培養(yǎng)提問(wèn)技能發(fā)展問(wèn)題探究能力
——以探究輕桿上的彈力方向?yàn)槔?/h1>
2018-06-02 08:16陳艷
數(shù)理化解題研究 2018年13期
陳 艷
(陜西省西安市西光中學(xué) 710001)
美國(guó)教育家杜威曾指出:問(wèn)題存在于人們遇到困難時(shí).心理學(xué)家紐厄爾與西蒙提出:問(wèn)題是個(gè)體想做某件事,但不能即刻知道做這件事所需要采取的一系列行動(dòng).對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)，問(wèn)題是始終存在的.在教學(xué)活動(dòng)中，學(xué)生常常會(huì)提出一些經(jīng)過(guò)思考而得出的具有一定難度的問(wèn)題，這些問(wèn)題足以讓學(xué)生進(jìn)行一番苦苦思考，甚至無(wú)法自主得出結(jié)論.相比于直接回答學(xué)生的問(wèn)題，教師更應(yīng)對(duì)學(xué)生進(jìn)行必要的訓(xùn)練，使學(xué)生通過(guò)可以實(shí)施的步驟將自主發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題聚焦為核心問(wèn)題，并且能夠持續(xù)的探究和自我追問(wèn)，逐漸深度建構(gòu)自己的問(wèn)題體系，最終自主解決問(wèn)題.下面以學(xué)生對(duì)輕桿模型彈力方向提出的問(wèn)題為例，分享筆者在教學(xué)中嘗試教會(huì)學(xué)生提問(wèn)技能，促進(jìn)學(xué)生自主解決問(wèn)題的教學(xué)策略.
一、問(wèn)題的提出
高中物理教學(xué)中，共點(diǎn)力的平衡是重點(diǎn)內(nèi)容，常以輕繩、輕桿來(lái)建構(gòu)題目情境，典型題目如下：
例1 如圖1，輕桿OD的OC段長(zhǎng)為L(zhǎng)，CD段嵌入墻壁固定，O端固定一個(gè)光滑的定滑輪，輕繩AB一端固定在墻壁上的A點(diǎn)，另一端跨過(guò)定滑輪在B處懸掛質(zhì)量為M的重物，系統(tǒng)保持靜止，則OD桿對(duì)繩的作用力的大小和方向如何？
例2 如圖2，長(zhǎng)為L(zhǎng)的輕桿OC，C端用光滑鉸鏈與墻壁固定，輕繩AO一端固定在墻壁上的A點(diǎn)，另一端與桿的O端相連，輕繩BO一端與桿的O點(diǎn)相連，另一端在B處懸掛質(zhì)量為M的重物，系統(tǒng)保持靜止，則AO繩上的彈力大小如何？這兩類典型題目強(qiáng)調(diào)了輕桿模型的特征：桿上的力不一定沿桿向.但學(xué)生也因此產(chǎn)生了極大地困惑：例一情境中可以由共點(diǎn)力平衡條件計(jì)算出桿上的力不沿桿向；但例二情境中，由共點(diǎn)力平衡條件計(jì)算繩AO上的彈力大小時(shí)，怎么能確定CO桿上的力沿著桿向呢？什么情況下桿上的彈力方向一定沿桿向？
二、 對(duì)問(wèn)題進(jìn)行分析，確定教會(huì)學(xué)生提問(wèn)技能，促進(jìn)學(xué)生自主解決問(wèn)題的教學(xué)策略
高中物理不涉及剛體平衡的知識(shí)，教師通常會(huì)直接告訴學(xué)生“若輕桿的一端是以光滑鉸鏈固定的，則桿上的彈力沿桿向”.事實(shí)上，平衡狀態(tài)桿上的彈力具體沿什么方向是由平衡條件和受力環(huán)境決定的，是遵循物理規(guī)律的.學(xué)生真正的困惑在于輕桿上彈力方向怎樣確定.解決這個(gè)問(wèn)題，學(xué)生需要具備初步的剛體平衡的知識(shí)；需要有解決平衡問(wèn)題的一般策略性方法；要應(yīng)用受力分析、力的分解與合成等具體物理方法；要進(jìn)行較復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算等，是個(gè)比較復(fù)雜的思維過(guò)程.因此，在教學(xué)中要注重教會(huì)學(xué)生提問(wèn)技能，使學(xué)生通過(guò)可以實(shí)施的步驟將自主發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題聚焦為核心問(wèn)題，并且能夠持續(xù)的探究和自我追問(wèn)，逐漸深度建構(gòu)自己的問(wèn)題體系，最終自主解決問(wèn)題.結(jié)合學(xué)生的實(shí)際情況確定教學(xué)策略如下：
1.要求學(xué)生書(shū)面描述問(wèn)題，明確問(wèn)題實(shí)質(zhì)
學(xué)生提問(wèn)通常是拿著題目直接來(lái)問(wèn)，問(wèn)的過(guò)程中會(huì)將另一種情境的問(wèn)題提出來(lái)進(jìn)行對(duì)比，但因?yàn)槭强陬^表述，所以對(duì)細(xì)節(jié)的描述常常含糊不清，甚至錯(cuò)誤，這會(huì)直接影響學(xué)生的自主思維，因此，訓(xùn)練學(xué)生的提問(wèn)技能的第一步應(yīng)該是要求學(xué)生明確描述問(wèn)題，而讓學(xué)生書(shū)面描述問(wèn)題可以有效的達(dá)到這個(gè)目的.
