創(chuàng)設(shè)有效問(wèn)題情境,構(gòu)建高效智慧課堂[文檔資料]

創(chuàng)設(shè)有效問(wèn)題情境 ,構(gòu)建高效智慧課堂 本文檔格式為 WORD,感謝你的閱讀。 G623.56 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A1673-4289（ 2014） 06-0053-04 教學(xué)中有效的物理問(wèn)題情境，是指能夠激起學(xué)生的探究欲望，并能促使他們運(yùn)用已有知識(shí)，通過(guò)質(zhì)疑、分析或推理，去主動(dòng)建構(gòu)新知識(shí)的物理問(wèn)題情境。從具體操作層面來(lái)看，有效問(wèn)題情境的創(chuàng)設(shè)要把握好以下四個(gè)特性：目的性，針對(duì)性，可行性，生成性。 在人教版必修 2豎直平面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)中數(shù)學(xué)，筆者進(jìn)行 “ 創(chuàng)設(shè)有效問(wèn)題情境，構(gòu)建高效智慧課堂 ” 的嘗試。 一、聯(lián)系生活，創(chuàng)設(shè)導(dǎo)入情境 生活中蘊(yùn)藏著豐富的物理學(xué)知識(shí)，一旦教師將生活中的物理教育資源與書(shū)本上的物理學(xué)理論知識(shí)融通起來(lái)創(chuàng)設(shè)物理情境，引發(fā)認(rèn)知沖突，激發(fā)他們探求新知的渴望，學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣陡然增加。 比如，在本課中，教師演示 “ 水流星 ” 實(shí)驗(yàn)引入課題： 將透明水流星杯子和細(xì)繩出示給學(xué)生看，倒入紅墨水，演示若傾倒杯子紅墨水流出，但若快速在豎直平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)，紅墨水始終未曾流出。請(qǐng)學(xué)生注意觀(guān)察現(xiàn)象，并暗示學(xué)生來(lái)挑戰(zhàn)這個(gè)水流星實(shí)驗(yàn)， 向不敢挑戰(zhàn)的學(xué)生提問(wèn)。 教師：你擔(dān)心什么？ 學(xué)生：擔(dān)心水會(huì)流出來(lái)。 教師：水會(huì)在哪里流出來(lái)？ 學(xué)生：最高點(diǎn)。 教師：在最高點(diǎn)水真的會(huì)流出來(lái)嗎？ 教師再請(qǐng)學(xué)生表演水流星，引導(dǎo)學(xué)生觀(guān)察，發(fā)現(xiàn)水沒(méi)有流出。 教師：這節(jié)課研究豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)，找到水不會(huì)在最高點(diǎn)流出來(lái)的條件。 這樣引入，運(yùn)用了學(xué)生感興趣的生活事例，通過(guò)巧妙地提問(wèn)，化平常為驚奇，把深刻的物理問(wèn)題自然地引出。 二、重視知識(shí)，創(chuàng)設(shè)求知情境 物理學(xué)中的知識(shí) 都具有重要的價(jià)值和意義，它們提出或發(fā)現(xiàn)往往都具有一定的現(xiàn)實(shí)背景，可能是為了描述或解釋某些物理現(xiàn)象，也可能是為了研究或解決某一物理問(wèn)題。 比如，本課中，教師由淺入深，設(shè)置拱形橋和凹形橋兩類(lèi)典型模型創(chuàng)設(shè)求知情境，完成本節(jié)課的知識(shí)深入的前期鋪墊。 教師：大家知道哪些豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)？ 學(xué)生：過(guò)山車(chē)、摩天輪、蕩秋千、汽車(chē)拱形過(guò)橋等。 教師圖片展示生活中豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)。 教師：我們先研究豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)的一部分 汽車(chē)拱形過(guò)橋。 