浅议物理学科中如何运用难题教学

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  摘 要:物理教学中,习题课是教学的重要组成部分。教师在物理教学中把握好难题的选取和运用,可以更好地使学生巩固旧知识,掌握新知识,培养思维的创造性和灵活性,掌握解决物理问题的方法,提高分析问题、解决物理问题的能力。如何运用难题上好习题课,提高教学质量,该文通过实例探讨了如何选取难题及注意事项。并从5个方面介绍了常用的难题教学手段。
  关键词:物理教学 难题 选取与运用
  中图分类号:G633.7 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2017)01(b)-0216-02
  习题是课程内容的重要组成部分,而难题教学是习题教学的重要组成部分。教学活动中,怎样运用难题教学并取得良好效果,提高教学质量,值得我们认真探讨。事实上,教师能否成功地运用难题教学,关键在两点:一是运用哪些题,即选题;二是怎样运用题,即运用手段。
  1 怎样选取难题
  所谓难题,是指多数学生在特定时间内难以完整解答的习题。难题大致可分为技巧性难题和综合性难题两类。
  技巧性难题难在学生不易考虑到或容易忽视的某个关键点上,一且能找到这个关键点,问题即可迎刃而解。例如,“某物体在四个共点力作用下处于平衡状态,若将其中的一个力Fl旋转 90°。求这4个力的合力。若将Fl旋转180°,结果又如何?”此题关键点在于,物体处于平衡状态时Fl与其余3个力合力的大小相等,方向相反。清楚了这点,问题就变得很简单了。
  综合性难题难在它往往包含着多个物理过程,且各过程间有着错综复杂的因果关系。解决此类难题,学生必须对已有知识有足够扎实的基础,对各物理过程及其关系有明确的认识,并具有一定的运用知识分析问题解决问题的能力。以下是一道综合性题如图1(a)所示。竖直致置的U型金属框,处于磁感应强度为B的匀强磁场中,导体AB可紧靠框架无摩擦地上下滑动,并在滑动中永远保持水平。若AB的质量为m,有效长度为L,电阻为R,U型框电阻可忽略不计,求导体AB下落时所能达到的最大速度。该题包括的物理过程有:导体AB在重力作用下下落,随着速度的增大,引起感应电动势E=BLv增大→感应电流I=E/R增大→安培力F=BIL增大→当F=G时,因其方向相反,AB受力平衡而做匀速直线运动,从而速度达到最大值。明确了物理过程,根据各量之间关系即可求解。
  教学过程中,教师对难题的选取是难题教学的基础。教师选题时,要突出“五性”,即科学 性、典型性、针对性、新奇性和适当性。所谓典型性,就是题要具有代表性,要能起到举一反三触类旁通的作用;所谓针对性是指题要针对所授内容,针对知识重点和难点,针对学生易混淆易出错的知识点。所谓新奇性是指题要能引发学生兴趣,激发学生强烈的求知欲和思维的兴奋性。所谓适当性是指题难易要适当,不要过难,不要超纲,教师要充分考虑到学生的知识水平和解决问题的能力,以免挫伤学生学习的积极性和创造性。
  以下是一道多变型习题,教师可针对不同的学习内容, 选用不同形式的变换。如图1(b)所示,有一质量为2 kg的物体自倾角30°的斜面顶端由静止开始滑下,设物体与斜面间滑动摩擦系数为μ。(1)若物体匀速下滑,求摩擦系数μ;(2)若斜面光滑,即μ=0,求物体下滑的加速度;(3)若μ=0.3,求物体下滑的加速度;(4)若μ=0.3,要使物体产生1m/s2沿斜面向下的加速度,求沿斜面施加外力的大小和方向;(5)若μ=0.3,斜面高为5 m,求物体到达底端的速度。这是典型的斜面问题,设计了5种变换〈事实上还可设计更多的变换),教学时教师可根据教学进度和要求选用 。如学习了矢量合成和分解,可选(1)做练习,学习了牛顿运动定律,可选(2)、(3)、(4)做练习,学习了机械能可选(5)或其他变换来巩固功能关系等知识。
  总之,教师选题时,目的住要明确,不能信手拈来、盲目取题,否则难以达到理想的教学效果。
  2 怎样运用难题教学
  选题是基础,运用是关键。怎样运用难题来进行教学,值得教师在课前认真思考。取用哪些题,取用哪种方式,要达到何种目标,怎样来实现这个目标,教师应做到心中有数。
  我们的学生,正值好奇心强、求知欲强、精力旺盛、思维活跃的年龄,他们具有强烈的创造欲和成功欲 。因而在难题教学过程中,教师应抓住学生的心理特点,充分发挥学生的主体作用。让学生有参与意识 ,想方设法吸引学生进入情境,从而发掘出学生潜在的智能。要实现这点,教师应在教学手段上多加研究。
  难题教学手段通常有以下几种:课下思考式、 课堂讨论式、教师讲解式、课堂练习式或学生演板式 。
  2.1 课下思考式
  这种方式就是将较大难度的题留给学生在课下思考解答,因时间充分,利于学生充分思考或查阅资料,寻找出正确答案。例如,在讲过平面镜成像规律之后,可留给学生下面思考题“如图1(c)所示,为垂直放置的两个平面镜,S为一点光源,问S能通过平面镜呈几个像,并画出各像的位置”。采用这种形式时,题难度可适当大些,综合型、技巧型题均可。
  2.2 课堂讨论式
  这种方式是教师在讲课过程中,把问题出示给学生,让学生讨论后抽查解答。例如,在讲“天然放射现象”一節时,让学生讨论产将铀矿石放在一玻璃容器内,然后密闭,几天后容器内发现了氦气,怎样解释这种现象?在讲“牛顿第二定律”一节时,让学生讨论产几个大小和方向均不改变的共点力作用在物体上,物体可能的运动状态有哪些?诸如此类的问题,难度不大,学生经过几分钟讨论,一般能够解决。课堂讨论形式,目的是使学生加深对一些问题的认识,澄清一些模糊问题,因时间较短,题不要太难,更不宜出综合题。
  2.3 教师讲解式
  这种方式多选用综合性难题,学生在教师启发引导之下,循序渐进,将所学知识运用掌握。运用这种方法教学时,教师应注意加强对学生解题方法的培养,如极限分析法、类比法等。例如在直流电路习题课上,教师可选用下面习题讲解“如图1(d)所示电路中,当变阻器Rl阻值减小时,伏特表和安培表读数怎样变化?”教师可先用常规解法分析解题,然后再介绍极限分析法求解。
  2.4 课堂练习式或学生演板式
  这种方式就是课堂上教师板示一些题让学生练习,或抽学生在黑板上演板,从中发现问题予以纠正。采取这种方式时,教师选题难度要适当小些,尽量简捷明快,没有过多计算,以作图题或选择题为宜。
  以上介绍了常用的难题教学手段,事实上难题教学方法很多,教师应根据具体情况灵活选用。顺便指出,教师在难题教学过程中,还可以让学生自编题或仿编题,鼓励学生口头或书面提出疑难问题,从而强化学生对物理知识和规律的掌握和运用。
  总之,教师在物理教学中把握好难题的选取和运用,可以更好地使学生巩固旧知识,掌握新知识,培养思维的创造性和灵活性,掌握解决物理问题的方法,提高分析问题、解决物理问题的能力 。
  参考文献
  [1] 彭云雄.物理学习中的思维障碍及其克服方法[J].湖北师范学院学报:自然科学版,2006(3):116-118.
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