2.要求學(xué)生確定解決問(wèn)題的方案，明確追問(wèn)策略
策略性知識(shí)是程序性知識(shí)的一種，能夠提高人的認(rèn)知效率，“到了初中和高中時(shí)期，策略發(fā)展處于后期階段，某些青少年在他們熟悉的知識(shí)領(lǐng)域，可以在無(wú)成人指導(dǎo)的條件下，自覺(jué)運(yùn)用適當(dāng)?shù)牟呗愿倪M(jìn)學(xué)習(xí)，而且能根據(jù)任務(wù)的需要來(lái)調(diào)整策略” .高中生掌握追問(wèn)策略有利于學(xué)生進(jìn)行自我追問(wèn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)問(wèn)題解決的過(guò)程的自我監(jiān)控和及時(shí)調(diào)整.
高中物理解決平衡類問(wèn)題的方案是由一些相對(duì)固定的步驟和方法組成的，確定這些步驟和方法，對(duì)學(xué)生的自我追問(wèn)能夠起到支撐作用，便于將復(fù)雜問(wèn)題分解為更具體的子問(wèn)題，便于學(xué)生明確探究困難到底是什么，利于學(xué)生尋求有效的幫助，不會(huì)因無(wú)法解決具體問(wèn)題而懷疑解決問(wèn)題的一般策略.具體流程如圖3所示.
3.要求學(xué)生將思維可視化，支撐自我追問(wèn)過(guò)程
“教師應(yīng)當(dāng)有意識(shí)地將自己的思維過(guò)程明明白白地展示給學(xué)生.”是一種有利于教會(huì)學(xué)生思維的方法.將思維環(huán)節(jié)明確出來(lái)，能夠支撐學(xué)生的自我追問(wèn)活動(dòng)，同時(shí)將解決子問(wèn)題的過(guò)程嵌入到解決平衡類問(wèn)題的一般思維體系中，更利于學(xué)生深度建構(gòu)問(wèn)題體系.要求學(xué)生按照前面確定的解決問(wèn)題的一般策略完成子任務(wù)，以此來(lái)支撐自我追問(wèn).
4.要求學(xué)生通過(guò)各種途徑解決追問(wèn)過(guò)程中的具體子問(wèn)題，并進(jìn)一步自我追問(wèn)，尋求幫助，突破難點(diǎn).
輕桿的平衡條件并不是難點(diǎn)，學(xué)生通過(guò)查找資料，結(jié)合初中的杠桿原理以及個(gè)別提問(wèn)很快了解了輕桿的平衡條件；難點(diǎn)表現(xiàn)為選擇力的運(yùn)算法則：用力的平行四邊形定則，還是選用正交分解對(duì)力進(jìn)行運(yùn)算；不能順利的求解方程組.教師通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生比較，去發(fā)現(xiàn)選擇力的不同運(yùn)算法則只影響數(shù)學(xué)計(jì)算式的形式及運(yùn)算的簡(jiǎn)繁程度，物理作用是相同的，促使學(xué)生進(jìn)一步理解這些零散的知識(shí)并將其納入知識(shí)體系.至于解方程組，也是一個(gè)物理教學(xué)實(shí)際中面臨的難點(diǎn)，必須正視這個(gè)問(wèn)題，要進(jìn)行解方程組的策略引導(dǎo)和實(shí)際操作的演示.
三、進(jìn)行提問(wèn)技能的訓(xùn)練，促進(jìn)深度建構(gòu)問(wèn)題系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)自主學(xué)習(xí)
1.對(duì)例一(如圖1)的探究
提出問(wèn)題并按策略流程解決問(wèn)題：“例一(如圖1)中OD桿對(duì)繩的作用力的方向是否沿桿向？”
環(huán)節(jié)一、研究對(duì)象：O處與滑輪接觸的一小段繩
環(huán)節(jié)二、受力分析：以等效的觀點(diǎn)，用沿桿向的分力FX和垂直與桿向的分力Fy等效替代桿對(duì)繩的力如圖4
環(huán)節(jié)三、平衡條件：共點(diǎn)力平衡，可用正交分解
環(huán)節(jié)四、列方程并明確限制條件：
FNx=FAcosθFNy+FAsinθ=FBFALsinQ+M=FBL
限制條件：FA=FB=Mg，解方程可知兩分力均不為零，故不沿桿向
環(huán)節(jié)五、判斷能否解決問(wèn)題：?jiǎn)栴}已經(jīng)解決，就題目來(lái)說(shuō)已經(jīng)可以結(jié)束了，但還可以對(duì)桿進(jìn)行進(jìn)一步分析，看看為什么桿上的力不沿桿向.
