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創設物理問題情境,調動學生學習內驅力

2021-08-11 15:29 蔡子序 今日文教周刊
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——以《機械能守恒定律》教學片段為例
貴州貴陽市第八中學 蔡子序

       摘要:創設問題情景進行教學,調動學生學習內驅力,設計變消極被動為積極主動的學習活動,有助于物理概念的建立、物理規律的探究、物理問題的解決,對培養學生物理學科核心素養和關鍵能力具有積極作用。
       關鍵詞:創設;問題情境;內驅力
 
       對“問題情境”和“內驅力”的解讀,在不同的學科領域中有不同的解釋。這里的“問題情境”是指將物理問題融合于生活背景的、有感情的、優化的人造環境。這里的“內驅力”是指將教學要求逐漸變成學生自覺的行為動力,喚醒學生 “自我期待”的學習需求。疑問是思維的火種,創設物理問題情境,制造認知沖突,讓學生從情境中發現和提煉問題;以問題吸引學生注意力,激發學習內驅力;以解決問題促進思考,猜想假設與研究判斷,明確思維方向;以問題引領營造探究氛圍,制定計劃探究物理規律或解決物理問題,以快速開啟高效學習活動之門,這種方法在教學中越來越得到廣泛的應用。如何創設問題情境,如何調動學生學習內驅力,以孕育學生積極主動性和思維深度性,本文以《機械能守恒定律》教學片段為例,淺談實踐之策略與方法。
        一、創設實驗情境,引入新課導航教學
         在引入新課的教學環節創設“碰鼻尖”實驗情境,這是一個比較常用的案例,特點是該實驗驚險與刺激,能很好地激起學生探究的熱情,在情緒上做好探究新規律的準備。根據教室布局具體情況,選擇恰當位置,將擺球懸掛于教室天花板或用支架固定,擺線盡可能長一點,將單擺拉到鼻尖處,借此情景提出懸疑問題:釋放擺球,球擺回時是否將人撞傷?參與實驗的學生可能會略顯緊張,教師可親自演示,且進行伽利略單擺等高演示實驗,讓學生深刻體會科學家建立科學理論解釋自然現象的過程。在此基礎上提出問題:小球為何總要去找這個等高的線?此現象中的“守恒量”是什么?引導學生會猜想、思考,從物理學的角度,深入地分析和解釋這個現象?
在新課進行之初創設物理情境,將目標教學內容與常見的情境現象相聯系,在課堂上重現特定生產生活等情境,自然切入并創設問題情境,吸引學生注意力,激發學生好奇心與求知欲;有利于學生學習內驅力的喚醒和調動,輔以特定的情境中挖掘物理規律及內涵,奠定一個好的開端,并為導航一堂新課教學的有效進行提供了保障。
       二、串聯問題情境,漸進構建物理概念
       學生經驗性的常識源自于大量生活的經驗,需要創設體現物理概念本質特征的問題情境,使其保持新鮮感,再對經驗性情境現象進行重新加工,才能實現事物共同屬性的概括和本質特征的抽象,并在經驗性常識基礎上構建物理概念,這是一個漸進的過程,更是發展學生科學思維的關鍵。
       在新課進行之初創設物理情境的價值,不僅僅可以很好地用于引入新課,還可以將此情境始終貫穿于課堂教學的全過程,串聯課堂教學相關核心問題,突破教學的重難點,提升情境使用價值與問題實效性。“碰鼻尖”實驗情境,教師可以繼續創設問題情境,采取師生互動的教學活動方式,從能量的角度來分析與討論動能和勢能的相互轉化問題,漸進構建機械能的概念。在下降和上升過程中能量轉化及重力做功情況怎樣?動能、重力勢能是否實現了相互轉化?動能、重力勢能、彈性勢能三種能量怎樣相互轉化?他們之間有何密切的聯系?讓學生真情感受,調動內驅動力,比較自然地構建了機械能的概念。
       三、創設問題情境,繼續探究物理規律
       在探究機械能守恒條件時,教師可以繼續基于“碰鼻尖”或單擺等高實驗現象,巧妙創設引發學生思考的問題情境,讓學生從中發現和提煉問題,并對問題的可能提出猜想與假設,制定方案、創造條件繼續探究。教學活動設計如下:
       問題1.剛才小球擺動過程中總能回到原來的高度,說明有一個量是保持不變,這個不變量是什么?
       猜想:動能與重力勢能的總和保持不變,也就是機械能保持不變,換句話說:動能與重力勢能的總和是守恒的,機械能是守恒的。
       問題2.小球的擺動有時等高,有時不等高,什么情況下機械能保持不變?
       實驗探究1.將小鋼球換成較大的紙球重做實驗,不等高,且很快停下來,分析原因,空氣阻力不可忽略;
       實驗探究2.小鋼球貼著黑板擺動,不等高,很快停下來,分析原因,摩擦阻力;
       實驗探究3.彈簧振子,光滑軌道,加摩擦墊,創設兩種情境,對比實驗現象。
       問題3.如果從外力做功與能量轉化的角度分析,情況怎樣?
       情境再現:等高和不等高的兩種情況,外力做功情況分析。
       得出結論:有摩擦力或空氣阻力做功,動能和勢能的總和不守恒。
       繼續提問:如果只有重力和彈力做功,其他力都不做功,情況又如何?
       事實上,學生對科學本質的認識,科學探究能力的提高,需要在教學活動中真切感受探究的過程,體會科學描述和解釋自然現象的樂趣,而科學探究樂趣的培養,創設問題情境,驅動學生深入思考與實踐是重要的方法和手段。
       四、問題情境驅動,理論探究解決問題
       由于“運用物理知識解決實際問題能力的高低,往往取決于學生將情境與知識相聯系的水平”。為此需要學生先積累一定的經驗,構建物理模型,制定問題情境驅動任務,通過理論探究解決實際問題,進而培養學生關鍵能力,這也是一種常見的教學方法。在理論探究機械能守恒定律的內容時,設計了如下的教學活動。
       任務A:初動能為Ek1,質量為m的小球從光滑曲面高度為h1的A點下落,運動到高度為h2的B點時,動能變為Ek2,忽略阻力。求:小球從A點下落至B過程中,重力做的功;初末狀態小球機械能的關系。
       任務B:光滑水平面上質量m為一小球在彈簧彈力作用下從A向B運動,已知小球A點動能為Ek1,彈簧彈性勢能為EP1,運動到B動能變為Ek2,彈簧彈性勢能變為EP2,忽略阻力,求:小球從A點至B過程中,彈力做的功;小球和彈簧初末狀態機械能的關系。 
       設計意圖:以問題情境任務驅動的方式,引導學生運用前面所學知識,分析物理過程,探究學習,結合數學方法進行理論推導,得出機械能守恒定律。
       綜上所述:教師在創設問題情境設計教學活動時,需要精準分析和掌握學生知識和能力水平實際情況,設計適合的問題情境,巧妙安排學生活動,調動學生學習的內驅力,激發學生信心、勇氣和熱忱,學生物理學科核心素養和關鍵能力必然會得到提升和發展。
       
       參考文獻
       [1]中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標準(2017年版2020年修訂)[M].北京:人民教育出版社,2020:52-53
       [2]紀金忠.中學物理教學中情境創設的思考與實踐[J]湖南中學物理,2018,12

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