傅强
摘要:针对高中物理学生存在知识点学会了,但面对情境性问题时常无从下手的现象。本文试以一类离心运动问题的不同解决方案为例,引导培养学生从不同角度看待物理现象思考习惯,从而逐步提高他们的多角度分析能力。指出多角度思考可以帮助学生突破常规,灵活应用不同知识点来解决情境化问题。
关键词:多角度思考;引导;情境化问题
中图分类号:G4 文献标识码:A
教学中我们常常会遇到学生在学习高中物理时对于知识点基本掌握了,但由于缺乏多角度思考分析能力,面对一些现实情境的题目时总觉得很难,无从下手,对一些物理场景缺乏想象力。如何培养出学生的多角度思考分析能力,就是摆在我们面前的一个重要问题。
一、多角度思考习惯是综合分析能力形成的前提
首先,综合分析能力的形成不是简单教会各章节知识,学生就会自然而然形成的,是需要教师在教学过程中加以引导培养,是需要在形成多角度思考习惯后才能逐步建立起来。这是由于事物、现象具有多面性,如果我们只是从单一的角度去看待,就会以偏概全。事物的多面性正如立方体有6面一样,如果你只是从其中一个角度去看,最多只能看到3个面,可其他的3个呢?只有从多角度观察思考才能获得事物的全貌。在平时的章节教学中相对独立地讲授了某一类型、某方面的物理知识和理论,而只有通过多角度思考帮助学生逐步建立知识、理论之间的联系,并融入学生的思维习惯中去才能实质性的提高他们的综合分析能力。
如何在教学中帮助学生学会从多角度观察、思考问题,引导是关键。英国课程理论专家斯腾豪斯提出学校教育三个过程:“训练”(training)、“教学”(instruction)、“引导”(induction)。“训练”是使学生获得动作技能的过程;“教学”是使学生获得知识信息的过程;“引导”使学生获得以知识体系为支持的批判性、创造性的思维能力,这是使学生进入“知识的本质”的过程。因此在学生通过学习已经获得一定的知识的前提下,教学中就应引导学生利用课内课外的知识和实践经验进行多角度思考,培养应用各类知识解决情境化实际问题能力,不是简单重复知识点讲解,侧重于提高他们思考的灵活程度和触类旁通的联想能力。
二、如何在教学中引导学生进行多角度思考
这里试以离心运动的题目为例,尝试如何引导学生进入知识展开思考过程,潜移默化的影响学生思维方式,为他们打开一扇联想的窗户,逐步建立思考的能力。
1.实例分析
例1.如图-1所示,在盛满水的试管中装有一个小块蜡块,当用手握住A端让试管在水平面内左右快速摆动时,关于蜡块的运动,以下说法正确的是( )
图-1
A. 与试管保持相对静止
B. 向B端运动,一直到达B端
C. 向A端运动,一直到达A端
D. 无法确定
初看题目学生似乎有点不知所措,无从下手。如果用常规牛顿定律的解题方法,选择蜡块为研究对象,对其进行受力分析时会遇到力的大小无法确定的困难,这该怎么办呢?
解法一:
从课堂内所教授的知识点入手,采用替换的方法,将复杂问题变得简单。
引导1.
蜡块我们解决有困难,但是如果将蜡块换为同体积的水会怎样呢?学生的思维马上变得活跃,而且可以很快得出结论,不会动。
假设用同体积的水代替蜡块,可以发现因为装满了水,水不会沿试管方向移动,相对于试管静止。这里也可以通过实验来验证。
以这一体积的水为研究对象进行受力分析,如图-2,可见尽管是在左右快速摆动但是可以认为水在做角速度较大的圆周运动,根据牛顿定律分析可得 :
图-2
引导2.
同体积的蜡块与水相比较有什么不同?会引起其他部分什么变化吗?
由于同体积的水密度大于同蜡块,如果将蜡块放回,其他部分水的运动状况和受力并未改变,根据受力分析可得:
蜡块将会在合力的作用下向A处移动,所以选择C答案。
解法二:
引导1.
在日常生活中学生形成了许多显而易见的常识经验,如果让学生从问题与经验之间是否存在联系的角度进行思考,可以拓展学生的思路。请同学换个思路想想,从生活经验入手还可以怎样考虑?
试问同学,将蜡块浸入水中请问蜡块上浮还是下沉?同学会惊讶为什么会问这么简单的问题,而且与此题有何关系?引导学生从寻找问题与现象之间的联系入手进行思考。
现象:蜡块上浮,原因是由于水有重力,在蜡块上下表面形成了压力差即浮力,当浮力大于蜡块重力时,上浮。
问题:这里有沿试管方向的重力吗?
引导2.
在哪里存在重力呢?有没有人造重力?利用学生感兴趣的事物进行引导。星球大战等科幻影片学生普遍爱看,而且在里面常常出现如图-3、图-4所示的一个巨大的旋转结构的太空船,而且生活在里面的人员可以象地球上一样正常生活,太空不是没有重力吗?他们的“重力”从哪来的呢?
图-3
图-4
科学家设想太在空船设计时考虑利用圆周运动形成人工重力,如果使航天器产生人工重力,使人在航天中像在地面上一样的生活,那么所有的问题都将得到解决。首先提出人工重力具体设想的是布朗,他建议将空间站设计成一个大面包圈似的结构,半径40m,以每秒2/7弧度的角加速度圍绕中心旋转,生活在这个圈中的人将会受到l/3G的重力 。引导学生思考这与本题有什么联系吗?进一步激发学生的好奇心和学习热情,加深印象为形成习惯做好铺垫。
引导3.
回顾知识点:非惯性力介绍
如果你坐在一辆以加速度a加速向前的汽车上,前面有一个静止悬挂的物体,那么你会觉得它以相同的加速度向你飞过来,不仅是这个物体所有周围的物体都会加速向你飞来,产生加速度的力从哪来的呢?找不到施力物体,这种由于选择的参照物具有加速度而使参考系内所有物体具有的与加速度方向相反的力被称为非惯性力。
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