繼續(xù)提出問(wèn)題：為什么桿上的力可以不沿桿向？
環(huán)節(jié)一、研究對(duì)象：輕桿
環(huán)節(jié)二、受力分析：因桿嵌入墻壁，故墻壁可以對(duì)桿提供所需方向的力如圖5
環(huán)節(jié)三、平衡條件：共點(diǎn)力平衡、力矩平衡
環(huán)節(jié)四、列方程并明確限制條：
FNx=FAcosθ(3)
FNy+FAsinθ=FB(4)
FALsinθ+M=FBL(5)
限制條件：FA=FB=Mg.解方程可知墻壁對(duì)桿兩分力均不為零.
環(huán)節(jié)五、判斷能否解決問(wèn)題：因?yàn)闂U是嵌入墻壁的，故墻壁對(duì)桿能夠提供不為零的力，且該力可以不過(guò)轉(zhuǎn)軸C，產(chǎn)生逆時(shí)針力矩M，故，桿上的力可以不沿桿向.問(wèn)題得到解決.
總結(jié)：因固定端可以提供不經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)軸的力，故嵌入墻壁固定的輕桿上的力可以不沿著桿向
2.對(duì)例二(如圖2)的探究
提出問(wèn)題并按流程解決問(wèn)題：OD桿對(duì)繩的作用力的方向是否沿桿向？
環(huán)節(jié)一、研究對(duì)象：結(jié)點(diǎn)O
環(huán)節(jié)二、受力分析：以等效的觀點(diǎn)，用沿桿向的分力Fx和垂直與桿向的分力Fy等效替代桿對(duì)結(jié)點(diǎn)O的力如圖6
環(huán)節(jié)三、平衡條件：共點(diǎn)力平衡，可用正交分解
環(huán)節(jié)四、列方程并明確限制條：
Fx=FAcosθ(1)
Fy+FAsinθ=FB(2)
無(wú)特殊限制條件.
環(huán)節(jié)五、判斷能否解決問(wèn)題：不能確定Fx、Fy是否為零，故問(wèn)題還沒(méi)有解決，策略性知識(shí)可知還應(yīng)再添加研究對(duì)象，也就是對(duì)桿進(jìn)行進(jìn)一步分析
繼續(xù)提出問(wèn)題，并按流程解決問(wèn)題：
患者眩暈癥狀全部消失，不影響患者的正常工作及生活，隨訪2個(gè)月無(wú)復(fù)發(fā)評(píng)價(jià)為顯效；患者眩暈癥狀有顯著改善，頭疼現(xiàn)象有明顯減輕，隨訪2個(gè)月發(fā)作頻率較之前有明顯減少評(píng)價(jià)為有效；達(dá)不到上述標(biāo)準(zhǔn)者評(píng)價(jià)為無(wú)效。臨床總有效率=顯效率+有效率。
環(huán)節(jié)一、研究對(duì)象：輕桿
環(huán)節(jié)二、受力分析：如圖7
環(huán)節(jié)三、平衡條件：共點(diǎn)力平衡；力矩平衡
環(huán)節(jié)四、列方程并明確限制條：
FNx=FAcosθ(3)
FNy+FAsinθ=FB(4)
FALsinθ+M=FBL(5)
限制條件：FN過(guò)轉(zhuǎn)軸C，即FN對(duì)轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生力矩M為零
環(huán)節(jié)五、判斷能否解決問(wèn)題：比較第(2)式和第(5)式，可知Fy=0，即桿對(duì)結(jié)點(diǎn)的彈力沿桿向；比較第(4)式和第(5)式，可知FNy=0，即固定軸對(duì)桿的彈力也沿桿向；問(wèn)題得到解決.
總結(jié)：因固定端只能提供經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)軸的力，故桿上的力沿著桿向
3.學(xué)生提出新問(wèn)題，由輕桿構(gòu)成的三角形支架如圖8，為什么桿上的彈力方向也沿桿向？
環(huán)節(jié)一、研究對(duì)象：結(jié)點(diǎn)O；明確三角形支架的固定方式是點(diǎn)固定，也就是墻壁只能對(duì)A、C兩處固定點(diǎn)有力的作用
環(huán)節(jié)二、受力分析：這個(gè)情境中有兩根輕桿，桿上的力方向不能確定時(shí)，仍以等效的觀點(diǎn)，用沿桿向的分力F1和垂直與桿向的分力F2等效替代桿對(duì)結(jié)點(diǎn)O的力，如圖9.
