以问题解决能力为导向的有效性教学研究

◎周玲

有效教学是当前课堂教学改革乃至整个基础教育改革的热点问题、难点问题、核心问题，全国各地教育教学改革都因此把重心聚焦于有效教学。提高教学有效性是我们每一位身处一线的教师不懈追求的目标。2007年，联合国教科文首席专家、比利时教育学者哈维尔·罗杰斯（X．Roegiers）教授引导了“以能力为导向的课堂教学”讨论，随后国际教育界兴起了一种以能力为本位的教育模式［1，2，3］。能力导向教学强调能力培养、能力训练，这种“能力”可以理解为“运用知识在复杂情境下解决具体问题”。本文以高中物理《力的平衡》为例，展开对能力导向的课堂有效教学的研究。

一、创设情境一，由生活现象导入新课

播放空中飞人走钢丝视频，创设平衡情境，激发学生兴趣。再放映生活中常见的平衡现象照片。

师：在自然界物体存在的形式是多种多样的。矗立的岩石和各类建筑，马路上逐渐加速的汽车，匀速上升的电梯上站立的人，绕太阳运转的地球等等。我们描述某些物体状态时常用“平衡状态”这个词。大家能否联想一下自己的日常生活中的例子，哪些物体是处于平衡状态的？在物理学中“平衡”这个词究竟是什么含义呢？

教师可让学生通过相互交流，达成正确的认识。

预测：学生可能有以下两种倾向：

1——认为平衡就是静止，举的例子都是教室中静止的吊扇、电灯或老师所提到的静止的岩石或建筑物等等。

2——有些初中教师曾在惯性的教学中补充过平衡的含义，学生还记得这一知识点；也有一些学生事先预习过课本，他们可能会说出正确的答案。

教师可让学生通过相互交流，达成正确的认识。并总结：保持原有运动状态不变叫做平衡状态，即速度恒定不变的就是平衡的物体。这里包括速度恒为零的静止状态，是一种静态的平衡；也包括运动中的平衡，即速度不为零、但大小方向都不变的匀速直线运动状态。

评析：视频的播放惊险刺激，极大的吸引学生的眼球，学生有一种探求其中奥秘的欲望，很快将学生带到对平衡情境的现象中来。再通过生活中常见的平衡现象的图片，使学生能对简单的平衡现象进行总结和归纳。

二、创设情境二，以例题解决生活中的平衡问题

在学生对平衡有一定的认识后，及时引入例题，例1：①停泊在水面上的船只、②被两只狗来回争夺的骨头、③在两人一起匀速向上拉起的牌匾、④被拉着沿水平地面匀速前进的皮箱、⑤沿滑梯加速滑下的女孩，这些物体中哪些是处于平衡状态的，它们分别受到哪些力的作用？

学生根据平衡状态的定义很快选出正确答案：①③④，并作出受力分析图。

师：有的物体在两个力作用下平衡，如停泊在水面上的船只，有的物体在三个力作用下平衡，如在两人一起匀速向上拉起的牌匾，而被拉着沿水平地面匀速前进的皮箱则是在四个力作用下平衡的。那么物体保持平衡需要满足什么条件呢？

预测：一般学生比较可能回答：我们初中学过二力平衡的条件，二力平衡的物体所受的两个力必定大小相等、方向相反、作用在同一直线上。

成绩较好的学生可能会答出：按照惯性定律，物体不受任何外力时将保持运动状态不变，所以物体不受力时也能平衡。

师：对！那三力平衡或四力平衡要满足什么条件呢？

一般来说学生对这一问题会感到难以作答，教师可激发学生的求知欲，提出下一步学习目标。

评析：通过培养学生解决实际问题的能力来学习新知识，增进学生对问题的探究和理解能力，更易查漏补缺。例题的及时引入可以避免“伪成功”（即感觉好像学懂了）现象的出现，让学生巩固加深“平衡”概念的认识，为下面研究共点力的平衡条件做好铺垫，同时也让学生感受到物理知识与生活的紧密联系。

三、探究力的平衡条件

1．演示实验

（1）实验的设计：

师：下面我们就从三力平衡入手，设计一个实验探索一下三力平衡的条件是什么？

学生分组讨论实验设计，怎样让一个物体三力平衡？要测量哪些物理量？要用哪些器材？

预测：学生对三力平衡的实验设计还是比较棘手，面面相觑，老师提示课本迷你实验室中的三个弹簧测力计使物体达到平衡的做法。老师介绍新的实验器材并不断提问，引导学生完成实验设计，并让学生上来演示自己的实验：钩码的质量不变，改变压力传感器与竖直方向的夹角，再利用电脑处理数据并投影结果，实验简易装置图如图1所示。

师：在完成了实验之后大家交流一下实验结果，有什么新的认识？

预测学生可能提出的观点：忽略实验过程中误差的影响，任意改变两传感器的角度，其合力都基本与钩码的重力相等，也即是三个力的合力为零。

推广并总结得知，即任意两个力的合力与第三个力的大小相等方向相反，作用在同一直线上的，这三个力的合力为零，这便是三力平衡的条件。再推广得，n个力平衡的条件为：n个力的合力为零，其中任意（n-1）个力的合力与第n个力大小相等，方向相反，作用在同一直线上。

