李 威

(江陰市祝塘中學(xué)　江蘇 無錫　214415)

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高中物理“問題驅(qū)動課堂”的有效建構(gòu)
——以“功”的教學(xué)實踐為例

李 威

(江陰市祝塘中學(xué)江蘇 無錫214415)

“問題驅(qū)動”是以問題為“導(dǎo)航”，通過環(huán)環(huán)相扣、步步深入的“問題鏈”，引導(dǎo)學(xué)生主動參與、積極思維、樂于探究，在分析、解決問題的過程中實現(xiàn)學(xué)習(xí)目標的高效達成．有效建構(gòu)高中物理“問題驅(qū)動課堂”，應(yīng)該著力于問題的精心設(shè)計、問題情境的創(chuàng)設(shè)、有效的合作交流和實時的激勵性評價．

問題驅(qū)動問題驅(qū)動課堂建構(gòu)高中物理

“問題驅(qū)動課堂”是指在課堂教學(xué)過程中，教師通過問題的精致設(shè)計、有序呈現(xiàn)和精心組織，高效展開教學(xué)活動，引導(dǎo)學(xué)生通過系列問題的解決意義構(gòu)建新的知識、規(guī)律的課堂．

在一次全市物理公開課教學(xué)研討中，筆者嘗試運用了“問題驅(qū)動教學(xué)法”，課堂教學(xué)效果很好，受到了與會專家和同行的一致好評．這節(jié)課由11個問題組成了環(huán)環(huán)相扣的“問題鏈”，結(jié)合備課、上課、評課和教后反思，筆者對這11個問題進行了重新梳理、深度解讀：運用“問題驅(qū)動教學(xué)法”，有效構(gòu)建“問題驅(qū)動課堂”，可以將學(xué)生引入到問題之中，喚起學(xué)生解決問題的需要，增強學(xué)生學(xué)習(xí)物理的內(nèi)在動力，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)、分析、解決問題的能力，促使學(xué)生有效地對所學(xué)知識的意義建構(gòu)，切實提高課堂教學(xué)效率．

教學(xué)過程(主要片段及環(huán)節(jié))如下.

1　運用生活情境創(chuàng)設(shè)問題

案例1：播放視頻：奧運會賽場，跳水運動員郭晶晶在3m板上跳水，跳離板上升一段距離后，下降并以優(yōu)美的動作落入水中．

問題1:你能從動力學(xué)角度分析郭晶晶的運動過程嗎?

問題2:你能從能量角度分析郭晶晶的運動過程嗎?

問題設(shè)計解析：奧運賽場情境導(dǎo)入新課，能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，提出這兩個問題能訓(xùn)練學(xué)生的觀察分析能力．根據(jù)必修1學(xué)過的動力學(xué)知識，學(xué)生很容易分析出上升和下降過程中的運動特點(上升過程減速，下降過程加速)；依據(jù)初中已有的能量知識，學(xué)生能順利分析出上升和下降過程能量轉(zhuǎn)化的方向(上升過程動能轉(zhuǎn)化為重力勢能，下降過程重力勢能轉(zhuǎn)化為動能)．學(xué)生順利解決這2個問題后，教師適時鼓勵學(xué)生，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，順勢導(dǎo)入課題“功”．

案例2:播放郭晶晶在日常訓(xùn)練時的3個片段視頻：為了訓(xùn)練平衡能力, 郭晶晶兩手分別平舉著啞鈴，站在那里不動，站立20min；然后平舉著啞鈴水平移動20m，感覺很累，把啞鈴扔到地上，啞鈴在地上滾動好長一段距離．

問題3:郭晶晶兩手分別拿著啞鈴平舉站在那里不動，站立10min，她累嗎？她對啞鈴是否做了功？

問題4:郭晶晶拿著啞鈴水平移動20m，她對啞鈴是否做了功？

問題5:郭晶晶把啞鈴扔到地上，啞鈴在地上滾動過程中，她對啞鈴是否做了功？

在學(xué)生思考以上3個問題時，讓一個學(xué)生參與真實的類似郭晶晶的情境體驗，其他學(xué)生注意觀察這位同學(xué)的反應(yīng)：讓這位同學(xué)兩臂伸直，雙手平舉，端著一個自己坐的凳子，在講臺旁邊站立20s，再讓他從教室的一端走到另一端，快結(jié)束時這位學(xué)生太累了，凳子從手中滑落，在地上滾動一小段距離．這時教師問他以上3個問題．

問題設(shè)計解析：這3個問題來源于生活情境，學(xué)生會感到很親切，將這3個問題融入真實的學(xué)生體驗中，學(xué)生會更加感興趣．參與體驗的學(xué)生根據(jù)自己的體驗感覺很累，回答自己做了“功”，教師再做一個總結(jié)說：“其實，你勞而無功”，這肯定會引發(fā)其他同學(xué)的再思考、再討論，更激發(fā)學(xué)生進一步分析問題的愿望．