環(huán)節(jié)三、平衡條件：共點(diǎn)力平衡，可用正交分解
環(huán)節(jié)四、列方程并明確限制條：沿OC桿和垂直與OC桿分解
FA1cosθ=FA2sinθ+FC1(1)
FA1sinθ+FA2sinθ+FC2=FB(2)
限制條件：無(wú)特殊限制條件，且由上式不能計(jì)算FA2和FC2的值
環(huán)節(jié)五、判斷能否解決問(wèn)題：不能判斷各桿桿對(duì)O點(diǎn)的力是否為零，還應(yīng)再添加研究對(duì)象進(jìn)一步分析，繼續(xù)按流程處理：
環(huán)節(jié)一、研究對(duì)象：輕桿OC
環(huán)節(jié)二、受力分析：如圖10
環(huán)節(jié)三、平衡條件：共點(diǎn)力平衡、力矩平衡
環(huán)節(jié)四、列方程：
FNAx+FA2sinθ=FA1cosθ(3)
FNAy+FA1sinθ+FA2cosθFB(4)
FA1LCsinθ+FA2LCcosθ+M=FBLC(5)
環(huán)節(jié)五、判斷能否解決問(wèn)題：FNC過(guò)轉(zhuǎn)軸C，即FNC對(duì)轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生力矩M為零比較第(2)式和第(5)式，可知FC2=0，比較第(4)式和第(5)式，可知FNcy=0，OC桿的彈力沿桿向.但不能判斷AO桿的彈力方向，還應(yīng)再添加研究對(duì)象進(jìn)一步分析.
總結(jié)：因OC桿的固定端只能提供經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)軸的力，故桿上的力沿著桿向.
同理，對(duì)輕桿OA進(jìn)行分析：
環(huán)節(jié)一、研究對(duì)象：輕桿OA
環(huán)節(jié)二、受力分析：如圖11
環(huán)節(jié)三、平衡條件：共點(diǎn)力平衡力矩平衡
環(huán)節(jié)四、列方程并明確限制條：
FNAx=-FC1(6)
FNAy+FC2=FB(7)
FC2LAsinθ+FC1LAsinθ+M=FBFAcosθ(8)
限制條件：FNA過(guò)轉(zhuǎn)軸A，即FNC對(duì)轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生力矩M為零；FC2=0；
由第(8)式得：FC1sinθ=FBcosθ(9)
代入(1)(2)式得
FA1cosθsinθ-FA2sin2θ=FA1sinθcosθ+FA2cos2θ
即：FA2=0
環(huán)節(jié)五、判斷能否解決問(wèn)題：OA桿的彈力沿桿向.可進(jìn)一步分析出FNA也沿桿向.
總結(jié)：因OA桿的固定端只能提供經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)軸的力，故桿上的力沿著桿向.
最后學(xué)生按照這個(gè)流程又進(jìn)一步對(duì)三角行支架的一般受力條件下的彈力方向進(jìn)行探究.最后得到結(jié)論： “若輕桿的一端是以光滑鉸鏈固定的，則桿上的彈力沿桿向”是因?yàn)楣潭ǘ酥荒芴峁┙?jīng)過(guò)轉(zhuǎn)軸的力，應(yīng)用輕桿的平衡條件，通過(guò)計(jì)算確定出桿上的力沿著桿向.嚴(yán)格意義上，確定桿上的彈力方向必須通過(guò)計(jì)算，但上述情境有共同特點(diǎn)：(1)輕桿的一端是以光滑鉸鏈固定的;(2)輕桿只在兩個(gè)端點(diǎn)受力，故今后做題若遇到這類情境即可迅速判斷桿上的力沿著桿向.
這個(gè)探究過(guò)程困難重重，但事實(shí)表明，學(xué)生在一般的策略性知識(shí)的支撐下，區(qū)分各子任務(wù)，分項(xiàng)解決問(wèn)題，最終完成探究任務(wù)并將問(wèn)題進(jìn)行了拓展探究，取得了很好的成果.這種做法充分體現(xiàn)了學(xué)生的主體性，營(yíng)造了開(kāi)放的教學(xué)空間，有利與真正實(shí)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)的可持續(xù)發(fā)展.
參考文獻(xiàn)：
[1]林玉坤.如何培養(yǎng)老師的問(wèn)題探究教學(xué)能力[M].桂林:漓江出版社,2011(07).
[2]皮連生.教與學(xué)的心理學(xué)[M].上海:華東師范大學(xué)出版社,2009:106-107.
[3]郅庭瑾.教會(huì)學(xué)生思維[M].北京:教育科學(xué)出版社,2002:138.
