物理習(xí)題教學(xué)的思維呈現(xiàn)與優(yōu)化策略

李允和

(浙江省臺(tái)州中學(xué),浙江 臨海 317000)

物理習(xí)題教學(xué)的思維呈現(xiàn)與優(yōu)化策略

李允和

(浙江省臺(tái)州中學(xué),浙江 臨海 317000)

習(xí)題教學(xué)需要教師充分了解學(xué)生在解題中碰到的思維困惑和真實(shí)想法,才能有效地發(fā)展學(xué)生的思維．而學(xué)生的解題思維是內(nèi)隱的,教師需要一些教學(xué)策略呈現(xiàn)學(xué)生的思維,進(jìn)而積極有效地應(yīng)對(duì),從而優(yōu)化學(xué)生的思維品質(zhì)．

習(xí)題教學(xué)； 思維呈現(xiàn)； 思維優(yōu)化； 教學(xué)策略

習(xí)題教學(xué)是高中物理課堂教學(xué)的重要組成部分,能有效培養(yǎng)學(xué)生的思維能力．從教學(xué)現(xiàn)狀看,習(xí)題教學(xué)中應(yīng)用問題教學(xué)法相比傳統(tǒng)的講授法取得了更好的教學(xué)效果,但也普遍存在一個(gè)問題:教師更愿意關(guān)注基于自身教學(xué)經(jīng)驗(yàn)之上預(yù)設(shè)的問題,而常常忽略學(xué)生的真實(shí)想法,導(dǎo)致學(xué)生的思維不能得到有效激發(fā)．究其原因,教師做到了“腦中有結(jié)構(gòu)”,卻沒有充分做到“心中有學(xué)生”．要充分了解學(xué)生的解題思維進(jìn)而優(yōu)化思維品質(zhì),需要一些教學(xué)策略．

1 思維呈現(xiàn)策略

學(xué)生的解題思維是內(nèi)隱的,教師要想方設(shè)法使其外顯得到呈現(xiàn),從而探明學(xué)生的真實(shí)想法．呈現(xiàn)學(xué)生思維的策略有很多,以下列舉常用的幾種．在實(shí)際教學(xué)中,常常是兩種或多種呈現(xiàn)策略搭配使用．

1.1 痕跡診斷

所謂痕跡診斷,是指教師根據(jù)學(xué)生寫在作業(yè)紙上的解題筆跡分析學(xué)生的解題思維,從而找到錯(cuò)誤的原因．要通過痕跡診斷了解學(xué)生的思維,需要學(xué)生盡可能詳盡地寫出解題過程,比較適合呈現(xiàn)計(jì)算題的解題思維,有時(shí)候選擇題也能診斷,如圖1所示．

圖1 對(duì)選擇題的痕跡診斷

1.2 說題

當(dāng)教師難以通過痕跡診斷了解學(xué)生的思維時(shí),或者在隨堂教學(xué)中需要即時(shí)了解學(xué)生的想法時(shí),可以讓學(xué)生說題來呈現(xiàn)思維．所謂說題,是指在教師的啟發(fā)引導(dǎo)下,學(xué)生用語言表達(dá)自己的解題思維．教師可以引導(dǎo)學(xué)生說審題、說思路、說解法、說反思等,以此來搜集關(guān)于學(xué)生思維過程的信息,以便有針對(duì)性地進(jìn)行教學(xué)調(diào)控．

圖2

筆者在力的平衡問題的習(xí)題課教學(xué)中,曾給學(xué)生展示如下例題.

質(zhì)量分布均勻的繩子,總質(zhì)量為m,兩端與水平方向的夾角為30°,如圖2所示,求:最低點(diǎn)繩子張力大?。?/p>

在選取研究對(duì)象時(shí),筆者告知學(xué)生,若以整段繩子為對(duì)象,最低點(diǎn)的張力成了內(nèi)力,無法求解,于是選取半段繩子為研究對(duì)象,進(jìn)行受力分析．這樣講解似乎是很清楚了,但還是有學(xué)生舉手表示不能理解,覺得可以選取整段繩子為對(duì)象．筆者當(dāng)時(shí)覺得個(gè)別學(xué)生就是“笨”,但還是耐下心來讓“笨”學(xué)生說說以整段繩子為對(duì)象的求解思路．學(xué)生說完之后筆者才了解到學(xué)生的真實(shí)想法:先以整段繩子為對(duì)象求出兩端的拉力,再利用同一根繩子各處張力相等,得到最低點(diǎn)的張力．后來發(fā)現(xiàn)有這個(gè)想法的學(xué)生還不是少數(shù)．筆者慶幸給了“笨”學(xué)生說題的機(jī)會(huì),否則就不了解學(xué)生思維上的真實(shí)問題,講解就成了隔靴搔癢．

