朱建武

(如東縣馬塘中學(xué),江蘇 如東 226201)

當(dāng)下高中物理課堂教學(xué)目標(biāo),可認(rèn)為由“知識(shí)方法、關(guān)鍵能力、核心素養(yǎng)”3個(gè)層面進(jìn)階式構(gòu)成．讓學(xué)生理解掌握高中物理的必備基礎(chǔ)知識(shí)和基本思想方法,這是教學(xué)目標(biāo)的“方法層面”;在“方法層面”基礎(chǔ)上,培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生的關(guān)鍵能力,進(jìn)階達(dá)到教學(xué)目標(biāo)的“能力層面”;在“方法、能力層面”基礎(chǔ)上,培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng),進(jìn)階達(dá)到“素養(yǎng)層面”．3層面進(jìn)階式課堂教學(xué)目標(biāo),是相互依存、逐層提升的有機(jī)統(tǒng)一體．知識(shí)方法、關(guān)鍵能力、核心素養(yǎng)都是不可分離的．尤其“培養(yǎng)關(guān)鍵能力”,處于“掌握知識(shí)方法”與“發(fā)展核心素養(yǎng)”的中間,既是必不可少的臺(tái)階,也是承前啟后的橋梁．因此,通過竭力培養(yǎng)學(xué)生學(xué)好物理所必備的兩種基本能力,一是化難為易,二是舉一反三,進(jìn)而扎實(shí)培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)知、合作、創(chuàng)新等方面的關(guān)鍵能力.這成為大力推舉課堂教學(xué)目標(biāo)向“素養(yǎng)層面”圓滿進(jìn)階的重要舉措．

1 啟發(fā)、鋪墊,指引探究,培養(yǎng)學(xué)生化難為易的能力

學(xué)生分析解決物理疑難問題,既需要教師啟發(fā)思路、鋪設(shè)臺(tái)階,又要指引學(xué)生主動(dòng)思考、合作探究,通過鋪墊、分解或轉(zhuǎn)化,使復(fù)雜、繁難的問題變得明朗、簡(jiǎn)易．培養(yǎng)學(xué)生處理物理問題善于化難為易的能力,既能促進(jìn)認(rèn)知、合作、創(chuàng)新等關(guān)鍵能力融合發(fā)展,也必然推動(dòng)學(xué)生物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任等物理學(xué)科核心素養(yǎng)的提升．

圖1

現(xiàn)以2011年江蘇高考物理試卷第9題為例,探討如何培養(yǎng)學(xué)生化難為易的能力．

原題.如圖1所示,傾角為α的等腰三角形斜面固定在水平面上,一足夠長的輕質(zhì)綢帶跨過斜面的頂端鋪放在斜面的兩側(cè),綢帶與斜面間無摩擦．現(xiàn)將質(zhì)量分別為M、m(M>m)的小物塊同時(shí)輕放在斜面兩側(cè)的綢帶上．兩物塊與綢帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)相等,且最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力大小相等．在α角取不同值的情況下,下列說法正確的有

(A) 兩物塊所受摩擦力的大小總是相等.

(B) 兩物塊不可能同時(shí)相對(duì)綢帶靜止.

(C)M不可能相對(duì)綢帶發(fā)生滑動(dòng).

(D)m不可能相對(duì)斜面向上滑動(dòng).

啟發(fā)、探究1.

提出問題:可以用來參考、比較的常見模型是什么?其研究方法及規(guī)律結(jié)論是什么?

互動(dòng)討論:質(zhì)量為m的小物塊輕放在傾角為α的固定斜面上,物塊與斜面間動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,認(rèn)為最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力大小相等,小物塊將會(huì)出現(xiàn)什么運(yùn)動(dòng)狀態(tài)?分析小物塊的受力情況和初始狀態(tài),有以下規(guī)律結(jié)論:當(dāng)mgsinα>μmgcosα,即tanα>μ時(shí),小物塊從靜止開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng),應(yīng)用牛頓第二定律F合=ma求得下滑加速度為a=g(sinα-μcosα);當(dāng)mgsinα≤μmgcosα,即tanα≤μ時(shí),小物塊靜止不動(dòng)．

教學(xué)意圖:回想常見模型的研究方法及規(guī)律結(jié)論,便于相關(guān)知識(shí)方法、思路技巧、規(guī)律特點(diǎn)在新的問題情景中能順利遷移和運(yùn)用．

知識(shí)方法是培養(yǎng)和發(fā)展認(rèn)知能力的根本,脫離了必備的基礎(chǔ)知識(shí)和基本思想方法,培養(yǎng)任何能力都會(huì)落空．

啟發(fā)、探究2.

提出問題:新情景與老模型有哪些區(qū)別?怎么分析處理?發(fā)現(xiàn)了什么?

互動(dòng)討論:開始認(rèn)為只有兩個(gè)小物塊是研究對(duì)象,再發(fā)現(xiàn)必然要以“輕質(zhì)綢帶”為研究對(duì)象,分析其受力特征和運(yùn)動(dòng)特性．輕質(zhì)綢帶的質(zhì)量m=0,根據(jù)牛頓第二定律F合=ma,它所受合力必定為0,而對(duì)它的加速度a沒有任何限制要求,表明它的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可以是任意的加速、減速或勻速．可以肯定,綢帶受到兩個(gè)小物塊的摩擦力一定是大小相等、方向“相反”的(斜面頂端相當(dāng)于光滑的定滑輪,僅改變綢帶上張力方向);綢帶上張力處處相等．

教學(xué)意圖:對(duì)第3個(gè)特殊研究對(duì)象“輕質(zhì)綢帶”,按照運(yùn)動(dòng)與力的關(guān)系的思想觀念,深刻揭示出“綢帶合力為0”這一隱含條件,確認(rèn)選項(xiàng)(A)是正確的．

面對(duì)新的問題情景,既能知識(shí)方法、技能技巧有選擇遷移,又能具體問題具體分析,發(fā)現(xiàn)新的規(guī)律本質(zhì),有效錘煉了學(xué)生的創(chuàng)新能力．

啟發(fā)、探究3.