猜你喜歡
關(guān)于平衡狀態(tài)輕桿受力情況題型的分析數(shù)理化解題研究(2021年21期)2021-08-05 大型汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸接地方式及軸電流分析上海大中型電機(jī)(2021年1期)2021-06-09 關(guān)于輕桿上的力方向的思考物理通報(bào)(2021年2期)2021-02-07 指向思維生長(zhǎng)的初中物理課外實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的探索①——以“探究杠桿的平衡條件”為例物理之友(2020年12期)2020-07-16 軋機(jī)轉(zhuǎn)軸無(wú)損檢測(cè)及修復(fù)技術(shù)山東冶金(2019年2期)2019-05-11 小細(xì)節(jié)大功效 淺談筆記本屏幕轉(zhuǎn)軸設(shè)計(jì)電腦愛(ài)好者(2016年23期)2017-01-05 判斷杠桿哪端下沉的方法和技巧中學(xué)生數(shù)理化·教與學(xué)(2016年10期)2016-11-04 電網(wǎng)電壓不平衡條件下并網(wǎng)逆變器的動(dòng)態(tài)相量模型電測(cè)與儀表(2016年1期)2016-04-12 物體三力平衡條件的推論及應(yīng)用新高考·高一物理(2015年7期)2015-09-21 2012江蘇高考物理14題要點(diǎn)突破
——不計(jì)質(zhì)量的力學(xué)模型物理通報(bào)(2013年2期)2013-08-18
陳 艷
(陜西省西安市西光中學(xué) 710001)
美國(guó)教育家杜威曾指出:問(wèn)題存在于人們遇到困難時(shí).心理學(xué)家紐厄爾與西蒙提出:問(wèn)題是個(gè)體想做某件事,但不能即刻知道做這件事所需要采取的一系列行動(dòng).對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)，問(wèn)題是始終存在的.在教學(xué)活動(dòng)中，學(xué)生常常會(huì)提出一些經(jīng)過(guò)思考而得出的具有一定難度的問(wèn)題，這些問(wèn)題足以讓學(xué)生進(jìn)行一番苦苦思考，甚至無(wú)法自主得出結(jié)論.相比于直接回答學(xué)生的問(wèn)題，教師更應(yīng)對(duì)學(xué)生進(jìn)行必要的訓(xùn)練，使學(xué)生通過(guò)可以實(shí)施的步驟將自主發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題聚焦為核心問(wèn)題，并且能夠持續(xù)的探究和自我追問(wèn)，逐漸深度建構(gòu)自己的問(wèn)題體系，最終自主解決問(wèn)題.下面以學(xué)生對(duì)輕桿模型彈力方向提出的問(wèn)題為例，分享筆者在教學(xué)中嘗試教會(huì)學(xué)生提問(wèn)技能，促進(jìn)學(xué)生自主解決問(wèn)題的教學(xué)策略.
一、問(wèn)題的提出
高中物理教學(xué)中，共點(diǎn)力的平衡是重點(diǎn)內(nèi)容，常以輕繩、輕桿來(lái)建構(gòu)題目情境，典型題目如下：
例1 如圖1，輕桿OD的OC段長(zhǎng)為L(zhǎng)，CD段嵌入墻壁固定，O端固定一個(gè)光滑的定滑輪，輕繩AB一端固定在墻壁上的A點(diǎn)，另一端跨過(guò)定滑輪在B處懸掛質(zhì)量為M的重物，系統(tǒng)保持靜止，則OD桿對(duì)繩的作用力的大小和方向如何？
例2 如圖2，長(zhǎng)為L(zhǎng)的輕桿OC，C端用光滑鉸鏈與墻壁固定，輕繩AO一端固定在墻壁上的A點(diǎn)，另一端與桿的O端相連，輕繩BO一端與桿的O點(diǎn)相連，另一端在B處懸掛質(zhì)量為M的重物，系統(tǒng)保持靜止，則AO繩上的彈力大小如何？這兩類典型題目強(qiáng)調(diào)了輕桿模型的特征：桿上的力不一定沿桿向.但學(xué)生也因此產(chǎn)生了極大地困惑：例一情境中可以由共點(diǎn)力平衡條件計(jì)算出桿上的力不沿桿向；但例二情境中，由共點(diǎn)力平衡條件計(jì)算繩AO上的彈力大小時(shí)，怎么能確定CO桿上的力沿著桿向呢？什么情況下桿上的彈力方向一定沿桿向？
二、 對(duì)問(wèn)題進(jìn)行分析，確定教會(huì)學(xué)生提問(wèn)技能，促進(jìn)學(xué)生自主解決問(wèn)題的教學(xué)策略
高中物理不涉及剛體平衡的知識(shí)，教師通常會(huì)直接告訴學(xué)生“若輕桿的一端是以光滑鉸鏈固定的，則桿上的彈力沿桿向”.事實(shí)上，平衡狀態(tài)桿上的彈力具體沿什么方向是由平衡條件和受力環(huán)境決定的，是遵循物理規(guī)律的.學(xué)生真正的困惑在于輕桿上彈力方向怎樣確定.解決這個(gè)問(wèn)題，學(xué)生需要具備初步的剛體平衡的知識(shí)；需要有解決平衡問(wèn)題的一般策略性方法；要應(yīng)用受力分析、力的分解與合成等具體物理方法；要進(jìn)行較復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算等，是個(gè)比較復(fù)雜的思維過(guò)程.因此，在教學(xué)中要注重教會(huì)學(xué)生提問(wèn)技能，使學(xué)生通過(guò)可以實(shí)施的步驟將自主發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題聚焦為核心問(wèn)題，并且能夠持續(xù)的探究和自我追問(wèn)，逐漸深度建構(gòu)自己的問(wèn)題體系，最終自主解決問(wèn)題.結(jié)合學(xué)生的實(shí)際情況確定教學(xué)策略如下：
1.要求學(xué)生書(shū)面描述問(wèn)題，明確問(wèn)題實(shí)質(zhì)
學(xué)生提問(wèn)通常是拿著題目直接來(lái)問(wèn)，問(wèn)的過(guò)程中會(huì)將另一種情境的問(wèn)題提出來(lái)進(jìn)行對(duì)比，但因?yàn)槭强陬^表述，所以對(duì)細(xì)節(jié)的描述常常含糊不清，甚至錯(cuò)誤，這會(huì)直接影響學(xué)生的自主思維，因此，訓(xùn)練學(xué)生的提問(wèn)技能的第一步應(yīng)該是要求學(xué)生明確描述問(wèn)題，而讓學(xué)生書(shū)面描述問(wèn)題可以有效的達(dá)到這個(gè)目的.
