效的复习策略.它可以摈弃传统复习的“题海战”,还能激活学生内在的学习动力,深化对知识的理解,建构科学的知识体系,进而培养学生的思维能力和自主学习能力.

2问题驱动式教学

问题驱动式教学是一种以问题的探索、解决以及知识的应用为主的教学,它强调把学习设置到复杂的、有意义的问题情境中,通过让学生合作解决真实性问题, 来学习隐含于问题背后的科学知识,形成解决问题的技能,并形成自主学习的能力.与其它教法相比,其实质是在教学过程中要紧紧围绕问题,以问题为主线贯穿课堂教学的过程,引导学生开展合作解决问题,并在巩固迁移、拓展延伸中再生问题,有效地培养学生的问题解决能力和学习能力.由此可见,问题驱动式教学充分体现了学生的主体地位,有效激发了自主学习的主动性和积极性,发展有效的问题解决技能、自主学习和终生学习的技能,进而提高课堂教学效率.那么,作为问题驱动式的复习课教学,主要将概念、规律渗透到问题中,以问题解决的方式开展教学.这样的复习教学不是简单知识点的重复,而是对知识点重新组织和运用,让学生在问题的解决中辨析疑难知识点,建构完整的知识结构体系,进而发展智力、培养技能,提高思维能力和问题解决能力.因此,结合教学实践,笔者以牛顿第二定律复习课教学为例,谈谈问题教学在复习课中的运用.

3问题驱动式教学的课例

牛顿运动定律是整个力学知识的重点内容之一,内容较多.而解决动力学的两类基本问题是本章的核心知识,也是考试的重点和难点.为了有效复习牛顿第二定律的应用问题如图1,先将学生置于一般化的问题情景中,引导他们自主解决问题.在解决问题过程中,注重引导他们从解决变式问题中归纳出解决问题的基本方法.然后在此基础上,从生活场景中提炼出物理问题,让学生学会建构物理模型,并运用基本方法、技能加以解决,让他们在解决问题的过程中得到思维的培养和能力的提升.

例1质量为m的物体在外力F作用下沿水平面做加速运动如图2所示.

问题1若水平面光滑,求物体在以上三种情况,其加速度分别为多大?

问题2若水平面粗糙,动摩擦因数为μ,则物体的加速度分别为多大?

问题3在以上三种情况中,若其作用在物体上的外力F大小相等,则哪种情况下的加速度大呢?

问题4在我们实际生活中,有哪些情景跟上面的实例相似?能否结合上面的结论,谈谈生活中拉购物车与推购物车有何体会?

变式如图3,设拖把头的质量为m,拖杆质量可忽略;拖把头与地板之间的动摩擦因数为常数μ,重力加速度为g,某同学用该拖把在水平地板上拖地时,沿拖杆方向推拖把,拖杆与竖直方向的夹角为θ.若拖把头在地板上以加速度a向前移动,则推拖把力的大小?

设置以上问题让学生思考,先回答前两问题,在回答中引导他们从求解过程中提炼出求解加速度的基本步骤:第一步,先确定研究对象;第二步,对研究对象进行受力分析画出物体受力图;第三步,建立坐标系,根据牛顿第二定律列方程并求解;上述的一题多问是拓宽思路的先导,使设问逐渐加深,引导思维逐渐深化,有效地培养学生思维的深刻性.再通过问题3、4的引导,让学生学习知识并达到了由此及彼、举一反三的目的,对牛顿第二定律运用的掌握变得更加容易.最后通过设置“拖把拖地”物理问题情境,将学生引入生活情境的探究中,激发学生学习的兴趣,培养学生把生活情境转化为物理模型的意识和能力,从而提高将物理知识应用到实际生活中的能力.

例2如图4所示,在一辆无限长的小车上,有质量分别为m1和m2的两个小物块(m1m2)随车一起向右匀速运动.设两滑块与小车间的动摩擦因数均为μ,其它阻力不计,当车突然停止, 问:两滑块一定会相碰吗?

问题1若μ=0,两滑块一定会相碰吗?为什么?

问题2若μ≠0,则两滑块在接触面上的加速度分别为多少?

问题3结合问2,思考质量不同的物体沿同一粗糙水平面自由滑行,则其加速度有何特点呢?

问题4若μ≠0,那么题中的两滑块一定会相碰吗?为什么?

问题5结合本题,你能否说说牛顿第一定律的内容是什么?牛顿第二定律的内容是什么?牛顿第一定律是不是牛顿第二定律的特例呢?

当接触面光滑时,则物体不受力,是用牛顿第一定律来解释;若有摩擦情况下,需用第二定律来求解,因此这两种情况的分析角度完全不同.本题的训练有助于学生深刻理解牛顿第一定律与牛顿第二定律的内涵即牛顿第一定律指出改变物体运动状态才需要力即定性定义了力的概念,而第二定律是在此基础上进一步指出在力的作用下物体的运动是如何改变的.另外,牛顿第二定律是关于个别物体因果性的规律,而牛顿第一定律却与个别物体的因果性无关,它是存在之状态的表述,与特定的时间无关、无瞬时性的.所以第一定律不是第二定律的特例,它和第二定律从互相独立又互相补充,从不同的角度共同揭示着物体运动的规律.通过解决以上这些问题,加深对物理规律和过程的理解,提高应变能力,达到举一反三、触类旁通的效果.

