2018年10月31日 星期三
在问题解决中培养思维
王朝祥

    近日,我观摩了一位高中物理教师执教的《共点力平衡条件的应用》一课。为了逐步引领学生开展探究活动,教师适时提出一组层层推进的问题,借助这几个问题依次开启了学生思维过程的四个阶段——创设情境、模型构建、理论探究、实践检验。

    在创设情境之初,教师提出问题:为了移动地面上笨重的木箱,同学们提出了斜向下推、斜向上拉两种方法,你认为哪种方法更省力?为什么?

    对于这个问题,学生根据生活经验和已有的物理知识不难作出初步判断。而此处也自然地完成了问题情境的创设:克服摩擦力斜向上拉动水平地面上的木箱。

    引出问题情境之后,教师紧扣学生思路提出第二个问题:缓慢拉动木箱时,影响拉力大小的因素有哪些?拉力与这些因素之间的定量关系是怎样的?

    教师在“缓慢”两字上刻意提高了声音,提示学生注意理解这两个字的含义。从学生的后续课堂表现来看,多数学生挖掘出了老师的潜台词——平衡态。以此为契机,学生在对影响拉力大小的因素提出猜想之后,从实际运动情境中抽象出物理模型——水平面上斜拉力作用下的匀速运动模型,并利用共点力作用下物体的平衡条件列方程,经过数学推导,得到拉力F的解析式,这个解析式包含木箱的质量m、动摩擦因数μ、拉力方向等三个要素。至此,学生的猜想得到检验。从模型构建的角度来看,学生在这个教学片段中经历了“实际问题—物理模型—数学模型”的思维进程。

    从纯数学的角度来看,这是一个多变量问题,但结合上述过程分析,有些因素的改变是不符合实际的。针对这种情况,教师提出第三个问题:你有什么可行的方法减小拉力?什么情况下拉力最小?

    这个问题引发了课堂讨论:学生提出了减小木箱质量、减小地面的摩擦因数、改变拉力方向3个方案,教师因势利导,促成学生之间思维的碰撞,经过讨论达成共识:在实际情境中,木箱的质量m和摩擦因数μ难以改变,比较可行的方案是改变拉力与水平方向的夹角θ以减小拉力。那么,当θ的值为多少时,力F最小?明确理论探究的方案后,学生把拉力F看作夹角θ的函数,运用三角函数求极值的方法进行推演,得出拉力F最小值的解析式以及对应的拉力方向。通过这个教学片段的理论探究,学生经历了从模型建构到模型解释的进阶进程。

    接着,教师又提出了第四个问题:请利用现有器材,设计实验验证你的结论。在这一环节,学生小组合作,利用木板、木块、弹簧秤和量角器设计验证实验,对理论探究结果进行检验。根据课堂观察,学生的探究方案有两种:第一种方案是在固定的木板上用弹簧秤匀速拉动木块,体验拉力大小F随夹角θ的变化规律;第二种方案是向后拉动木板,木块在弹簧秤拉力作用下保持静止,体验拉力大小F随夹角θ的变化。教师在总结评价时,对比分析两种方案,对学生思维灵活性和积极动手的态度均作肯定,并特别表扬了第二种方案中的转换思想。

    这节课,教师适时、适度的引导在调控探究节奏、突破思维障碍方面起到了重要作用。在课堂引领过程中,教师的点拨应以学生思维高度为标准,参照学生思维的最近发展区,培养学生的科学思维能力和科学探究能力。

    在教学实施过程中,教师充分利用了讨论交流、课堂评价的教育功能。课堂上,充分讨论有利于学生完善问题解决的思路,甚至会碰撞出创新的火花。在课堂评价方面,教师充分开展了课堂即时评价,发挥其对教学活动的导向、激励、总结功能;多样化评价的方式,提升了课堂评价的发展性,自评可以帮助学生反思,互评有助于学生论证能力、批判性思维能力的发展,师评可以把控全局、总结提升,三种评价方式综合运用,让教学效果相得益彰。

    (作者单位系北京市第八十中学)

中国教师报