2.要求學(xué)生確定解決問(wèn)題的方案，明確追問(wèn)策略
策略性知識(shí)是程序性知識(shí)的一種，能夠提高人的認(rèn)知效率，“到了初中和高中時(shí)期，策略發(fā)展處于后期階段，某些青少年在他們熟悉的知識(shí)領(lǐng)域，可以在無(wú)成人指導(dǎo)的條件下，自覺(jué)運(yùn)用適當(dāng)?shù)牟呗愿倪M(jìn)學(xué)習(xí)，而且能根據(jù)任務(wù)的需要來(lái)調(diào)整策略” .高中生掌握追問(wèn)策略有利于學(xué)生進(jìn)行自我追問(wèn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)問(wèn)題解決的過(guò)程的自我監(jiān)控和及時(shí)調(diào)整.
高中物理解決平衡類問(wèn)題的方案是由一些相對(duì)固定的步驟和方法組成的，確定這些步驟和方法，對(duì)學(xué)生的自我追問(wèn)能夠起到支撐作用，便于將復(fù)雜問(wèn)題分解為更具體的子問(wèn)題，便于學(xué)生明確探究困難到底是什么，利于學(xué)生尋求有效的幫助，不會(huì)因無(wú)法解決具體問(wèn)題而懷疑解決問(wèn)題的一般策略.具體流程如圖3所示.
3.要求學(xué)生將思維可視化，支撐自我追問(wèn)過(guò)程
“教師應(yīng)當(dāng)有意識(shí)地將自己的思維過(guò)程明明白白地展示給學(xué)生.”是一種有利于教會(huì)學(xué)生思維的方法.將思維環(huán)節(jié)明確出來(lái)，能夠支撐學(xué)生的自我追問(wèn)活動(dòng)，同時(shí)將解決子問(wèn)題的過(guò)程嵌入到解決平衡類問(wèn)題的一般思維體系中，更利于學(xué)生深度建構(gòu)問(wèn)題體系.要求學(xué)生按照前面確定的解決問(wèn)題的一般策略完成子任務(wù)，以此來(lái)支撐自我追問(wèn).
4.要求學(xué)生通過(guò)各種途徑解決追問(wèn)過(guò)程中的具體子問(wèn)題，并進(jìn)一步自我追問(wèn)，尋求幫助，突破難點(diǎn).
輕桿的平衡條件并不是難點(diǎn)，學(xué)生通過(guò)查找資料，結(jié)合初中的杠桿原理以及個(gè)別提問(wèn)很快了解了輕桿的平衡條件；難點(diǎn)表現(xiàn)為選擇力的運(yùn)算法則：用力的平行四邊形定則，還是選用正交分解對(duì)力進(jìn)行運(yùn)算；不能順利的求解方程組.教師通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生比較，去發(fā)現(xiàn)選擇力的不同運(yùn)算法則只影響數(shù)學(xué)計(jì)算式的形式及運(yùn)算的簡(jiǎn)繁程度，物理作用是相同的，促使學(xué)生進(jìn)一步理解這些零散的知識(shí)并將其納入知識(shí)體系.至于解方程組，也是一個(gè)物理教學(xué)實(shí)際中面臨的難點(diǎn)，必須正視這個(gè)問(wèn)題，要進(jìn)行解方程組的策略引導(dǎo)和實(shí)際操作的演示.
三、進(jìn)行提問(wèn)技能的訓(xùn)練，促進(jìn)深度建構(gòu)問(wèn)題系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)自主學(xué)習(xí)
1.對(duì)例一(如圖1)的探究
提出問(wèn)題并按策略流程解決問(wèn)題：“例一(如圖1)中OD桿對(duì)繩的作用力的方向是否沿桿向？”
環(huán)節(jié)一、研究對(duì)象：O處與滑輪接觸的一小段繩
環(huán)節(jié)二、受力分析：以等效的觀點(diǎn)，用沿桿向的分力FX和垂直與桿向的分力Fy等效替代桿對(duì)繩的力如圖4
環(huán)節(jié)三、平衡條件：共點(diǎn)力平衡，可用正交分解
環(huán)節(jié)四、列方程并明確限制條件：
FNx=FAcosθFNy+FAsinθ=FBFALsinQ+M=FBL
限制條件：FA=FB=Mg，解方程可知兩分力均不為零，故不沿桿向
環(huán)節(jié)五、判斷能否解決問(wèn)題：?jiǎn)栴}已經(jīng)解決，就題目來(lái)說(shuō)已經(jīng)可以結(jié)束了，但還可以對(duì)桿進(jìn)行進(jìn)一步分析，看看為什么桿上的力不沿桿向.