提出問題:在α角取不同值的情況下,3個(gè)研究對(duì)象可以出現(xiàn)怎樣的運(yùn)動(dòng)狀況?

教學(xué)意圖:以臨界狀態(tài)為突破口,分α角不同取值范圍,對(duì)3個(gè)研究對(duì)象的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)先大膽假設(shè)、再嚴(yán)密求證,使原來匪夷所思的真實(shí)情形逐次水落石出、清晰可辨．

學(xué)生經(jīng)常全身心投入于互動(dòng)討論、合作探究之中,不僅培養(yǎng)了學(xué)生化難為易破解問題的關(guān)鍵能力,而且滋養(yǎng)了學(xué)生迎難而上追尋問題“真相”的科學(xué)精神．

2 巧變、設(shè)障,激發(fā)探究,培養(yǎng)學(xué)生舉一反三的能力

目前高中生學(xué)物理較普遍的狀況是,一聽就懂、一點(diǎn)就通、一做就錯(cuò)、一考就糟．究其原因有,平時(shí)習(xí)題教學(xué)中問題模式單一,所用例題、習(xí)題一成不變,課上缺少巧妙設(shè)障、立意創(chuàng)新的變式訓(xùn)練和討論,學(xué)生沒有舉一反三的習(xí)慣和能力．

現(xiàn)以分析斜面上的平拋運(yùn)動(dòng)為例,探討如何培養(yǎng)學(xué)生舉一反三的能力．

變式、探究1.

圖2

提出問題:如圖2所示,在斜面上以不同的初速度水平拋出的小球,落點(diǎn)都仍在斜面上,不計(jì)空氣阻力,你能發(fā)現(xiàn)小球的運(yùn)動(dòng)存在哪些規(guī)律特征?

圖3

針對(duì)訓(xùn)練:如圖3所示,在傾角為θ的斜面上,從A、B、C3點(diǎn)分別以不同初速度水平拋出一只小球,均落在斜面上的D點(diǎn)．測(cè)得AB、BC、CD長度之比為5∶3∶1,則A、B、C3處拋出的3個(gè)小球

(A) 運(yùn)動(dòng)時(shí)間之比為1∶2∶3.

(B) 落在斜面上時(shí)速度方向平行.

(C) 初速度大小之比為3∶2∶1.

(D) 運(yùn)動(dòng)軌跡可能在空中相交.

求解、交流:運(yùn)用有關(guān)規(guī)律結(jié)論,3個(gè)小球合位移的大小之比為9∶4∶1,則初速度大小之比為3∶2∶1,運(yùn)動(dòng)時(shí)間之比也如此,選項(xiàng)(B)、(C)正確．

教學(xué)意圖:把平拋運(yùn)動(dòng)變式到在斜面上進(jìn)行,引導(dǎo)學(xué)生去主動(dòng)探究,由此及彼、環(huán)環(huán)相扣,發(fā)現(xiàn)了一連串新規(guī)律,并及時(shí)巧解了相關(guān)的較難題．

創(chuàng)設(shè)新情景、變換新條件,讓學(xué)生親歷規(guī)律的探究、發(fā)現(xiàn)過程,通過舉一反三,使學(xué)生體驗(yàn)到智慧大爆發(fā),像親自挖掘礦藏探尋到一個(gè)個(gè)珍寶,領(lǐng)略了主動(dòng)學(xué)習(xí)的樂趣,提升了科學(xué)探究的能力．

變式、探究2.

圖4

提出問題:如圖4所示,水平地面有一傾角為θ=30°、高為h的斜面,從斜面最高點(diǎn)A將一個(gè)小球沿水平方向拋出,不計(jì)空氣阻力,重力加速度為g. 若小球剛能落在水平地面上,則小球從拋出到離開斜面的距離最大時(shí),經(jīng)歷的時(shí)間是多少?

教學(xué)意圖:精心改變題設(shè)條件,強(qiáng)化思想方法的正確理解和靈活運(yùn)用．在變式中設(shè)置障礙或陷阱,逐步提升舉一反三解析問題的難度,迫使學(xué)生認(rèn)知、合作、創(chuàng)新等方面的關(guān)鍵能力得到有效鍛煉．

為能提高物理教學(xué)質(zhì)量,必須培養(yǎng)學(xué)生善于化難為易、舉一反三處理問題的能力,這是物理教學(xué)界幾十年來的重要共識(shí)．竭力培養(yǎng)學(xué)生這兩種“有草根味但很接地氣”的基本能力,從根本上扎實(shí)培養(yǎng)學(xué)生的認(rèn)知能力、合作能力、創(chuàng)新能力等關(guān)鍵能力,進(jìn)而大力推舉物理課堂教學(xué)朝著“培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)”的教學(xué)目標(biāo)圓滿進(jìn)階．