四川 鄧賢彬

課堂教學(xué)始于問題的提出，終于問題的解決。物理概念是整個物理課堂學(xué)習(xí)中最基礎(chǔ)、最重要的學(xué)習(xí)內(nèi)容之一。課堂教學(xué)中，教師如果能不斷創(chuàng)設(shè)問題，堅持以問題為驅(qū)動、精心設(shè)計問題情境，就可以在幫助學(xué)生解決問題的過程中高效地達(dá)成物理概念的生成，極大地提升課堂教學(xué)的效益。

1.問題背景

1.1 提出問題是教與學(xué)的紐帶

課堂教學(xué)是學(xué)生獲取書本知識最主要的途徑之一。同時，課堂提問也是教師與學(xué)生交流和互動的主要方式。教師在課堂教學(xué)時，總會從大量的物理現(xiàn)象中歸納、分析和提煉典型問題，然后通過對問題的深入分析與講解，讓學(xué)生在頭腦中迅速形成和建立物理概念，再進一步掌握物理知識。與此同時，學(xué)生通過對問題的思考和解答，暴露出存在的問題和缺陷，師生合作，共同在解決問題的過程中形成物理概念，掌握物理量之間的規(guī)律，最后在應(yīng)用所學(xué)知識解決實際問題的過程中培養(yǎng)學(xué)生學(xué)以致用、解決實際問題的能力。

1.2 解決問題是教學(xué)的最終目的

現(xiàn)今課堂教學(xué)的主要模式如圖1所示。由圖示可見，無論什么樣的課堂教學(xué)，總是始于問題的提出，終于問題的解決。課堂中，教師總是不斷地提出問題，再不斷地幫助學(xué)生解決問題，學(xué)生在解決問題中學(xué)習(xí)并掌握物理知識，最后再應(yīng)用知識解決實際問題，因此發(fā)現(xiàn)問題、解決問題是課堂教學(xué)的最終目的。但課堂問題的設(shè)置，不是簡單地問個為什么，而應(yīng)該是有目的、有計劃、有層次地進行針對性創(chuàng)設(shè)。教師根據(jù)教學(xué)的目標(biāo)和要求，科學(xué)、合理、系統(tǒng)且有針對性地設(shè)計課堂問題，讓每節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)明確、邏輯清楚、條理清晰，學(xué)生始終處于對問題的持續(xù)思維活動中，在有效掌握知識的同時不斷地提升理解能力和思維能力，這樣的課堂才是高效課堂。由此可見，高效的問題在高效課堂中起著舉足輕重的作用。

圖1

1.3 高效問題是高效課堂的重要標(biāo)志

既然問題的創(chuàng)設(shè)在教學(xué)活動過程中有著極其重要的地位和作用，那么高效問題則決定著課堂教學(xué)的高效性。高效的問題應(yīng)該具有如下特點：一是問題要具有目的性。問題的創(chuàng)設(shè)一定是圍繞教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)目的展開，具有代表性和典型性；二是具有明確的指向性。教師設(shè)計的問題一定要緊扣教學(xué)目標(biāo)且有明確的指向性，不能漫無目的，內(nèi)容空洞，讓學(xué)生無所適從；三是所設(shè)計的問題一定是有效問題，具有有效性。問題要能有效地激發(fā)學(xué)生興趣，引導(dǎo)學(xué)生思考，培養(yǎng)良好的思考習(xí)慣；四是問題應(yīng)有邏輯性和層次性，教師在設(shè)置問題情境時要通盤考慮，注意前后關(guān)聯(lián)、問題層層遞進呈螺旋式上升，這樣才有助于學(xué)生邏輯思維能力的培養(yǎng)；五是問題陳述一定要清楚，問題表達(dá)力求簡潔、準(zhǔn)確，具有規(guī)范性。

2.物理概念的重要地位和作用

2.1 物理概念是物理學(xué)最重要的組成部分之一

物理學(xué)是建立在嚴(yán)密的物理概念基礎(chǔ)上，可以說沒有物理概念也就沒有具有邏輯性和體系性的物理學(xué)。筆者認(rèn)為之所以現(xiàn)代物理學(xué)誕生于西方文化體系，最重要的原因就是古代西方思想家所主張的教育思想中對概念的重視。比如古希臘著名的哲學(xué)家、教育家蘇格拉底創(chuàng)設(shè)的“蘇格拉底法”，即對事物的認(rèn)知需經(jīng)歷譏諷、助產(chǎn)、歸納和定義四個部分組成，其所謂的方法就是學(xué)生學(xué)習(xí)時概念形成必須經(jīng)歷的過程。

