陳華強
摘? ?要:“層進式問題鏈”是指圍繞某一教學目標或某一中心問題,按照一定的邏輯結(jié)構精心設計的一組有梯度的層進式問題。筆者依據(jù)教學實踐在文章中講述了復習課中的三類“層進式問題鏈”及其問題設置的一些要點,以期通過問題驅(qū)動,有效激發(fā)學生的積極性,提高復習課的效率,同時提高學生的學科素養(yǎng)。
關鍵詞:層進式問題鏈;高效;復習課堂;反電動勢
中圖分類號:G633.7 文獻標識碼:A ? ? 文章編號:1003-6148(2019)6-0055-4
基于認知主義和建構主義學習觀,學習是一個特殊的認知過程,是學習者基于已有經(jīng)驗,在情境互動中對外部環(huán)境所提供的信息進行感知、聯(lián)結(jié)、加工與內(nèi)化,進而引起原有認知、行為和情感改變的過程。因此,筆者認為高中物理復習課應該承載著三個功能:(1)聯(lián)系,即教學中應打破章節(jié)的界限,建立知識之間的內(nèi)在聯(lián)系,實現(xiàn)知識的系統(tǒng)化和結(jié)構化。(2)生成,即由已有的知識生成新知識,在應用知識過程中生成解決問題的方法。(3)發(fā)展,復習課最終的目的是發(fā)展學生的科學探究能力、思維能力,發(fā)展學生的學科素養(yǎng)。
本文所指的“層進式問題鏈”是在復習課中圍繞某一教學目標或某一中心問題,按照一定的邏輯結(jié)構精心設計一組有梯度的問題,來實現(xiàn)復習課的三個功能[1]。根據(jù)筆者的教學實踐,復習課中的“層進式問題鏈”可分為三類。
1? ? 按解題程序設置的層進式問題鏈
此類問題鏈的特點是將復雜的問題解構,細分成多個問題目標,最終指向問題解決。以2018年新課標I卷第25題第3問為例,? 試題和筆者設計的層進式問題鏈如下。
此類層進式問題鏈設置的要點是:(1)“緩坡度,小碎步”,即注意問題起點與題干的聯(lián)系,推進過程層層深入,不跳躍,注重思維的漸進性;(2)學生“已知區(qū)”和“簡單區(qū)”的問題點到即止,不作過多停留;(3)在學生“認知發(fā)展區(qū)”的問題留足時間,采用自主練習、討論、學生講解、教師點評等多種方式重點突破;(4)問題設置的邏輯結(jié)構以解決問題為準,按先后順序展開,對逆向設置的問題也可以倒逼的方式呈現(xiàn),體現(xiàn)步步逼近問題解決的層進性。
2? ? 按認知角度設置的層進式問題鏈
此類問題鏈的特點是按照分析問題的不同角度,層層深入地認識問題。筆者以教學中的一道例題為例,題目和筆者設計的層進式問題鏈如下:
實例2 如圖2甲所示,Q1、Q2為兩個固定的點電荷,其中Q1帶負電,a、b、c三點在它們連線的延長線上?,F(xiàn)有一帶負電的粒子以一定的初速度沿直線從a點開始向遠處運動經(jīng)過b、c兩點(粒子只受電場力作用),粒子經(jīng)過a、b、c三點時的速度分別為va、vb、vc,其速度-時間圖像如圖2乙所示。以下說法中正確的是( )
A.Q2一定帶正電
B.Q2的電荷量一定小于Q1的電荷量
C.b點的電場強度最大
D.粒子由a點到c點運動過程中,粒子的電勢能先增大后減小
本題是一道力電綜合問題,在設置問題時筆者首先從識圖開始,分析粒子的運動情況和受力情況。其次,從功和能的角度去分析電場力做功和各種能的變化。然后分析場源,Q1、Q2兩點電荷的電性和電量滿足什么條件?最后通過問題6和問題7半定量及定量分析該電場。
此類問題鏈的設置應體現(xiàn)認知問題角度的層進性:(1)運動分析,關注物體運動的速度、加速度、位移、時間等;(2)受力分析,強調(diào)力與運動的關系;(3)功能分析,哪些力做了功?哪些能發(fā)生了變化?強調(diào)功能的轉(zhuǎn)化和守恒;(4)場源分析,即分析場源電荷的電性和電量;(5)對場的進一步認識,包括描述電場力的性質(zhì)和能的性質(zhì)的物理量;(6)有些試題可能會涉及沖量、動量分析和電路分析;(7)應根據(jù)問題的已知條件和內(nèi)在邏輯合理安排問題鏈的順序和需要分析哪些角度。
3? ? 按知識根源設置的層進式問題鏈
此類問題鏈體現(xiàn)了對題目涉及的根源性知識由表及里、由宏觀到微觀的認識過程。筆者以教學中的一道例題為例:
實例3 有一小型直流電動機,把它接入U1=0.3 V的電路中時,電動機不轉(zhuǎn),測得流過電動機的電流為I1=0.6 A;若把電動機接入U2=3.0 V的電路中時,電動機正常工作,工作電流是I2=1.0 A,求:
(1)電動機正常工作時的輸出功率是多少?
