从一道电学易错题谈习题课堂中问题的价值达成

来源 :中学物理·初中 | 被引量 : 0次 | 上传用户:danhun
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  提问是教师教学手段的一种有效形式,科学巧妙的提问是激活学生思维,丰富学生想象力的有效方法,在初中物理课堂中,我们的提问形式也是多种多样的.在新课程改革以前,我们一般都采用传授式提问,这种提问一般环环相扣.在这样的提问下,教师和学生一问一答,通过一个个小问题的呈现到解决,最终帮助学生突破知识的重点和难点,提升学生对相应问题的解决.并通过适度的变式提升学生对原先问题的认知深度,促使学生的再思考和再提升,促使学生的学以致用、以不变的知识与技能应对千变万化的实际问题.
  原题如图1所示是小明和小华设计的拉力健身器示意图,在拉环处加拉力时,滑杆PQ可随之自由滑动(导线对滑杆滑动无影响).已知:在弹性限度内,弹簧伸长的长度与受到的拉力大小成正比.老师认为他们的设计有不足之处,应在电路中串联一个定值电阻.
  (1)串联的定值电阻在电路中的作用是[CD#3].
  (2)小明和小华的改进方案分别如下:
  小明:把定值电阻串联接在A、B之间.
  小华:用阻值为100 Ω的定值电阻替换电流表.
  若按照小明的方案:闭合开关后,向右拉动拉环,滑片P向右移动的过程中,电压表示数[CD#3](变大/不变/变小).
  (3)若按照小华的方案:已知电源为两节新的干电池,闭合开关,当拉力为0 N时,滑片P位于B端,电压表示数为0 V;当拉力为500 N时,电压表示数为1.5 V;当拉力为1000 N时(在彈性限度内),电压表示数为多少?
  错误现状本题的问题主要暴露在第(2)中,很多学生在此处回答“电压表示数变大”,而在后面的第(3)问中,很多学生在完成这道题目的过程中,大部分错误的学生都暴露出这么一个答案.就是当拉力为500 N时电压表是1.5 V,那么1000 N时应该就是3 V.
  面对这样客观存在的问题,教师们为了充分激发学生对问题的思考和剖析,帮助学生发现自己思维中存在的问题,揭秘问题的本质,并让学生用已学的知识与技能自己突破思维的困惑之处,激发学生自主学习和自主思维的参与度,促使学生在自主提升的过程中促使问题的解决,促使学生学习能力的提升.笔者尝试用问题链和变式引领的方式来达成这一预设的效果.并欲以此引发教师在习题课堂中的共鸣和深思,促使课堂效果的再优化.
  1以问生问,环环相扣,促使学生自主突破思维困惑
  为了促使学生很快地回到当初解题过程中的思维,在学生自主生成的原生态思维中发现问题所在,并在教师的引导下自主解密问题的本质,解决问题、建构正确的认知.笔者尝试着采用下面的问题链进行达成.
  问题1:你为什么会认为向右拉动拉环时,电压表示数会变大?
  生:因为向右拉动拉环,接入电路中的电阻会变大,根据分压原理,其分得的电压也会变大,因此电压表示数会变大.
  问题2:在什么样的电路中,存在分压原理,什么是分压原理?
  生:在串联电路中,各串联电阻的电压之比等于各电阻之比,即电阻越大,其分得的电压也就越大,这就是分压原理.
  问题3:谁分得的电压变大?
  生:是变大的那个电阻分得的电压变大.
  问题4:这里的电压表是测量什么电压?(本问题一提出,学生恍然大悟,有些学生甚至在教师提出第一问的时候就发现自己的出发点错了.)
  到此为止,学生已经明白自己当初把分压原理错误的应用于此,学生在明白分压原理是应用于串联电路的时候,却忽略了电压表到底是测量谁的电压.在此,学生可以明白在解决问题的过程中,我们不仅需要了解问题解决过程中的环境所适用的问题突破策略,更要明白我们需要解决的到底是什么问题,这一问题的本质是什么?而不是盲目地采用某种“好”方法进行单方面的思考.