1.3 板演

當(dāng)學(xué)生僅僅用語言表達(dá)不能說清楚自己的想法時(shí),黑板板演可以成為思維載體和探討的平臺(tái)．板演既能展示學(xué)生的真實(shí)思維的動(dòng)態(tài)過程,又作為完整的靜態(tài)形式對(duì)象便于板演者本人、學(xué)生和教師展開物理問題探討．通過學(xué)生的板演,教師及時(shí)、準(zhǔn)確地捕捉學(xué)生對(duì)物理概念和問題的思考和認(rèn)識(shí),通過學(xué)生的視角“看”物理問題,理解學(xué)生思維困惑,順應(yīng)學(xué)生思路,使學(xué)生在錯(cuò)誤中感悟,在困惑中收獲．

如今,多媒體技術(shù)已廣泛應(yīng)用于課堂教學(xué),這讓“板演”可以變成“紙演”,即學(xué)生坐在自己的座位上就可以一邊講一邊把想法在紙上寫出或畫出來,同時(shí)教師利用手機(jī)同屏等軟件實(shí)時(shí)地傳遞到大屏幕．這種方式克服了板演耗時(shí)、人數(shù)受限等缺點(diǎn)．

2 思維優(yōu)化策略

學(xué)生的困惑和想法得到呈現(xiàn)之后,接下來就是教師如何積極有效地應(yīng)對(duì),從而優(yōu)化學(xué)生的思維品質(zhì)．

2.1 搭建學(xué)生思維的支架

“支架”原意是指建筑行業(yè)中的“腳手架”,在習(xí)題教學(xué)過程中搭建學(xué)生思維的“支架”是指教師并不急于告訴學(xué)生解題的具體思路,而是在了解學(xué)生真實(shí)想法的基礎(chǔ)上,找出思維困境,并于此處設(shè)置“問題支架”,隨著“支架”的逐步撤出,學(xué)生會(huì)自己找到解題思路．

筆者在萬有引力定律應(yīng)用的習(xí)題課教學(xué)中,得出一個(gè)結(jié)論:只要知道了天體B繞天體A運(yùn)動(dòng)的周期T和軌道半徑r,根據(jù)GmAmBr2=mB2πT2r，就能求出中心天體A的質(zhì)量mA,而在方程中mB是約去的,所以無法求出運(yùn)動(dòng)天體B的質(zhì)量mB．但有學(xué)生提出了這樣的問題:運(yùn)動(dòng)是相對(duì)的,以A為參考系,觀察到的是B繞A做勻速圓周運(yùn)動(dòng),如果以B為參考系,觀察到的是A繞B做勻速圓周運(yùn)動(dòng),周期和半徑仍然為T和r,如圖3所示．這時(shí)B對(duì)A的萬有引力提供A做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力, 根據(jù)GmBmAr2=mA2πT2r，就能求出天體B的質(zhì)量mB．

圖3

學(xué)生的錯(cuò)誤:天體B不是慣性系,對(duì)于它牛頓第二定律不成立,所以不能根據(jù)GmBmAr2=mA2πT2r求出mB．但筆者并沒有直接告知學(xué)生答案,覺得這個(gè)問題能引發(fā)優(yōu)秀學(xué)生的深度學(xué)習(xí),于是提供了問題支架:GmBmAr2=mA2πT2r是根據(jù)牛頓第二定律得出的,它有什么適用條件嗎?在天體A、B構(gòu)成的系統(tǒng)中,誰是慣性參考系?學(xué)生沿著這些問題進(jìn)行了深入思考、討論,最后有了“重要發(fā)現(xiàn)”:在萬有引力作用下相互繞行的天體A、B都不是慣性系,它們的質(zhì)心才是慣性系,我們無法求出每個(gè)天體的質(zhì)量,而只能求出兩個(gè)天體的質(zhì)量之和．在以上過程中,教師只在學(xué)生思維困境處給予了問題支架,學(xué)生的批判性思維和創(chuàng)造性思維得到有效發(fā)展,并收獲了成功的喜悅．

2.2 引發(fā)學(xué)生思維的碰撞

不同學(xué)生利用不同的解題思路得出完全相反的結(jié)論時(shí),意味著一部分學(xué)生出現(xiàn)了錯(cuò)誤．教師即使了解了出錯(cuò)的原因,也不用急于做出評(píng)判和分析,可以抓住契機(jī),引導(dǎo)持不同觀點(diǎn)的學(xué)生進(jìn)行互動(dòng),讓學(xué)生在互動(dòng)中產(chǎn)生思維的碰撞,這種碰撞會(huì)讓學(xué)生的思維在不斷的否定和肯定中得到提升．