根據(jù)建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論，學(xué)生自己也有過類似的經(jīng)歷，生活經(jīng)驗和物理知識充分碰撞，必然促成知識規(guī)律的重新構(gòu)建．教師要引導(dǎo)學(xué)生討論：為什么“勞而無功”？日常生活中所說的“工”與物理學(xué)中的“功”的區(qū)別？教師引導(dǎo)學(xué)生進行總結(jié)、交流，促成學(xué)生知識的自主構(gòu)建：做功的兩個必要因素是“力的作用和物體在力的方向上發(fā)生位移”．功的概念教學(xué)目標順利達成．

2　運用知識的遷移創(chuàng)設(shè)問題

案例3:

問題6:物體在水平恒力F的作用下水平向右行駛，行駛的位移為l，如圖1所示，求在這個過程中力F，重力和支持力對物體做的功分別是多少？

圖1

問題設(shè)計解析：功的概念建立后，功的計算順理成章的提上日程,即運用知識的遷移創(chuàng)設(shè)生成新的問題6，解決問題6，強化了學(xué)生對功的概念的理解；同時為力和位移不在同一條直線上的功的計算埋下伏筆．

案例4:

問題7:物體在恒力F的作用下水平向右行駛，恒力F與水平方向夾角為α角，行駛的位移為s，如圖2所示，求在這個過程中力F做的功是多少？

圖2

問題設(shè)計解析：與問題6相比，力F改變了方向即知識再遷移生成新的問題，學(xué)生有耳目一新的感覺，學(xué)生的探究欲望被點燃，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)過力的分解知識，將F沿位移方向和垂直于位移方向分解，垂直于位移方向的分力Fsinα不做功，沿位移方向的分力Fcosα做的功為W1=Fcosα×s；所以，恒力F做的功為W= W1=Fscosα；順勢遷移，引導(dǎo)學(xué)生思考，如果把位移沿力的方向和垂直于力的方向分解，結(jié)果如何？學(xué)生也會很好奇，學(xué)生解決問題的需要被喚起，產(chǎn)生分析問題的動力．最終2次探究結(jié)果是相同的，這樣就得到了恒力功的一般表達式W=Fscosα．教師引導(dǎo)學(xué)生理解公式：

(1)功等于力的大小、位移大小、力的方向與位移方向夾角的余弦的乘積;

(2)功等于力與力的方向上位移的乘積;

(3)功等于位移方向的力與位移的乘積，這3種說法是等效的．補充說明功是標量，功的單位．

案例5:

問題8:如圖3所示，物體在恒力F的作用下，在水平方向運動，通過的位移s=1m，F(xiàn)與水平方向的夾角α=30°，F(xiàn)=5N,求這3種情況下力F對物體做的功分別是多少？

圖3

問題設(shè)計解析：功的通用計算公式推導(dǎo)出來后，它的應(yīng)用自然提到日程上來，問題8其實是問題7的各種變式，多數(shù)學(xué)生會想：這些變化又會帶來什么新奇的知識呢？此時，教師讓3位學(xué)生到黑板上做．帶著好奇心，帶著解決問題的任務(wù)，每位學(xué)生繼續(xù)前行．學(xué)生做完后，教師引導(dǎo)學(xué)生對比分析黑板上的解題結(jié)果，學(xué)生會驚訝的發(fā)現(xiàn)：竟然有兩個結(jié)果是負的．新的問題(即正負功問題)立刻生成并擺到每位同學(xué)面前，學(xué)生此時又有新的學(xué)習(xí)需要被喚起，帶著強烈的學(xué)習(xí)動機去探究這個問題．教師此時順勢引導(dǎo)學(xué)生從以下幾個方面探究：

(1)根據(jù)功的公式分析W=Fscosα

(2)從動力學(xué)角度分析

力F阻礙物體前進時，對物體做負功；力F推動物體加速前進時做正功，可以理解為動力做正功，阻力做負功．

(3)從能量角度分析

力F對物體做正功，物體動能增加；力F對物體做負功，物體動能減少；功的正負代表能量轉(zhuǎn)化的方向．

從物理回歸生活，回到開始引入新課的視頻和當時分析的結(jié)論，引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合正負功知識再次分析：郭晶晶離開跳臺后，阻力忽略不計，只受重力；上升階段：速度減小，重力是阻力，重力做負功，重力勢能增加，動能減少即動能轉(zhuǎn)化為重力勢能；下降階段：速度增加，重力是動力，重力做正功，重力勢能減少，動能增加即重力勢能轉(zhuǎn)化為動能．引導(dǎo)學(xué)生歸納總結(jié)：功是標量，但有正負，功的正負不表示做功的多少，表示做功的力的作用效果和能量轉(zhuǎn)化的方向．

3　運用知識的發(fā)散創(chuàng)設(shè)問題

案例6:

問題9：如圖4(a)，物體在恒力F的作用下，由靜止開始在水平方向運動，物體質(zhì)量m=1kg，物體與地面的動摩擦因數(shù)μ=0.25，斜面傾角α=37°，求物體通過2m位移過程中，