繼續(xù)提出問(wèn)題：為什么桿上的力可以不沿桿向？
環(huán)節(jié)一、研究對(duì)象：輕桿
環(huán)節(jié)二、受力分析：因桿嵌入墻壁，故墻壁可以對(duì)桿提供所需方向的力如圖5
環(huán)節(jié)三、平衡條件：共點(diǎn)力平衡、力矩平衡
環(huán)節(jié)四、列方程并明確限制條：
FNx=FAcosθ(3)
FNy+FAsinθ=FB(4)
FALsinθ+M=FBL(5)
限制條件：FA=FB=Mg.解方程可知墻壁對(duì)桿兩分力均不為零.
環(huán)節(jié)五、判斷能否解決問(wèn)題：因?yàn)闂U是嵌入墻壁的，故墻壁對(duì)桿能夠提供不為零的力，且該力可以不過(guò)轉(zhuǎn)軸C，產(chǎn)生逆時(shí)針力矩M，故，桿上的力可以不沿桿向.問(wèn)題得到解決.
總結(jié)：因固定端可以提供不經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)軸的力，故嵌入墻壁固定的輕桿上的力可以不沿著桿向
2.對(duì)例二(如圖2)的探究
提出問(wèn)題并按流程解決問(wèn)題：OD桿對(duì)繩的作用力的方向是否沿桿向？
環(huán)節(jié)一、研究對(duì)象：結(jié)點(diǎn)O
環(huán)節(jié)二、受力分析：以等效的觀點(diǎn)，用沿桿向的分力Fx和垂直與桿向的分力Fy等效替代桿對(duì)結(jié)點(diǎn)O的力如圖6
環(huán)節(jié)三、平衡條件：共點(diǎn)力平衡，可用正交分解
環(huán)節(jié)四、列方程并明確限制條：
Fx=FAcosθ(1)
Fy+FAsinθ=FB(2)
無(wú)特殊限制條件.
環(huán)節(jié)五、判斷能否解決問(wèn)題：不能確定Fx、Fy是否為零，故問(wèn)題還沒(méi)有解決，策略性知識(shí)可知還應(yīng)再添加研究對(duì)象，也就是對(duì)桿進(jìn)行進(jìn)一步分析
繼續(xù)提出問(wèn)題，并按流程解決問(wèn)題：
患者眩暈癥狀全部消失，不影響患者的正常工作及生活，隨訪2個(gè)月無(wú)復(fù)發(fā)評(píng)價(jià)為顯效；患者眩暈癥狀有顯著改善，頭疼現(xiàn)象有明顯減輕，隨訪2個(gè)月發(fā)作頻率較之前有明顯減少評(píng)價(jià)為有效；達(dá)不到上述標(biāo)準(zhǔn)者評(píng)價(jià)為無(wú)效。臨床總有效率=顯效率+有效率。
環(huán)節(jié)一、研究對(duì)象：輕桿
環(huán)節(jié)二、受力分析：如圖7
環(huán)節(jié)三、平衡條件：共點(diǎn)力平衡；力矩平衡
環(huán)節(jié)四、列方程并明確限制條：
FNx=FAcosθ(3)
FNy+FAsinθ=FB(4)
FALsinθ+M=FBL(5)
限制條件：FN過(guò)轉(zhuǎn)軸C，即FN對(duì)轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生力矩M為零
環(huán)節(jié)五、判斷能否解決問(wèn)題：比較第(2)式和第(5)式，可知Fy=0，即桿對(duì)結(jié)點(diǎn)的彈力沿桿向；比較第(4)式和第(5)式，可知FNy=0，即固定軸對(duì)桿的彈力也沿桿向；問(wèn)題得到解決.
總結(jié)：因固定端只能提供經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)軸的力，故桿上的力沿著桿向
3.學(xué)生提出新問(wèn)題，由輕桿構(gòu)成的三角形支架如圖8，為什么桿上的彈力方向也沿桿向？
環(huán)節(jié)一、研究對(duì)象：結(jié)點(diǎn)O；明確三角形支架的固定方式是點(diǎn)固定，也就是墻壁只能對(duì)A、C兩處固定點(diǎn)有力的作用
環(huán)節(jié)二、受力分析：這個(gè)情境中有兩根輕桿，桿上的力方向不能確定時(shí)，仍以等效的觀點(diǎn)，用沿桿向的分力F1和垂直與桿向的分力F2等效替代桿對(duì)結(jié)點(diǎn)O的力，如圖9.
