基于真实问题的物理教学探讨

赵 莹 沈志斌

(江苏省无锡市辅仁高级中学,江苏 无锡 214123)

现代认知理论认为：学习是一种主体参与情境而持续建构的过程，教师的作用在于引起学习、维持学习和促进学习。有利于学习发生的情境是一种真实的社会情境、实践情境、文化情境，要使学习在课堂上真正发生，应提供真实的问题情景，引起学习愿望、激发认知冲突是关键。笔者结合教学案例，探讨基于真实问题的物理课堂教学策略。

1 教学案例1

1.1 真实问题

在“应用牛顿第二定律解决问题”的教学中，笔者创设了图1所示的真实问题情境，由于是重大交通事故，学生看后心情很沉重，迫切希望了解其中的原因以及如何避免事故发生，学习由此发生。但是引发了学习愿望，并不意味着学习真正发生，还需要教师通过将真实问题建构为可处理的物理问题并建立模型，认知冲突产生后，学习才得以真正发生。

图1

1.2 物理问题

图2

(1) 要确保水泥管与车厢不发生相对运动,汽车的最大加速度为多大?

(2) 为确保在紧急刹车的情况下,水泥管不能撞击驾驶室,对卡车紧急刹车前的速度有何要求?

1.3 问题解决

通过受力分析、运动分析，综合应用力学知识、运动学知识可以解决较为复杂的问题。

(1) 取水泥管为研究对象,静摩擦力能产生的最大加速度满足μ1mg=ma1，汽车的最大加速度a1=4m/s2。

图3

1.4 概括推广

实际问题更为复杂，在概括推广环节，我们设计了一个开放性问题：为避免事故发生，你能给驾驶员提供什么建议？学生的建议有：“水泥管要捆扎牢靠”“生命至上，减行慢行”“降低车速，避免紧急刹车”“与前方车辆保持安全距离，避免紧急刹车”等。在概括推广环节中，通过对学生学习行为的动态分析与反馈，评估学习真正发生的路径，并针对发现的问题，改进教师的教学行为。

2 教学案例2

2.1 真实问题

如图4所示是校园广播系统中草坪上的音响(已损坏)，扬声器为什么要与一个变压器相连？此真实问题应用于课堂教学，意在探究变压器的另一种应用——阻抗匹配。

图4

2.2 物理问题

(1) 计算此时用电器获得的功率；

(2) 为使用电器获得最大功率，在电源和用电器之间可接入一个理想变压器(图5)，求此变压器原副线圈的匝数比。

图5

2.3 问题解决

(1) 流过用电器的电流有效值I=E/(R+r)=2A，此时用电器获得的功率P=I2R=16W。

2.4 概括推广

通过阻抗变换，我们可以将接在次级线圈的电阻等效转化为接在初级线圈的电阻。运用等效思维，学生更容易接受在高压输电中，由负载变化引起的线路中各个物理量的变化。

例1(2010年江苏高考)：在如图6所示的远距离输电电路图中，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变，随着发电厂输出功率的增大，下列说法中正确的有( )。

图6

A. 升压变压器的输出电压增大

B. 降压变压器的输出电压增大

C. 输电线上损耗的功率增大

D. 输电线上损耗的功率占总功率的比例增大

解析：发电厂输出电压不变，所以升压变压器次级电压不变，所以选项A错误。发电厂输出功率的增大源于用户电阻R用

3 结语

选择真实问题切入物理课堂教学，能够较好地引起认知冲突，激发学生的求知欲，是有效教学的重要手段。物理教学要理论联系实际，关注科学技术的发展，关注物理学知识在生产、生活方面的广泛应用。教师应用自己的教学智慧，减少一些陈旧的、缺乏情景的、理想化的问题训练，善于选择真实问题，挖掘其中的物理教学资源，为学生提供更多、鲜活的物理情景，以有助于学习真正发生的方式组织起来，提升教学的实效。