新课程理念下高中物理习题教学的有效策略

卢惠林

(江苏省盐城中学,盐城市教育科学研究院,江苏盐城 224001)

高中物理习题课堂有效教学的呈现应该重视学生的学习;重视学生的解析过程和学习方式,重视习题的拓展研究,重视学生思维能力的培养.然而在目前物理习题教学中仍然存在着以下几方面的不良倾向:一是偏重于教师的应试讲解,轻学生的有效参与;二是偏重于知识的具体结论,轻知识的形成过程;三是偏重于理论知识的记忆,轻联系实际的运用;四是偏重于知识方法的积累,轻思维过程的形成;五是偏重于解题方法的指导,轻思维方式的提炼.要打破这样的传统习题课堂教学观,就必须坚持以新课程标准理念为导向,以学生为主体的习题课堂有效教学为核心,从而达到促进每个学生发展的目标.那么,怎样才能把新课程理念贯穿到我们的习题课堂教学中呢?,我们认为:

1 利用一题多解的习题创设实施分层教学的有效环节,引导学生广泛研究、发散探讨,培养思维的广阔性

思维的广阔性是指思维发挥作用的广阔程度,它集中表现为思路宽广,善于从多方面、多角度去探求不同解析方法的思维过程和思维方法.培养学生思维的广阔性,就要利用一题多解的习题创设实施分层教学的有效环节,使学生深入具体地认识物理知识间的内在联系,形成有机完整的认知结构.

图1

譬如在学过运动和力、能量知识之后,我们选用“一个物体从斜面上高h处,由静止滑下并紧接着在水平面上滑行一段距离后停止,测得停止处相对开始运动处的水平距离为s,如图1所示.不考虑物体滑到斜面底端碰撞能量的损失,并设斜面与水平面对物体的动摩擦因数相同,求动摩擦因数μ.”这样的习题加强一题多解的分层教学.

分层教学1:根据做功的定义式及动能定理的知识分析.

设斜面的倾角为θ,水平面BC长为s2,物体沿斜面下滑的过程中重力做正功.动摩擦力对物体做负功;在水平面上重力对物体做功为零.不论沿斜面下滑还是沿水平面滑动过程中动摩擦力均做负功.据动能定理整个过程研究可列出

可见,整个过程研究比分阶段研究简便.

分层教学2:利用力的分解、功的概念及动能定理的知识分析.

对物体在斜面上所受的动摩擦力沿垂直斜面和水平向右两个方向分解,垂直斜面方向 f2=μ mgsinθ,水平向右 f1=μ mg,如图 2所示.则有

由此可见,“分层教学 2”比“分层教学1”显得更为简便.

图2

实践表明,利用一题多解的习题,让不同层次的学生从多角度、多方位、多层次地寻求解题方法,有意识地发展学生的发散思维,不仅能帮助学生弄清各个量的内在联系,更重要的是能使学生的思维成辐射状展开,从而达到培养思维的广阔性.

2 利用一题多问的习题创设自主学习教学的有效环节,促进学生深入思考、拓展训练,培养思维的深刻性

思维的深刻性表现为善于深入思考问题,善于探索问题之间的联系,克服思维中的表面性.培养学生思维的深刻性,就要利用一题多问的习题创设自主学习教学的有效环节,促进学生深入思考,使学生从整体上把握知识的结构,沟通知识的联系,理清知识的来龙去脉.

譬如在稳恒电流一章的习题课中,研究“某电炉在额定电压下的功率为P0=400 W,某电源供电电压恒定且与电炉的额定电压相等,通过一定长度的输电线向电炉供电,当将电炉接到输电线两端时,电炉实际消耗的功率 P1=324 W,若将两个这样的电炉并联接入该电源,两个电炉实际消耗的总功率P2为多少?”这样一道题.我们引导学生分以下几步进行思考研究:

第1步引导学生抓住“通过一定长度的输电线向电炉供电”这句话的内涵是暗示不能忽略输电线的电阻;

第2步引导学生抓住“当电炉接在输电线两端时”这句话隐含着两者构成一个串联电路;

第3步引导学生抓住“两只电炉并联接入该电源”这句话蕴含着接入时构成混联电路;

第4步引导学生作如图3所示的电路示意图;

第5步引导学生对照电路的示意图,根据所学的知识列出方程式,并求出两个电炉实际消耗535.5 W的总功率结论.