2.2 物理概念形成與建立的過程有助于開發(fā)學(xué)生理解能力，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決問題的能力

形成、理解和掌握物理概念是一個十分復(fù)雜的認(rèn)知過程，在這一過程中，既要在物理環(huán)境中通過觀察、實驗獲取必要的感性知識，或者用實驗對結(jié)論進行檢驗，同時又要運用一定的物理學(xué)方法，認(rèn)識和理解新事物，最后還要借助數(shù)學(xué)知識和數(shù)學(xué)方法來表達(dá)概念。學(xué)生頭腦里形成初步概念以后，還要從和其他概念的比較與分析中、從新舊概念之間的聯(lián)系中、從有關(guān)的物理規(guī)律中、從反復(fù)應(yīng)用概念去解釋現(xiàn)象或解答問題中，不斷加深對概念的認(rèn)識和理解。

2.3 課堂教學(xué)中一定要重視物理概念的生成

現(xiàn)實的情況是很多教師在教學(xué)活動中往往輕視物理概念的教學(xué)，認(rèn)為講解概念費時費力且效果不佳，不如讓學(xué)生死記硬背，用節(jié)省的時間來多記幾個公式、多算幾道題，因而在講授概念時“一念而過”，這就造成學(xué)生對概念的意義、定義、內(nèi)涵含糊不清，理解不透徹，來龍去脈搞不清楚，學(xué)生對知識的理解浮于表面，難于深入分析，最終也掌握不牢物理知識，學(xué)不好物理。

3.例談位移概念的課堂生成

下面筆者以“位移”為例，嘗試以問題驅(qū)動為手段、通過問題持續(xù)創(chuàng)設(shè)不斷激發(fā)學(xué)生思考，幫助學(xué)生在解決問題中達(dá)成物理概念的形成、理解和掌握。

位移是學(xué)生進入高中物理學(xué)習(xí)時遇到的一個重要的物理量，它是物理從標(biāo)量計算走向矢量運算的知識過渡，其概念的形成、定義、數(shù)學(xué)表達(dá)以及計算會直接影響學(xué)生對矢量的理解，甚至?xí)绊憣W(xué)生對整個高中物理知識的學(xué)習(xí)。針對位移在高中物理中的重要性，筆者認(rèn)為教學(xué)設(shè)計需要著重解決以下幾個問題：

(1)為什么要引入位移這一概念(即引入位移的意義和概念的必要性問題)；

(2)如何嚴(yán)格定義位移(即位移概念的定義和可行性問題)；

(3)如何表示和計算位移(即位移的數(shù)學(xué)表達(dá)和計算可能性問題)；

(4)如何利用已形成的位移概念求解實際問題(即位移的實用性問題)。

3.1 對位移(位置改變)的感性認(rèn)識

針對引入位移概念的必要性問題，筆者設(shè)計了兩個小問題以期達(dá)到兩個目的：一是定性認(rèn)識描述位置變化的重要性；二是定性認(rèn)識路程描述位置變化的不準(zhǔn)確性，通過對比從而建立起對位移概念的感性認(rèn)識。

問題一：小明從家到學(xué)校有①②③三條路徑，根據(jù)圖2回答以下問題。

圖2

(1)小明從家到學(xué)校，有( )條路徑可以選擇；

(2)小明從家到學(xué)校，( )的改變相同，但( )不同。

教師引導(dǎo)學(xué)生思考并回答：(1)小明從“家”這個位置到“學(xué)?！边@個位置，有(三條)路徑可行；(2)小明從家到學(xué)校，(位置的改變相同)，但(路程)不同。

理解升華：用路程表示物體位置改變不準(zhǔn)確，要準(zhǔn)確描述位置改變需要引入別的物理量(此問題設(shè)計目的是讓學(xué)生認(rèn)識到不同的路徑可以實現(xiàn)相同的位置變化以及路程表達(dá)位置改變的不準(zhǔn)確性，通過制造認(rèn)知矛盾，讓學(xué)生焦慮并激發(fā)認(rèn)真學(xué)習(xí)的緊迫感)。