(2)如果電動機正常工作時,轉(zhuǎn)子突然被卡住,此時電動機的發(fā)熱功率是多大?
電動機模型在人教版普通高中《物理·選修3-1》《焦耳定律》 一節(jié)的習題中會涉及到[2],如實例3,該習題強調(diào)電動機轉(zhuǎn)動和不轉(zhuǎn)動兩種狀態(tài)下電壓、電流、線圈電阻是否滿足歐姆定律,強調(diào)電功和電熱的關系。至于電動機轉(zhuǎn)動狀態(tài)下為什么電壓、電流、電阻不滿足歐姆定律,則是在人教版普通高中《物理·選修3-2》的《法拉第電磁感應定律》一節(jié)中才講到[3]。復習課應該強調(diào)知識的聯(lián)系,所以筆者把兩部分知識聯(lián)系在一起,設置了如下問題鏈:
問題1:直流電動機模型的內(nèi)部構造是怎樣的呢?在學生作答后呈現(xiàn)圖3。
試題1 某同學自制的簡易電動機示意圖如圖4所示。矩形線圈由一根漆包線繞制而成,漆包線的兩端分別從線圈的一組對邊的中間位置引出,并作為線圈的轉(zhuǎn)軸。將線圈架在兩個金屬支架之間,線圈平面位于豎直面內(nèi),永磁鐵置于線圈下方。為了使電池與兩金屬支架連接后線圈能連續(xù)轉(zhuǎn)動起來,該同學應將(? ? ? )
試題2 直流電動機的工作原理可以簡化為如圖5所示的情景。在豎直向下的磁感應強度為B的勻強磁場中,兩根光滑平行金屬軌道MN、PQ固定在水平面內(nèi),相距為L,電阻不計。軌道端點MP間接有直流電源,電阻為R的金屬導體棒ab垂直于MN、PQ放在軌道上,與軌道接觸良好,通過滑輪以速度v(v平行于MN)勻速提升重物,電路中的電流為I。
(1)求在Δt時間內(nèi)“電動機”輸出的機械能。
(2)從微觀角度看,導體棒ab中的自由電荷所受洛倫茲力在上述能量轉(zhuǎn)化中起著重要作用。為了方便,可認為導體棒中的自由電荷為正電荷。那么,導體棒ab中的自由電荷所受洛倫茲力是如何在能量轉(zhuǎn)化過程中起作用的呢?通過計算分析說明。
此類層進式問題鏈體現(xiàn)了認識由淺入深的層進性,設置時強調(diào)幾個方面:(1)將同一模型涉及的知識點整合起來,形成多角度、全方位的認識;(2)強調(diào)問題的根源性,形成由表及里、由宏觀到微觀層層深入的理解;(3)在問題鏈解決過程中實現(xiàn)“小碎步前進”,強調(diào)思維(下轉(zhuǎn)第63頁)(上接第57頁)推進的邏輯性和嚴謹性;(4)可以設置一些相關的問題作為補充練習,以加深對問題的理解;(5)應當給學生講清設置問題鏈的宏觀思路,以便學生也能從整體的視角去理解,去體會問題認識的路徑,甚至體會到設置問題鏈用到的方法論。
在高三復習課教學中以某一重要問題為中心,以“層進式問題鏈”作為課堂教學的推動力,使學生和教師始終處于問題情境中,不斷地沿著縱深方向突破,在獲得解決問題成功體驗的同時,又投入到解決下一個問題的挑戰(zhàn)之中。在解決一個一個問題的過程中鞏固知識,建立知識之間的邏輯聯(lián)系,提高科學思維能力,同時對物理觀念的形成、學科素養(yǎng)的提升也起到了積極的推動作用,實現(xiàn)了高效復習,這就是“層進式問題鏈”教學模式的魅力所在。
參考文獻:
[1]夏良英.探究“層進式問題串”教學模式,演繹高中物理活力課堂[J].物理教師,2018,39(8):18-20.
[2]吳廣國,張思宇,黃琭琰,等.電動機中反電動勢模型的建立與釋疑[J].物理通報,2018(11):38-42.
[3]人民教育出版社,課程教材研究所,物理課程教材研究開發(fā)中心.普通高中課程標準實驗教科書物理選修3-2[M].北京:人民教育出版社,2010:15-16.
(欄目編輯? ? 羅琬華)