金晶

［摘 要］基于學(xué)生的認(rèn)知水平及規(guī)律，從學(xué)習(xí)進(jìn)階理論出發(fā)，文章以“豎直平面內(nèi)臨界條件”問(wèn)題教學(xué)為例，搭建使學(xué)生從低水平層級(jí)逐步到達(dá)高水平層級(jí)的教學(xué)臺(tái)階，使學(xué)生的思維逐層深入，進(jìn)而有效提高學(xué)生的思維能力。另外，提出了分析豎直平面內(nèi)臨界條件的方法——“兩點(diǎn)法”，方便學(xué)生抓住解題的關(guān)鍵和本質(zhì)。

［關(guān)鍵詞］思維進(jìn)階；圓周運(yùn)動(dòng)；臨界條件；兩點(diǎn)法

［中圖分類(lèi)號(hào)］? ? G633.7? ? ? ? ［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］? ? A? ? ? ? ［文章編號(hào)］? ? 1674-6058（2023）14-0056-04

一、教學(xué)背景

學(xué)習(xí)進(jìn)階理論認(rèn)為，學(xué)習(xí)是一個(gè)不斷積累、不斷發(fā)展的過(guò)程，學(xué)生對(duì)某一主題或核心概念的理解不是一蹴而就的，而是要經(jīng)歷許多個(gè)不同的中間狀態(tài)，逐層進(jìn)階，從“淺表”走向“深度”的過(guò)程［1］。要求教師在教學(xué)過(guò)程中依據(jù)學(xué)生的認(rèn)知及思維發(fā)展規(guī)律，從學(xué)生學(xué)習(xí)的需求和體驗(yàn)出發(fā)，優(yōu)化教學(xué)過(guò)程，循序漸進(jìn)，不斷升入，逐步提高學(xué)生的思維深度。引導(dǎo)學(xué)生理解核心概念的本質(zhì)，促進(jìn)學(xué)生思維能力的提升，進(jìn)而提升學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力與高階思維能力［2］。

習(xí)題課教學(xué)作為課堂教學(xué)的重要組成部分，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的作用是毋庸置疑的。習(xí)題課教學(xué)可以加深學(xué)生對(duì)習(xí)題本質(zhì)的理解，提高學(xué)生解題的靈活程度。因此，教師應(yīng)該將思維進(jìn)階的相關(guān)理論應(yīng)用到習(xí)題課教學(xué)中，從基本問(wèn)題出發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生層層深入地對(duì)問(wèn)題進(jìn)行探究，這樣有助于學(xué)生重構(gòu)原有知識(shí)并深化對(duì)原有知識(shí)內(nèi)在邏輯的認(rèn)知，形成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃季S習(xí)慣［3-4］。

圓周運(yùn)動(dòng)是高中物理教學(xué)的重要模型之一，是高考考查的熱點(diǎn)。豎直平面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)的臨界問(wèn)題因其聯(lián)系廣、綜合性強(qiáng)的特點(diǎn)，成為教學(xué)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)，這些因素要求教師在教學(xué)中搭建進(jìn)階臺(tái)階，逐級(jí)深化，找到豎直軌道上各點(diǎn)的共性和聯(lián)系，靈活運(yùn)用相關(guān)規(guī)律解決實(shí)際問(wèn)題。本文從一道習(xí)題出發(fā)，沿著逐級(jí)進(jìn)階的教學(xué)路徑引導(dǎo)學(xué)生理解問(wèn)題的本質(zhì)，促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的提升。

二、教學(xué)過(guò)程中的學(xué)習(xí)進(jìn)階分析

（一）進(jìn)階起點(diǎn)與目標(biāo)

通過(guò)前期學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)知道可以用“繩模型”和“桿模型”的相關(guān)知識(shí)處理豎直平面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)的臨界問(wèn)題，形成了解決該類(lèi)問(wèn)題的基本思路，可以解決一些簡(jiǎn)單的常規(guī)問(wèn)題。但這兩種模型通常只能用來(lái)解決最高點(diǎn)的臨界問(wèn)題，學(xué)生對(duì)臨界條件的認(rèn)知比較淺顯，有的學(xué)生甚至只是死記結(jié)論，沒(méi)有抓住問(wèn)題的本質(zhì)，對(duì)知識(shí)的整合和簡(jiǎn)化有所欠缺，對(duì)臨界條件的認(rèn)知出現(xiàn)了偏差，不能靈活應(yīng)用。有的教師在分析此類(lèi)運(yùn)動(dòng)模型時(shí)不夠全面，不利于學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展。基于以上原因，在相關(guān)教學(xué)中，應(yīng)注意搭建進(jìn)階臺(tái)階，逐級(jí)深化，找到豎直平面內(nèi)軌道各點(diǎn)的共性和聯(lián)系，靈活地運(yùn)用相關(guān)規(guī)律解決實(shí)際問(wèn)題。