環(huán)節(jié)三、平衡條件：共點(diǎn)力平衡，可用正交分解
環(huán)節(jié)四、列方程并明確限制條：沿OC桿和垂直與OC桿分解
FA1cosθ=FA2sinθ+FC1(1)
FA1sinθ+FA2sinθ+FC2=FB(2)
限制條件：無(wú)特殊限制條件，且由上式不能計(jì)算FA2和FC2的值
環(huán)節(jié)五、判斷能否解決問(wèn)題：不能判斷各桿桿對(duì)O點(diǎn)的力是否為零，還應(yīng)再添加研究對(duì)象進(jìn)一步分析，繼續(xù)按流程處理：
環(huán)節(jié)一、研究對(duì)象：輕桿OC
環(huán)節(jié)二、受力分析：如圖10
環(huán)節(jié)三、平衡條件：共點(diǎn)力平衡、力矩平衡
環(huán)節(jié)四、列方程：
FNAx+FA2sinθ=FA1cosθ(3)
FNAy+FA1sinθ+FA2cosθFB(4)
FA1LCsinθ+FA2LCcosθ+M=FBLC(5)
環(huán)節(jié)五、判斷能否解決問(wèn)題：FNC過(guò)轉(zhuǎn)軸C，即FNC對(duì)轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生力矩M為零比較第(2)式和第(5)式，可知FC2=0，比較第(4)式和第(5)式，可知FNcy=0，OC桿的彈力沿桿向.但不能判斷AO桿的彈力方向，還應(yīng)再添加研究對(duì)象進(jìn)一步分析.
總結(jié)：因OC桿的固定端只能提供經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)軸的力，故桿上的力沿著桿向.
同理，對(duì)輕桿OA進(jìn)行分析：
環(huán)節(jié)一、研究對(duì)象：輕桿OA
環(huán)節(jié)二、受力分析：如圖11
環(huán)節(jié)三、平衡條件：共點(diǎn)力平衡力矩平衡
環(huán)節(jié)四、列方程并明確限制條：
FNAx=-FC1(6)
FNAy+FC2=FB(7)
FC2LAsinθ+FC1LAsinθ+M=FBFAcosθ(8)
限制條件：FNA過(guò)轉(zhuǎn)軸A，即FNC對(duì)轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生力矩M為零；FC2=0；
由第(8)式得：FC1sinθ=FBcosθ(9)
代入(1)(2)式得
FA1cosθsinθ-FA2sin2θ=FA1sinθcosθ+FA2cos2θ
即：FA2=0
環(huán)節(jié)五、判斷能否解決問(wèn)題：OA桿的彈力沿桿向.可進(jìn)一步分析出FNA也沿桿向.
總結(jié)：因OA桿的固定端只能提供經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)軸的力，故桿上的力沿著桿向.
最后學(xué)生按照這個(gè)流程又進(jìn)一步對(duì)三角行支架的一般受力條件下的彈力方向進(jìn)行探究.最后得到結(jié)論： “若輕桿的一端是以光滑鉸鏈固定的，則桿上的彈力沿桿向”是因?yàn)楣潭ǘ酥荒芴峁┙?jīng)過(guò)轉(zhuǎn)軸的力，應(yīng)用輕桿的平衡條件，通過(guò)計(jì)算確定出桿上的力沿著桿向.嚴(yán)格意義上，確定桿上的彈力方向必須通過(guò)計(jì)算，但上述情境有共同特點(diǎn)：(1)輕桿的一端是以光滑鉸鏈固定的;(2)輕桿只在兩個(gè)端點(diǎn)受力，故今后做題若遇到這類情境即可迅速判斷桿上的力沿著桿向.
這個(gè)探究過(guò)程困難重重，但事實(shí)表明，學(xué)生在一般的策略性知識(shí)的支撐下，區(qū)分各子任務(wù)，分項(xiàng)解決問(wèn)題，最終完成探究任務(wù)并將問(wèn)題進(jìn)行了拓展探究，取得了很好的成果.這種做法充分體現(xiàn)了學(xué)生的主體性，營(yíng)造了開(kāi)放的教學(xué)空間，有利與真正實(shí)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)的可持續(xù)發(fā)展.
參考文獻(xiàn)：
[1]林玉坤.如何培養(yǎng)老師的問(wèn)題探究教學(xué)能力[M].桂林:漓江出版社,2011(07).
[2]皮連生.教與學(xué)的心理學(xué)[M].上海:華東師范大學(xué)出版社,2009:106-107.
[3]郅庭瑾.教會(huì)學(xué)生思維[M].北京:教育科學(xué)出版社,2002:138.
猜你喜歡
數(shù)理化解題研究(2021年21期)2021-08-05
上海大中型電機(jī)(2021年1期)2021-06-09
物理通報(bào)(2021年2期)2021-02-07
物理之友(2020年12期)2020-07-16
山東冶金(2019年2期)2019-05-11
電腦愛(ài)好者(2016年23期)2017-01-05
中學(xué)生數(shù)理化·教與學(xué)(2016年10期)2016-11-04
電測(cè)與儀表(2016年1期)2016-04-12
新高考·高一物理(2015年7期)2015-09-21
——不計(jì)質(zhì)量的力學(xué)模型
物理通報(bào)(2013年2期)2013-08-18