3.2 對位移(位置改變)的定量理解

問題二：小明同學(xué)在學(xué)校操場中玩耍，他以操場中心為起始位置，運動的路程是10 m，請問小明現(xiàn)在什么位置上？

教師引導(dǎo)學(xué)生畫出情境圖(如圖3)：

圖3

(1)操場中心設(shè)為O點，以R=10 m作一個圓；

(2)幫助學(xué)生分析出小明的可能位置：小明可能在圖中陰影部分的任意位置(包括圓周上)；

(3)結(jié)論：用路程表示物體位置變化不準(zhǔn)確(定量的角度理解)，必須要用別的物理量來表示位置變化。這樣解決了引入位移的必要性問題，同時也為定量描述位移作了數(shù)學(xué)鋪墊。

針對位移是矢量的問題，即理解位移的方向性，筆者設(shè)計了問題三。

問題三：小明同學(xué)在學(xué)校操場中玩耍，他以操場中心點為起始位置，沿直線運動的路程是10 m，請問小明現(xiàn)在什么位置上？

教師引導(dǎo)學(xué)生畫出情境圖(如圖4)：

圖4

(1)操場中心設(shè)為O點，以R=10 m作一個圓；

(2)幫助學(xué)生分析出小明的可能位置：小明可能出現(xiàn)在圓周上的任意位置。

教師引導(dǎo)學(xué)生繼續(xù)完成下面的小問題(要求形象、直觀)：

如果小明沿直線運動到圖中的A點，如何表述小明沿直線從O點運動到A點？

(3)結(jié)論：

①用線段表示物體的位置變化不準(zhǔn)確；

②要準(zhǔn)確表示物體位置改變不僅需要明確位置變化的大小，還必須引入方向的概念；

③圖中三條有向線段即可準(zhǔn)確的表達(dá)物體的位置變化(如圖5中OA、OB、OC)。

圖5

通過以上幾個問題設(shè)計和問題解決，教師引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)出以下位移的相關(guān)知識。

(1)物理意義：(準(zhǔn)確)表示物體位置的變化。

(2)定義和方法：從初位置向末位置作有向線段，線段的長度表示位移的大小，箭頭指向表示位移的方向。

(3)特點：位移是矢量(既有大小又有方向的量)。

通過這樣的過程設(shè)計，學(xué)生對引入位移的必要性、位移的物理意義、如何定義位移和位移的方向等知識理解會非常深刻。

3.3 位移的表示和計算(同一直線上位移的表示和計算)

為解決位移的矢量表示和數(shù)學(xué)計算方法，設(shè)計了以下問題四。

問題四：小明沿直線從A位置運動到C位置，可以用什么數(shù)學(xué)方法表示小明的位移？

可以把這個問題再分解成三個小問題，以便降低學(xué)生理解的思維梯度。

(1)如何定量表示物體的位置A和位置C？

(2)如何表示物體從A運動到C的位移x？

(3)如何計算物體從A運動到C的位移x？

教師畫出數(shù)軸，引導(dǎo)學(xué)生將數(shù)值與位置對應(yīng)(如圖6)：

圖6

①物體在A位置：xA=+10 m=10 m

物體在C位置：xC=-10 m

②物體從A運動到C位置：

如圖6加粗的黑色有向線段表示物體從A運動到C的位移x，直接讀出其大小為20 m，方向A→C。

③x=xC-xA=(-10 m)-(+10 m)=-20 m，負(fù)號表示位移方向，即沿x軸負(fù)方向。

為拓展和鞏固學(xué)生對位移的理解，特別設(shè)計了有關(guān)位移的課堂練習(xí)。

3.4 位移知識的應(yīng)用

問題五：如圖7所示，t=0時，某人從坐標(biāo)原點O沿x軸正方向運動，第2 s末到達(dá)位置A，第8 s末到達(dá)位置B，然后他沿x軸負(fù)方向運動，第20 s末到達(dá)位置C。求：

圖7

(1)此人在0～8 s內(nèi)的位移x1和路程s1；

(2)此人在2～20 s內(nèi)的位移x2和路程s2。

答案：(1)位移12 m，方向沿x軸正方向；路程12 m。

(2)位移24 m，方向沿x軸負(fù)方向；路程42 m。

4.結(jié)束語

教師在課堂教學(xué)中根據(jù)教學(xué)目的不斷地創(chuàng)設(shè)高效問題，能讓學(xué)生思維始終處于興奮狀態(tài)，在課堂上充分體驗物理概念的生成過程，幫助學(xué)生在解決問題的過程中獲取成就感，并最終培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用知識解決實際問題的能力。這樣的課堂一定受學(xué)生歡迎，這樣的課堂才是高效課堂。