在引导分析过程中,学生暴露出两个问题:第一,有些学生考虑问题不全面,忽略输电导线的电阻;第二,有些学生不会整体分析电路的动态变化,即电炉并联后引起干路电流和电压降的变化.针对这一现象,我们进行了以下的设问:

图3

设问1.如图3所示,用电器R直接接在恒压电源旁的A、B端时,消耗的电功率为P1,若将此用电器接在电源较远的C、D端时,消耗的电功率为P2.则此时输电线上消耗的电功率是多少?

设问2.当用电器R直接接在恒压电源旁的AB两端时,消耗的电功率为 P1,若在离电源较远的 C、D端再接上一个阻值与R阻值相同的用电器.则此时输电线上消耗的电功率是多少?用电器消耗的电功率是多少?

通过这样的多问变换,让学生强化训练,促使学生知识更系统,解题思维更为活跃,解题思路更加宽广,从而达到培养学生思维的深刻性.

3 利用开放性的习题创设合作研究教学的有效环节,诱发学生产生联想、拓宽思路,培养思维的灵活性

思维的灵活性是指善于迅速地引起联想,善于依情况改变观察和理解问题的角度,迅速及时地调整原有的思维过程,从而达到拓宽思路的目标.培养学生思维的灵活性,就要利用开放性的习题创设合作研究教学的有效环节,诱发学生产生联想,使学生的思维始终处于那种“追求”从另一角度思考问题的动态之中.

譬如在学完电磁学之后的一节复习课中,选用“如图4所示,在直角坐标系 xOy内,有一质量为m,电荷量为q的正电荷从原点O沿y轴正方向以速度v0出发,电荷重力不计,现要求该电荷能通过点P(a-b)),试在电荷运动的空间范围内加上某种场后并运用物理知识求解一种简单、常规的方案.说明电荷由O到P的运动性质并在图中绘出电荷运动轨迹.”这样的一个问题,首先让学生回顾所学过的带电粒子在磁场中的偏转、电场中的加速与减速、圆周运动等知识,然后,再让学生自主研究求解,最终设计出方案.

方案1:在第一象限中加垂直纸面向外的匀强磁场B,使电荷做半径为R的半圆运动到M,然后匀速直线运动到达P点,如图5(a)所示.

图4

方案3:在直角坐标系 xOy内加垂直纸面向外的匀强磁场B,电荷做半径为R的匀速圆周运动经过P点,如图5(c)所示.

方案4:在 x轴上O′点固定一带电荷量为Q的带负点电荷,使电荷(m,q)绕O′点从原点在库仑力作用下做匀速圆周运动到 P点,如图5(d)所示.

图5

在这个基础上,我们要求学生用必要的运算说明所设计的方案中有关物理量的表达式(用题设已知条件和有关常数表示).

通过这样的习题教学,有利于学生建立正确的电场、磁场图景,理解并掌握电场力、磁场力作用的特征,正确分析带电粒子的运动图景,从而达到培养学生的探索性解决问题的能力和思维的灵活性.

4 利用提供系列素材创设自主探究教学的有效环节,引导学生突破常规、探索想象,培养思维的独创性

思维的独创性是指敢于超越传统习惯的束缚,提出新见解和解决问题的新方法.培养学生思维的独创性,就要利用提供系列素材创设自主探究教学的有效环节,使学生提出大胆设想,标新立异,勇于创新.

图6

譬如有这样一道题:如图6 所示,AA′、BB′两地间铺有每单位长电阻为r的通信电缆,长度为 L,它是由两条并在一起彼此绝缘的均匀导线组成的,通常称为双线电缆.在一次事故中,经检查断定是距离A端为x处电缆上C点导线绝缘保护层剥落,导致两线之间漏电,相当于该处电缆的两线之间接一个电阻.现提供内阻不计、电动势为 E的电源1只,理想的电压表、电流表、多用电表、电键各1只的器材.请你设计检查损坏位置的方案,并通过一系列的测量结果确定损坏的位置.要求:

(1)至少设计出两种以上的检查方案.

(2)对所设计的检查方案写出简要说明,并画出相应的示意图.

(3)导出损坏位置 x的计算表达式.

这样,通过所给的素材,让学生自己探索和小组研究,充分调动学生思维的积极性,培养学生探索问题的兴趣及思维的独创性.

总之,在新课程理念下的习题教学应成为研究性的学习,要善于引导、启发,加强学生思维品质的培养,加速学生创造性思维能力的提高.