圖4

在楞次定律的習(xí)題課教學(xué)中,學(xué)生解答了這樣一道題:如圖4所示,兩水平光滑金屬軌道上放置兩根平行的導(dǎo)體棒ab和cd,在回路正上方有一塊條形磁鐵落下,在磁鐵靠近回路過程中,分析導(dǎo)體棒ab和cd的運(yùn)動(dòng)情況．結(jié)果不同學(xué)生出現(xiàn)了如下的3種解題思路．

學(xué)生1:先根據(jù)楞次定律判斷回路中的感應(yīng)電流方向,然后根據(jù)左手定則判斷磁鐵磁場(chǎng)對(duì)導(dǎo)體棒的安培力,可得出導(dǎo)體棒ab和cd相互靠近．

學(xué)生2:根據(jù)楞次定律的推論“增縮減擴(kuò)”(一些參考書上的二級(jí)結(jié)論:若回路磁通量增加,則回路將產(chǎn)生收縮的效果;若回路磁通量減少,則回路將產(chǎn)生擴(kuò)張的效果),直接得出導(dǎo)體棒ab和cd相互靠近．

學(xué)生3:先根據(jù)楞次定律判斷回路中的感應(yīng)電流方向,然后根據(jù)掌握的二級(jí)結(jié)論“反向電流相互排斥”,得出導(dǎo)體棒ab和cd相互遠(yuǎn)離．

課堂上,教師先呈現(xiàn)以上3種解題思路,然后引導(dǎo)持不同觀點(diǎn)的學(xué)生進(jìn)行辯論,指出對(duì)方解題思路存在的問題．經(jīng)過生生互動(dòng)之后,學(xué)生3的錯(cuò)誤被“公認(rèn)”了,認(rèn)識(shí)到“反向電流相互吸引”是通過感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)作用的,它沒有磁鐵的磁場(chǎng)強(qiáng)．但后來學(xué)生3指出學(xué)生2的解題思路也存在問題,舉了一個(gè)很有說服力的例子:圖5所示的情況中,導(dǎo)體環(huán)1中逆時(shí)針的電流I1增大,穿過導(dǎo)體環(huán)2 的磁通量增 大,產(chǎn)生順時(shí)針的感應(yīng)電流I2.導(dǎo)體環(huán)2受到的安培力有使自身面積擴(kuò)大的趨勢(shì),與“增縮減擴(kuò)”的二級(jí)結(jié)論相悖．通過以上爭(zhēng)辯,學(xué)生之間進(jìn)行了充分的思維碰撞,深刻體會(huì)到應(yīng)用二級(jí)結(jié)論解題需要注意前提條件．

2.3 促成學(xué)生思維的自省

學(xué)生解題中出現(xiàn)的一些錯(cuò)誤,即使沒有教師搭建支架或同伴幫助,通過自我反省就能得到解決．反省思維是一種冷靜的、主動(dòng)的自我反思過程．在習(xí)題教學(xué)中,教師促成學(xué)生對(duì)解題過程的自我反省,讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到自己思維的模糊點(diǎn)或自身的錯(cuò)誤,可以將學(xué)生的思維引向嚴(yán)謹(jǐn)并養(yǎng)成良好的解題習(xí)慣,從而優(yōu)化學(xué)生的思維品質(zhì)．

例如,筆者在批改學(xué)生的練習(xí)作業(yè)時(shí),有時(shí)會(huì)在某道錯(cuò)題旁打叉并寫上一個(gè)“講”字,意味著相應(yīng)學(xué)生要在下一節(jié)課上臺(tái)講解這道習(xí)題,要求學(xué)生說清原先的想法錯(cuò)在哪兒并給出正解．這種教學(xué)方法就是在促成學(xué)生思維的自?。瑯拥?每次考試后分析試卷之前,先把答題卷發(fā)還給學(xué)生讓學(xué)生自我訂正,這也是促成學(xué)生的自省,然后課堂上集中討論自省解決不了的問題．又如,在課堂師生互動(dòng)中,當(dāng)學(xué)生給出習(xí)題的錯(cuò)誤解答時(shí),有時(shí)候教師只問一句“是這樣嗎?”、“你確定嗎?”等用語,就會(huì)促使學(xué)生進(jìn)入自我反省,而學(xué)生通過自省得到的正確解答會(huì)讓學(xué)生獲得“豁然開朗”的成功喜悅．

2016-12-12)