问题6若质量不同的物体沿同一粗糙斜面自由滑行,则其加速度又有何特点呢?

变式小孩从滑梯上滑下的运动可看作匀加速直线运动.质量为M的小孩单独从滑梯上滑下,加速度为a1;该小孩抱着一只质量为m的小狗再从滑梯上滑下,加速度为a2,则加速度为a1和a2的关系如何?

通过追问进行变式训练,避免了学生在解题过程中机械套用公式的弊端,对学生分析问题、解决问题的能力提出了更高的要求.尤其是以实际生活为背景材料设计一系列能体现物理规律的实践活动,能使学生从亲身感知中体会物理规律的具体内容,有利于学生深化理解物理规律的本质,掌握物理思维方法,更为重要的是能激发学生的问题意识,培养学生的知识迁移能力和发散思维能力.

例3如图5,把一个质量是2 kg的物块放在水平面上,用12 N的水平拉力使物体从静止开始运动,物块与水平面的动摩擦因数μ为0.5,物块运动5 s末撤去拉力,g取10 m/s2.求: (1)拉力撤去之前和撤去拉力后物体加速度分别为多少? (2) 5秒末的速度为多少? (3)物体运动的总位移为多大?

问题1物体在整个过程中做什么运动呢?

问题2可将物体的运动过程分几个过程分析?

在问题1、2的启发下,学生基本能用公式法顺利解答出本题 (解答过程略),但在解题过程中书写公式凌乱,缺乏连贯性.

问题3学生2解题的结果是正确的,但在解题书写过程有没有需要完善的地方呢?

大家一起讨论交流,得出本题规范解题的书写格式并将之板书在黑板上.从解题过程中提炼出一般规范解题的内容为画出必要的示意图,写出必要的文字说明、重要的方程式及演算步骤,并对解题结果要作适当的说明和讨论.同时强调今后解题必须要规范,规范解题有助于养成良好的学习习惯,提高思维能力.

问题4结合上述解题过程,能否说出解答这类问题的一般思路是什么?

在上述解题过程中总结归纳出解决动力学的解题步骤:第一步,先确定研究对象;第二步,对研究对象进行受力分析画出物体受力图或运动情况分析画出运动过程图;第三步,利用牛顿第二定律或运动学公式求加速度;第四步,利用运动学公式或牛顿第二定律列方程求解并讨论.

问题5本题除用公式法外,还有其他求解方法吗?比如能否利用v-t图象来求解呢?

问题6对于这两种解题方法,你们有何启发呢?

解法二图象法解题相对直观简单;解法一公式法比较复杂,所涉及的公式比较多.比较这两种解法,图象法能避免复杂的运算过程,直观描述物理过程,鲜明的揭示出物理量之间的关系,从而能准确而快捷地得出正确结论.解题中灵活运用图象法能使复杂的问题转化为简单的问题,起到化繁为简、化难为易的功效,不仅为快捷解题提供便利,更为培养思维品质开辟了途径.另外,处理多过程问题时,求解加速度改变时的瞬时速度为前后过程的联系量是解决问题的突破口.

通过例3的一题多解,让学生体会从多层次,多角度思考问题,活跃解题思路,开阔视野,锻炼思维的敏捷性,提高思维能力和灵活运用各种知识解决问题的能力.这种训练是培养学生思维品质的灵活性的好方法,使学生熟练而灵活地运用物理知识、方法去解决实际问题.

变式如图6所示,水平放置的传送带以速度v=2 m/s向右运行,现将一小物体轻轻地放在带的A端,物体与带之间的动摩擦因数μ=0.2,若A端与和B端相距4 m,则物体由A端到B端的时间和物体到B端速度分别是多少?(g取10 m/s2)

以传送带为情景的问题是典型的多过程问题,但物体在传送带上的运行时,其物理过程较复杂,学生往往由于分析不透彻,对物体所受的摩擦力难以把握.针对这种情况,可以引导学生根据已有知识对此进行受力分析和运动分析,找出运动过程中起重要作用的滑动摩擦力因素及有关条件即两者相对静止,从而确定物体先在皮带的带动下做匀加速运动,当物体的速度增到与传送带速度相等后,与皮带一起做匀速运动.当然本题的第2、3问用v-t 图象法求解更简单、快捷.“传送带”问题既能训练学生把复杂的问题分解为几个简单的问题逐步处理,又能联系科学、生产和生活实际,从而可以不断提高知识的迁移和应用的能力.

综上所述,在问题驱动式复习课堂中,通过创设问题串情景,引导学生探索问题的引申、拓展、推广等,这样既有利于学生加深理解和系统掌握所学过的知识,建构科学的知识体系,又有利于体验一题多变、一题多解,甚至让他们从实际生活中体会物理规律的具体内容,培养发散思维能力和综合运用知识解决问题的能力.同时,以问题的探索、解决及知识的应用为主线的复习课堂,一般采用交流、研讨式进行教学,在教师与学生之间、学生与学生之间交叉交流中,不仅活跃了沉闷的课堂气氛,而且对强化学生的问题意识和训练学生的物理思维都具有积极的推动作用,从而提高课堂复习效率