2．对结论的解释和理解 让学生观察前面例题和演示实验中物体的受力特点——都受共点力，同学们是否可以根据力的合成定则（即平行四边形定则）对我们的结论进行解释呢？大家首先讨论受三个力的情况。

预测：部分学生可以得出：把任意两个共点力用一个合力来等效代替，那么三个力就可以等效为两个力，三力平衡也等效为二力平衡。老师继续追问四力平衡并引导学生依然运用力的合成等效为二力平衡。可见，三个以上共点力的平衡最终也可以简化为二力平衡。根据二力平衡的条件，我们也可以得出共点力作用下物体的平衡条件是合力为零。

评析：先用实验激发学生求知欲，得出实验结论，再用所学知识进行解释，顺理成章。实验过程中充分调动学生参与讨论，让大家互相提出问题，修正各自的实验设计，集思广益，拓展思路。本实验中将传统的弹簧测力计改为压力传感器，感应灵敏，并方便计算和显示，大大节约了课堂时间，使实验结果一目了然。但是在实验过程中，由于传感器很灵敏，传感器稍微的摆动可能引起数据波动，以及传感器拉力方向的不同，所得出的数据也可能不同，因此实验过程中，传感器的固定位置尤为重要，但是为了满足结论的一般性，课堂上需要临时调整传感器的方向，因此也给实验带来了不便。根据这一问题，更加强调了角度对力的合成以及平衡现象的影响，同时也通过该问题，让学生课后思考如何改进本实验，保证传感器能快速精确完成实验，培养学生解决实际问题的能力，也是将平衡的知识应用于实际，提高了教学的有效性。

四、巩固应用

例：用绳子将鸟笼静止地挂在一根栋梁上，OA与横梁的夹角600，OA与OB垂直，如图2所示。若鸟笼重为19．6N。求⑴绳子OC对鸟笼的拉力；⑵绳子OA和OB对结点O的拉力。

本题目中直接问绳子OC、OA和OB的拉力显得枯燥，不能激发学生的探究思维和求知欲，于是将教材中的问题处理为“若有三根绳子a、b、c，其最大承受能力分别为10N、18N和20N，若要使鸟笼安全挂起，应如何选择绳子？”

学生自主讨论解题，再让学生展示自己的解法。由于鸟笼直接与OC相连，鸟笼静止，处于平衡状态，因此可以先对鸟笼受力分析。又由于OC、OA和OB相交于O点，三根绳子也处于静止，则结点O平衡，则对O进行受力分析。

解析略。

评析：利用该例题巩固所学知识，并初步了解确定研究对象、分析物体受力情况、应用物理规律布列方程的解题思路。同时，本题以解决实际问题为能力导向，激发了学生的好奇心和求知欲，让学生用所学新知识处理问题，加深了对新知识的理解，达到了有效教学的目的。

五、思考与讨论

本节课是从能力导向层面逐步引导学生对新知识的学习和应用，达到了很好的教学效果，但也有一些值得反思的地方。

第一、课程一开始的空中飞人视频虽然很好的吸引了学生的眼球，把学生带到了平衡的概念中来，但是该视频对于后面平衡条件的应用似乎还不是很适用。若是能一开始设疑，课程尾处加以解惑，更能把控学生的学习情绪和专注力。

第二、演示实验阶段只使用了两个压力传感器，而实验的目的是探究三力平衡条件。因此，实验应考虑增加一个压力传感器，适时传输三个力在改变大小或是角度的情况下的实验结果。此外，前面讨论的实验过程中传感器的位置稳定性也是一个有待解决的难点。根据这些问题，可以令感兴趣的学生继续将实验加以改进，增强学生的动手动脑能力。

第三、课程最后的例题，在教材处理方面虽然改进后的问题增进了学生的好奇心和求知欲，但是也增加了学生对题目理解的难度，很多学生可能无从下手。虽然留给学生时间讨论，但还是太仓促。因此，对教材题目的处理和问题的设置方面还需斟酌。

总的来说，本课在整个学习过程中，体现了以学生为学习的主体、教师起主导的作用，贯彻了新教材的教学思路，符合基础教育新课程改革中不仅重知识更重方法的精神，并基本达到了以能力导向的课堂有效教学。事实上，我国新课程改革后，无论是中考还是高考的内容改革，都已经不断从“学科本位”向“能力本位”演进，逐步加大了复杂情境下的知识应用能力的考核比重。然而，从中学到小学的课堂教学，多数教师还停留在重视知识传授、训练和考核，还没有找到知识应用（即能力培养）的有效手段，并没有能够把这种复杂综合性与具体性结合起来融入教学目标。教师在课堂教学中，应培养学生在复杂情境下解决具体问题的能力，达到有效教学的目的。教师在教学过程中也应注重对情境的整合设计、对教材适当的处理，多开展以能力导向的情境教学课例研究，将是解决这一矛盾的有效途径。