基于问题解决的高中物理教学模式研究
摘要
关键词
问题解决;问题意识;教学模式
正文
在高中阶段,物理是一门至关重要的学科,教师需要高度重视物理教学。在物理学习中,学生唯有找到正确的方法,学会自主分析、解决物理问题,方才可以不断完善自己的物理知识框架体系,进而提升自己的物理学科素养。然而,在传统的教学模式下,教师主要侧重于引导学生学习结论性知识,却忽略了培养他们物理思维能力的工作。所以,高中物理教师就要基于问题解决创新教学模式,进而提升学生的问题分析、解决能力,让其更加高效地学习物理知识。
一、基于问题解决的高中物理教学模式优势特点
(一)调动学生浓厚的兴趣
在讲授式教学模式下,学生常常十分被动,也并无机会自主探索,造成他们很难体会到成就感。基于问题解决的教学模式,教师需要引导学生自主分析、解决高中物理问题,进而从中掌握物理知识。其中,学生会主动探索知识,进而也就可以调动起他们浓厚的学习兴趣。
(二)培养学生良好的思考习惯
当学生通过自我分析、探索,正确解决问题并掌握知识后,他们势必就会产生一定的成就感。与此同时,学生势必还会主动去解决更多的物理问题,久而久之,学生就会形成良好的思考习惯。
(三)强化学生团结协作意识
当学生自主分析、解决问题时,不免会碰见很难解决的难题。此时,学生之间就可通力协作,一起讨论并解决问题,进而促使学生掌握知识。从协作学习的过程中,学生便可以体会到团结的力量,进而也可让学生之间互帮互助,一起发展和提升。
(四)促使学生学以致用
在分析解决问题中,学生势必会用到已学过的物理知识,进而就可让其不断巩固学过的知识,从而加深他们对物理知识的认识与理解。此外,还可考查学生实际掌握已学知识的程度,促使学生从解决实际问题中做到学以致用。
二、基于问题解决的高中物理教学模式实施要点
第一,精心创设问题情境。物理教师要擅长综合应用众多手段,就不同的课型、内容、学生,借助不同的方法精心创设问题教学情境。第二,在教学中,要引导学生利用自身的智力、非智力因素分析解决问题,并多鼓励学生自由发言,并构建起民主气氛,培养学生敢想、敢问的意识。第三,加强教师的引导作用。在课堂中,教师要引导学生学会思考,就复杂度高的问题,高中教师要提供给学生必要的引导和帮助,并在学生解决问题中从旁提示和启发。第四,适时交流评价。对于学生给出的问题解决方法,物理教师需要及时予以肯定,再和学生共同探讨方法的正确性、可行性,进而激活学生的物理思维,增强他们的综合能力。在课堂活动结束中,教师还要积极引导学生展开自我评价,并引导他们在小组中交流、分享,从而促进学生完善自己的知识学习结构。当评价学生时,还要综合评价他们的行为团队、参与积极性、贡献力量,避免仅仅评价学生的学习结果。
三、基于问题解决的高中物理教学模式案例分析
基于问题解决探究加速度与力、质量的关系。
这一节课基于实验活动为后续研习牛顿第二定律打下基础。在教学中,主要借助控制变量法,结合物体承受的力与其质量和实际的加速度来进行研究。通过安排学生自主展开探究活动,并组织学生以小组合作的形式一起参与学习活动,让其规划实验方案,并进一步讨论方案的正确性、可行性。在教学设计中,围绕五个活动,在问题的导向下,促使学生不断探索、分享,让其更深刻地认识、理解、探索物理知识的具体形成过程。结合异质分组法,将班上的学生划分出多个学习小组,并鼓励他们互学互助,让其自评、互评,促使他们交流、合作,一起探索知识。
活动一:复习旧知,设置问题
问题一:对于力与运动之间的关系,从以下说法中找出正确的
(A)在有力的作用下,物体才会运动。
(B)物体失去力的作用后,就会渐渐停下。
(C)在力的作用下,物体才会改变速度。
(D)要想维持固定不变的速度,离不开力的作用。
问题二:对于物体的惯性,从以下说法中找出正确的
(A)物体的速度变大时,往往难以停下来,理由就是如果物体的速度很大,就会产生更大的惯性。
(B)在火车起动的过程中,速度变化缓慢,理由就是静止状态下的惯性会更大一些。
(C)乒乓球可以快速弹跳,理由就是惯性很小。
(D)当物体位于航空火箭里面时,惯性会丢失。
问题三:用怎样的物理量可以表示物体速度变化的快慢?
学生:就是加速度。
问题四:通过什么因素可以影响物体改变自己的速度?
学生:加速度和物理所受的力、具体的质量之间存在关联性。
问题五:当物体的质量固定不变时,如果作用力愈大,那么加速度也会愈大吗?试举出生活中常见的例子支撑你的观点和结论。
问题六:当物体所受的力固定不变时,如果物体质量不断增大,那么相应的就会减小加速度吗?试举例加以说明。
学生:如果固定物体的质量大小,那么将作用往上调整的时候,物体就会产生越来越大的加速度。如果固定物体的受力大小,那么将物体的质量不断增大的时候,就会让加速度变得越来越小。
【设计意图】基于问题一和问题二,学生从自主分析、解决的过程中,就可复习上一节课所涉及到的知识,进而让其加深对物体速度改变方面的认识和理解。
活动二:猜想假设,组织实验活动
问题七:试想一下加速度与合外力、质量大小有着什么样的具体定性关系?
学生:在合外力增大的情况下,加速度也会随之增大,可以推断出加速度可能和合外力有着一种正比关系;在物体质量增大的情况下,加速度会随之减小,可以推断出加速度可能和合外力之间具体反比关系。
问题八:可以用怎样的方法探索加速度和力、质量之间的具体关系?