（二）進(jìn)階障礙與困難

一方面，為了快速簡(jiǎn)便解題，不少學(xué)生省略了受力分析這一重要步驟，直接根據(jù)記憶列舉臨界條件，由于沒(méi)有理解臨界條件的本質(zhì)，經(jīng)常寫(xiě)錯(cuò)臨界條件，從而導(dǎo)致“滿(mǎn)盤(pán)皆錯(cuò)”。另一方面，學(xué)生對(duì)動(dòng)能定理的理解不夠深刻，在運(yùn)用動(dòng)能定理求解相關(guān)物理量時(shí)出現(xiàn)困難。

三、學(xué)習(xí)進(jìn)階層級(jí)與設(shè)計(jì)

明確教學(xué)起點(diǎn)和目標(biāo)，結(jié)合教學(xué)過(guò)程中了解到的學(xué)生在學(xué)習(xí)中遇到的實(shí)際難點(diǎn)與障礙，設(shè)計(jì)了如下的教學(xué)活動(dòng)，以引導(dǎo)學(xué)生層層深入，逐級(jí)進(jìn)階。

進(jìn)階1.搭建基本模型，構(gòu)建圓周運(yùn)動(dòng)的基本特征

［例1］如圖1所示，圓管形軌道固定在豎直平面內(nèi)，軌道半徑為R，光滑小球（直徑略小于圓管直徑）放置于軌道的最低點(diǎn)A，質(zhì)量為[m]?，F(xiàn)給光滑小球一水平向右的初速度[vA]，若要使光滑小球可以在豎直平面內(nèi)做完整的圓周運(yùn)動(dòng)，初速度[vA]要滿(mǎn)足什么條件？已知重力加速度為[g]。

學(xué)生活動(dòng)：根據(jù)題意判斷模型種類(lèi)，嘗試自己尋找該題的臨界條件，個(gè)別學(xué)生回答。

分析：該模型屬于典型的“桿模型”。在最低點(diǎn)給小球一個(gè)初速度[vA]，由于小球的慣性和軌道的支撐力，小球會(huì)沿著軌道向上運(yùn)動(dòng)。小球在豎直平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)，軌道對(duì)小球有支撐力作用，使得小球不可能做近心運(yùn)動(dòng)，只要它能到達(dá)豎直平面內(nèi)速度最小的點(diǎn)，就能在豎直面內(nèi)做完整的圓周運(yùn)動(dòng)。由能量關(guān)系分析可知小球在最高點(diǎn)[B]時(shí)的速度最小，即[B]點(diǎn)為該題的臨界點(diǎn)。故小球剛好在豎直平面內(nèi)做完整圓周運(yùn)動(dòng)的臨界條件為：小球在最高點(diǎn)時(shí)的速度為0。

［? ?參? ?考? ?文? ?獻(xiàn)? ?］

［1］? 陳東曉，周洪偉. 基于學(xué)習(xí)進(jìn)階的教學(xué)構(gòu)建：以“電動(dòng)勢(shì)”教學(xué)為案例［J］.麗水學(xué)院學(xué)報(bào)， 2021（5）：105-111.

［2］? 郜攀. 基于深度學(xué)習(xí)的習(xí)題課教學(xué)：以“動(dòng)能定理的運(yùn)用”為例［J］.中學(xué)物理教學(xué)參考，2020（26）：38-40.

［3］? 潘照萍.基于學(xué)習(xí)進(jìn)階理論的物理復(fù)習(xí)課教學(xué)設(shè)計(jì)：以“功能關(guān)系在力學(xué)中的應(yīng)用”為例［J］.物理教學(xué)探討，2017（4）：49-11，15.

［4］? 韓敘虹， 姜連國(guó). 基于學(xué)習(xí)進(jìn)階的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)設(shè)計(jì)：以“向心加速度”一節(jié)教學(xué)為例［J］.中學(xué)物理教學(xué)參考，2016（9）：41-44.

（責(zé)任編輯 易志毅）

［基金項(xiàng)目］安慶市2021年度教育科學(xué)規(guī)劃研究項(xiàng)目（AJKT2021-098）。