陳英

（常州市北郊高級中學）

基于“問題生成與解決”的習題課探究
——一道能量相關試題的解答

陳英

（常州市北郊高級中學）

問題意識是創(chuàng)新精神、創(chuàng)新能力培養(yǎng)的基石。善于發(fā)現(xiàn)或提出問題是創(chuàng)新人才的主要標志。科學始于觀察，思維源于問題，物理學習應是在教師引導下自主學習的過程，應注意物理問題的生成與解決，讓學生積極參與、勤于思考，做到真正意義上的發(fā)現(xiàn)問題和解決問題。

筆者有幸參加常州市教育科學“十二五”規(guī)劃課題“基于問題生成與解決的物理課堂教學研究”的相關工作。2008江蘇高考模式走到今天，物理學科在高三的復習時間大為減少，但要求不低，復習內(nèi)容不減，試卷題量不變，難度沒有明顯下降，這就需要提高復習備考的效率，而基于“問題生成與解決”的物理課堂教學研究，有助于高三復習課效率的提高。本文結(jié)合高三一輪復習中一道能量相關試題的解決，略談一些對“問題生產(chǎn)與解決”的課堂認識和感受。

［2015東臺］如圖所示，裝置的左邊AB部分是長為L1=1m的水平面。一水平放置的輕質(zhì)彈簧左端固定并處于原長狀態(tài)；裝置的中間BC部分是長為L2=2m的水平傳送帶，它與左右兩邊的臺面等高，并能平滑對接，傳送帶始終以v=2m/s的速度順時針轉(zhuǎn)動；裝置的右邊是一個光滑的曲面，質(zhì)量m=1kg的小滑塊從其上距水平臺面h=1m的D處由靜止釋放，滑塊向左最遠到達O點，OA間距x=0.1m，并且彈簧始終處在彈性限度內(nèi)。已知物塊與傳送帶及左邊水平面之間的摩擦因數(shù)μ=0.25，取g=10m/s2。

（1）求彈簧獲得的最大彈性勢能？

（2）求滑塊再次回到右邊曲面部分所能到達的最大高度；

（3）若滑塊質(zhì)量m＇=2kg，求滑塊到達O點的速度。

對此題第一問的解答過程具體如下：

教師：對滑塊從D到O應用動能定理mgh-μmg（L1+L2-x）+w彈=0，解得w彈=-2.75J，故EP=2.75J。

教師：能否利用能量守恒的觀點來解決此問？

學生1：可以，對滑塊從D到O由能量守恒定律得EP=mgh-μmg（L1+L2-x），解得EP=2.75J。

教師：μmg（L1-x）是滑塊從B到O過程中產(chǎn)生的熱量，那么μmgL2是否為滑塊在通過傳送帶時產(chǎn)生的熱量？

學生2：是的。

教師：我們之前學習過Q=f·x相，很明顯此過程相對位移不是L2，那是否應該重新計算此階段產(chǎn)生的內(nèi)能？是不是這個計算熱量的公式錯了呢？

學生3：集體疑惑，愁眉苦臉狀！

教師：大家先把這個問題放一放，現(xiàn)在請大家求一下滑塊通過傳送帶過程中驅(qū)動傳送帶的電動機額外消耗的電能。

（3分鐘之后）

教師：我們請一位同學起來講一下他的解決思路。

學生4：老師，我還沒有思路，但我想問為什么電動機會額外消耗電能呢？

教師：因為電動機驅(qū)動傳送帶本身就要消耗電能，現(xiàn)在滑塊沖上傳送帶，增加了阻力，所以需要額外消耗電能。

教師：在滑塊通過傳送帶的過程中，除了額外消耗了電能，還有什么能量減少了？

學生4：滑塊的動能。

教師：什么能量增加了？

學生4：摩擦生熱，使得內(nèi)能增加了。

教師：那是否可以應用能量守恒求解了呢，有思路了嗎？

學生4：可以了。ΔE內(nèi)=ΔE內(nèi)+E電額。其中ΔE內(nèi)=f·x相。

教師：完全正確，具體的計算就留到課后進行。

教師：由此我們可以看出，第一，Q=f·x相沒有錯；第二，學生1提出的對滑塊從D到O由能量守恒定律得EP=mgh-μmg（L1+L2-x），結(jié)果是正確的，但表述不恰當，EP確實是增加的彈性勢能，mgh為滑塊減少的重力勢能，μmg（L1-x）是B到O過程中產(chǎn)生的內(nèi)能，但μmgL2不是滑塊通過傳送帶過程中產(chǎn)生的總內(nèi)能，只是物塊減少的機械能，這樣整個表達式就通順了。而滑塊通過傳送帶過程中產(chǎn)生的總內(nèi)能確實應該是用Q=f·x相來進行求解，這個內(nèi)能來自于物塊減少的機械能和電動機額外消耗的電能，也同樣符合能量守恒定律。

全體學生：點頭，表情輕松。

基于以上課堂實錄，筆者認為問題的生成與解決并不是簡單的線性過程，兩者往往是在學習過程中相互交織的，在解決問題的過程中生成問題，而問題生成又能促進原有問題的解決。而且課堂問題的生成不僅僅來源于學生，更可以在學生出現(xiàn)不完整、不成熟的疑問時，由教師主導進行問題的明確和提出。

其實問題的解決主要依靠學生的已有知識，如果學生能夠把他們正在學習的內(nèi)容和碰到的問題與已有的準確且相關的知識聯(lián)系起來，他們將學得更多，記得更牢，能夠解決更多的新問題。但是如何將原有知識聯(lián)系起來，遷移過來加以應用，這并不是學生天生就會的。需要靠教師來激活，有研究者發(fā)現(xiàn)提問學生一些能夠引發(fā)其回憶的細小問題，可以幫助他們利用已有知識去促進新信息的整合和保持。這些精細化提問可以顯著提高學生的學習效果。正如在以上課堂實錄中，學生4發(fā)問之后，教師的一連串精細化提問，激活了學生正確但不充分的已有知識，很好地幫助學生解決了問題。

在“問題生成與解決”的課堂教學中，教師針對產(chǎn)生的問題進行精細化的提問就顯得尤為重要，這需要教師有充分的課前準備和扎實的教學功底。當然，如果在課堂上還差一步，沒有能夠及時精準地解決生成的問題，教師在課后進行研究，再加以解決也可以，但不能因為怕不能解決和時間緊張而不去生成和解決問題。

●編輯 李建軍

常州市教育科學“十二五”規(guī)劃課題“基于問題生成與解決的物理課堂教學研究”相關成果。