学生:可以用控制变量法。先让质量维持不变,来分析加速度和合力存在的具体关系;再让合力维持不变,来分析加速度和质量或质量倒数存在的具体关系。
问题九:如何正确验证以上做出的猜想结论?
学生:可以用图像法来依次予以验证。
【设计意图】基于活动一,让学生试着表征物理问题,并猜想推理出加速度和力、质量间具体的定性关系情况。
问题十:规划设计实验方案内容
(1)目的:得到加速度和力、质量的数学关系。
(2)做好准备:
①探索的对象是什么?怎样测得质量?在实验中要用到的器材有哪些?
②测加速度的办法是什么?在实验中要用到的器材有哪些?
③怎样测量受到的力?需要用到什么实验器材?
(3)过程步骤:
①当m一定时,研究a和F之间的关系。
②当F一定时,研究a和m或a和之间的关系。
(4)注意事项。
(5)记录实验过程数据,妥善处理遇到的问题。
【设计意图】通过安排学生进行实验来验证以上结论,可以从中很好地培养、发展他们分析、解决物理科学问题上的能力。
活动三:一起进行小组合作,进一步验证结论
问题十一:进行合作学习探索,得出方案。
【设计意图】安排学生分享实验方案,让其进行推理,以便检验假设关系,得出科学的实验方案内容。
问题十二:在组间进一步交流,探索这一方案的实施可能性。
【设计意图】各小组分别任命发言人,为其他同学分享自己小组的方案。统一辩论、研习方案可行性,归纳总结方案中需要注意之处。
问题十三:改进实验方案的内容,统一检验假设得出的结论。
【设计意图】让学生基于从评价中反馈过来的结果,自主展开反思活动,再进一步完善实验方案内容,然后实施实验,设计制作图像,充分检验这一结论。
活动四:教师依托演示,达到激趣的效果
(1)讲解装置DISLab的结构及实验基本理论。
(2)安排学生自主测出加速度:a=。在以上式子当中:d—挡光片的宽,t1—挡光片通过首个光电门的时间,t2—挡光片通过第二个光电门的时间,t12—挡光片通过第一、二个光电门间的时间。
(3)教师负责演示整个实验活动的过程情况:
①如果将小车质量固定好,再分析加速度和拉力存在的关系,就可以结合演示结论得到a-F图像形成了一条直线。
②如果将重物拉力固定好,再分析加速度和质量存在的关系。就可以结合演示结论得到a-图像也是一条直线。
(4)结论:a∝
【设计意图】从DISLab演示实验活动中,能基于图像一展实验过程结果,能快捷地检验学生之前的假设结论。得益于演示新实验的带动,学生纷纷热情地学习、讨论。
活动五:归纳总结,学生自评
问题十四:结合这一节课所组织的活动,可以思考得出科学研究活动的一般过程规律吗?
学生:观察→提问→探讨→假想→证实→检验→解决。
问题十五:在实验过程中,需要保持怎样的态度?
学生:科学可行、求实进取。
【设计意图】安排学生从逐步分析解决各种问题的过程中,总结、体悟和反思。对此,物理教师可以立足学生的行为操作,一致性评选出最佳实验研究小组。
在这一堂课“基于问题解决的高中物理教学模式”举办的教学活动中,对于设置的五个小教学活动皆意欲让学生体验控制变量法的突出应用优势,促使其从一整个实验活动之中,形成不断创新进取的思想观念,让其体会到合作的重要性,并促使其学会分析解决问题,从而端正他们的学习和探究态度。
在以上实验的过程中,主要就是让学生学会测量加速度、物理所受到的合力。所以,以下通过组织组间交流评价活动,就以上这两个问题,安排学生进一步探索可行性、完善性实验方案:
方案一:实验测出加速度的大小。
①基于打点计时器陆续打出来的纸带长度,来分析算出运动过程中的加速度大小。
②在匀加速直线运动中(固定初速度大小值是零),当时间相同时,加速度和位移各自的比相一样。在以上方案中,用的是参考案例比较法。
③通过光电门传感器,测出挡光板具体通过所需的时间,得出通过光电门时产生的瞬时速度,再通过有关数学公式进一步算出加速度大小。
④基于频闪照相法,不断测出加速度值。
方案二:自主测出合力。
①基于两个小车组织实验活动。
②如图一所示为装置图,如果摩擦力大小、砝码质量、砝码盘质量要较小车自己的质量小很多,保持小车所受到的合力大小与所施加砝码和其小盘的重力大体一致。
③基于气垫导轨替换图一中原本的长木板。其中的摩擦力非常小,所以,省略平衡摩擦力这一环节,如果砝码和其小盘整体质量要较滑块质量小很多,保持滑块所受到的合力大小与砝码和其小盘整体重力基本一样。
④通过小车、砝码和其小盘替换图一中的小车研究分析对象。在科学地平衡装置中的摩擦力以后,保持这一新体系中所受到的合力大小与砝码和其小盘重力基本一样。
⑤如图二所示小车成了研究对象。注意灵活调整长木板倾斜的角度,提供给小车一个适当的初速度,促使小车可以顺着装置中的长木板直接往下开始展开匀速直线运动。直接取下细绳、砝码盘,小车开始进行匀加速直线运动,小车所受到的合力基本上与砝码和其小盘整体重力相等。
图1 图2
四、结束语
综上所述,基于问题解决的高中物理教学模式极具应用优势。在这一教学模式下,教师需要从学生的实际情况出发,精心创设问题情景,设计层次分明的问题,并引导学生在问题的导向下有序展开思考活动,以便激活学生的创造性思维,燃起他们探索的热情,构建起活跃的课堂气氛,从而提升他们的问题分析解决能力。
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