  2展示问题、揭秘本质,促使学生揭秘本质差异
  结合原题中小华的方案,我们的电路图应该如图2所示,在弹性限度内,弹簧伸长的长度与受到的拉力大小成正比.此处需要解决的问题是力的变化直接导致弹簧伸长量的变化,而弹簧伸长量的变化直接导致电阻R1的变化,而R1的变化直接导致电压表示数的变化.
  问题1:很多学生认为当拉力为500 N时电压表是1.5 V,那么1000 N时应该就是3 V,那么你能谈谈你的理由吗?
  生1:因为拉力变大为原来的两倍,所以弹簧测力计的伸长量也就变成原来的两倍,电阻R1变成原来的两倍,电压表的示数也就变成原来的两倍.
  问题2:你能用表达式列出电压表示数变成原来两倍的表达式吗?
  生:U1=IR1,R1变成原来两倍,所以U1也变成原来的两倍.
  问题3:很好,我们如果要得出U1也变成原来的两倍,我们的前提是什么?
  生:前提是I应该是保持不变的.
  问题3:那么,此处的I是否保持不变?(此时学生已经开始议论纷纷了,也有些学生开始恍然大悟了)[HJ1.2mm]
  问题4:谁来帮我分析一下到底变还是不变?
  生:拉力变大,导致电阻R1变大,而此时电流就变小,因此,在此处I是变小的,那么此时的U1就不是原来的两倍.
  问题5:那么要解决这个问题,我们应该把哪些物理量解出来?
  生:应该求出F=1000 N时的电阻R1′和电流I.
  问题6:F=1000 N时的电阻R1′与题目中F=500 N时的R1是什么关系?
  生:两倍关系.
  问题7:如果R1解出来了,你能想办法求出F=1000 N时的电流吗?
  生:如果知道R0的阻值就可以了.
  问题8:你能想办法求出R0吗?
  此问一出来,学生的思维一下子都很清楚了,而学生都已经跃跃欲试地去用自己的理解去求出理想的答案,而效果也是显而易见的了.在整个问题链的作用下,我们能充分展示学生原先思维过程中的问题,暴露学生的思维困惑,并通过问题的形式帮助学生暴露问题、揭秘问题、解析问题和突破问题,以此促使学生对相应内容的真正突破和理解,促使教学重点和难点的解决.
  3借问启智、巧妙变式,促使学生学会融会贯通
  学生在上面的问题解决过程中,其实还存在一个问题,那就是学生一开始认为F=1000 N的时候,电压表示数是3 V,这样的错误不是学生想当然产生的,而是学生在自己的实际生活中产生的第一印象导致的.为此,我们可以借助学生的这种前概念来揭秘电路中的本质差异,提升学生对本题的认知深度,促使学生的再提升.笔者仍然采用问题链的形式以此来达成.
  问题1:同学们,如果我们要用刚才的装置改装成拉力计的话,你觉得我们希望F=1000 N时的示数是3 V更便捷一些,还是我们刚才算出的答案更便捷一些呢?
  [LL]生:3 V的更理想一点.
  问2:那你觉得怎么样改装才可以让电压表示数达成理想的效果呢?
  生:只要电流表示数不变.
  问题3:怎么保持电流表示数不变呢?
  生:只要在P移动的过程中保持电路中的总电阻不变.(在这一问的过程中,学生如果回答不出来,教师可以引导学生思考电路中电流与哪些因素有关,引导学生思考在电源电压不变的情况下,电阻不变才能确保电流的不变.)
  问题4:你能想办法改装原来的电路,让P在移动的过程中,保持总电阻不变吗?试一试,以小组为单位进行交流讨论.
  在小组的交流下,老师的引领下,学生很快可以画出如图3所示的改装电路图,也能明白图2和图3的本质差异,也能够很快将电路图3改装成生活中所需要的拉力计.这种拉力计的刻度是均匀的,已经在生活中广泛应用.
  教师用心去分析学生的实际学情,结合学生的实际情况设计出巧妙的问题链来启发学生的思维,激发学生的思维突破,帮助学生解决了自己原本存在的思考困惑,并通过问题启发学生的智慧,揭秘事物本身的差异和共性,提升学生的认知深度,提升学生的应用能力.
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