(1)各個力對物體做的功？

(2)合力對物體做的功？

問題10：如圖4(b)，物體從粗糙斜面自由下滑，物體質(zhì)量m=1kg，物體與斜面的動摩擦因數(shù)μ=0.25，斜面傾角α=37°，求物體沿斜面下滑2m過程中，

(1)各個力對物體做的功？

(2)合力對物體做的功？

圖4

問題設(shè)計解析：問題9是在問題8第2幅圖的基礎(chǔ)上延伸，問題10是功的公式應(yīng)用的拓展變式，表面上看還是功的公式的應(yīng)用，學(xué)生不會感覺到什么異樣，實則為下一個教學(xué)目標埋下伏筆；可以分別叫兩位同學(xué)到黑板上作答．此時，課堂時間已經(jīng)過去大半，學(xué)生比較疲倦，注意力很難集中，教師可以贊揚剛才學(xué)生在解決問題8過程中所表現(xiàn)出來的聰明才智、敏銳的觀察力、善于表達的口才等，讓學(xué)生獲的充分的自我效能感，感受到成功的喜悅．這時，又有新的問題、新的任務(wù)驅(qū)動著每一位同學(xué)繼續(xù)前行．學(xué)生做完后，教師點評學(xué)生在解決問題過程中存在的優(yōu)點和不足之處，然后引導(dǎo)學(xué)生對比分析兩個問題的解題過程，繼續(xù)探究：各個力做功與合力做功之間是否有聯(lián)系，有什么聯(lián)系？學(xué)生自由討論，積極主動構(gòu)建新知識．水平面(問題9)和斜面(問題10)兩種情況下都得出相同的結(jié)論．這時，教師引導(dǎo)學(xué)生歸納總結(jié)總功的計算方法：總功等于各個力對物體做功的代數(shù)和，也等于合力對物體做的功．

4　運用學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗創(chuàng)設(shè)問題

案例7:

問題11：通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，你有哪些收獲？你還有哪些疑問？

問題設(shè)計解析：這個問題是對本節(jié)課所學(xué)知識進行總結(jié)梳理，可以讓學(xué)生自由討論，在討論過程中，有思維方法的研究，有知識規(guī)律的理解，有物理學(xué)思想的碰撞，有同伴間的合作交流，各種能力在這個過程中都能得到進一步提升．教師再讓小組代表發(fā)言，小組間相互補充完善，最終完成本節(jié)課知識的歸納、總結(jié)．

著名科學(xué)方法論學(xué)者源普爾認為：“正是問題激發(fā)我們?nèi)W(xué)習(xí)，去發(fā)展知識，去實踐，去觀察．”就物理“問題驅(qū)動課堂”而言，發(fā)現(xiàn)、提出問題是主體，分析、解決問題是目標，激勵評價、有效反思是保障．以此為“綱”，物理“問題驅(qū)動課堂”的有效建構(gòu)才能真正實現(xiàn)“軟著陸”．在具體實施的過程中，需要注意以下幾個方面：

(1)教師要認真研讀教材、教參，精準定位課堂教學(xué)的重點、難點，準確把握學(xué)生的實際，善于對各種課堂教學(xué)資源進行有效的篩選、整合，引導(dǎo)學(xué)生積極、主動參與系列問題的設(shè)計以及問題情境的創(chuàng)設(shè)．問題的設(shè)計要充分彰顯物理新課程的三維目標，表述簡約、清晰，上掛下聯(lián)，遞進分明；

(2)積極營造最適合學(xué)生提出、分析、解決問題的課堂氛圍，教師要善于走進學(xué)生，融入學(xué)生群體，傾心聆聽不同層次學(xué)生的聲音，善于發(fā)現(xiàn)、抓住生成性問題，努力做到“收”“放”自如，促進學(xué)生積極的學(xué)，深入的學(xué)，智慧的學(xué)，快樂的學(xué)；

(3)注重師生的多向互動，在平等、合作、交流中，師生動腦、動口、動手、動情、動心，相互理解、相互悅納、相互支持，催化學(xué)習(xí)共同體的有效生成，實現(xiàn)師生生命的共同成長；

(4)積極發(fā)揮激勵性評價的作用．評價是為了激勵、促進和發(fā)展，真正有效的互評、組評、師評，都應(yīng)本著公正、民主、個性和人性，以激勵為立足點，著力培育學(xué)生的思維方式、積極情感、行為習(xí)慣、良好德性和價值取向等，為學(xué)生的終生發(fā)展奠定基礎(chǔ)．

1國家教育部.普通高中物理課程標準(實驗).北京：人民教育出版社，2003(04)

2張雅軍.建構(gòu)主義指導(dǎo)下的自主學(xué)習(xí)理論與實踐.武漢：華中師范大學(xué)出版社，2012(06)

3褚智偉.高中物理實施“問題驅(qū)動課堂”的教學(xué)策略.中學(xué)物理，2011(27)

4閆增寧.實施“問題驅(qū)動課堂”的教學(xué)策略.理科考試研究，2012(24)

5余文森,林高明.經(jīng)典教學(xué)法50例.福州：福建教育出版社，2010

2016-05-03)