播放汽車(chē)快速通 過(guò)拱形高坡脫離坡面釀成車(chē)禍的視屏（滲透安全教育）。 教師利用課件展示問(wèn)題 1：如圖 1 所示，若已知質(zhì)量為m 的汽車(chē)以速度 v 通過(guò)拱形橋最高點(diǎn)，拱形橋的半徑為 R，試求此時(shí)汽車(chē)對(duì)橋的壓力的表達(dá)式。 請(qǐng)學(xué)生推導(dǎo)壓力的表達(dá)式，并把壓力與汽車(chē)的重力比較，得出汽車(chē)處于失重狀態(tài)，當(dāng)速度增大時(shí)，對(duì)橋的壓力減小，當(dāng)速度 v=時(shí)，對(duì)橋的壓力為零，汽車(chē)處于完全失重狀態(tài)，當(dāng)速度 v時(shí)，重力不足以提供向心力，汽車(chē)做離心運(yùn)動(dòng)，很容易釀成車(chē)禍，讓學(xué)生體會(huì)到安全過(guò)橋時(shí)速度不能過(guò)大。 教師：如果把地球看成是巨大的拱形橋， 橋面的半徑就是地球的半徑 R（約為 6400km）。根據(jù)上面的分析，汽車(chē)速度越大，它對(duì)地面的壓力就越小。當(dāng)壓力為零時(shí)，這時(shí)駕駛員與座椅之間的壓力是多少？ 學(xué)生：壓力為零，駕駛員處于完全失重狀態(tài)。 教師：駕駛員軀體各部分之間的壓力是多少？他這是有什么感覺(jué)？ 學(xué)生：感覺(jué)漂浮在空中。 教師播放宇航員王亞平空中授課的視屏，適當(dāng)解說(shuō)不僅是宇航員，其實(shí)航天器內(nèi)各個(gè)物體都處于完全失重狀態(tài)（為下一章萬(wàn)有引力與航天的學(xué)習(xí)打下埋下伏筆）。 教師：接著我們來(lái)研究汽車(chē)過(guò)凹形橋。凹形 橋又叫“ 過(guò)水路面 ” ，公路在通過(guò)小型水庫(kù)泄洪閘的下游時(shí)常常修建凹形橋。 教師利用課件展示問(wèn)題 2：如圖 2 所示，若已知質(zhì)量為m 的汽車(chē)以速度 v 通過(guò)凹形橋最低點(diǎn)，拱形橋的半徑為 R，試求此時(shí)汽車(chē)對(duì)橋的壓力的表達(dá)式。 請(qǐng)學(xué)生推導(dǎo)壓力的表達(dá)式，并把壓力與汽車(chē)的重力比較，得出汽車(chē)處于超重狀態(tài)，當(dāng)速度增大時(shí)，對(duì)橋的壓力越大。 教師：下面學(xué)習(xí)完整的豎直平面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng) 過(guò)山車(chē)。 這樣一種結(jié)合生活情境的探究式教學(xué)既符合了 “ 知識(shí)的必要性 ” ，又鍛煉了學(xué)生的思維，敦促學(xué)生建構(gòu)了有意義的新知識(shí)，符合 物理學(xué)科知識(shí)發(fā)展的要求，也遵循了學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。 三、基于實(shí)驗(yàn)，創(chuàng)設(shè)探究情境 生動(dòng)活潑、內(nèi)涵豐富的物理實(shí)驗(yàn)是創(chuàng)設(shè)探究情境、激發(fā)學(xué)生智慧的不二選擇。 比如，本課中，教師提出過(guò)山車(chē)模型的名詞后首先播放了游樂(lè)場(chǎng)過(guò)山車(chē)視頻，繼而用 5 個(gè)問(wèn)題引導(dǎo)學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)深入探究過(guò)山車(chē)模型所含物理知識(shí)和規(guī)律，實(shí)驗(yàn)裝置如圖 3所示。 用小球從斜軌某高處由靜止釋放模擬過(guò)山車(chē)，在學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)前用課件展示問(wèn)題 3：實(shí)驗(yàn)中，小球的釋放高度是否影響它完成豎直面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)？問(wèn)題 4：實(shí)驗(yàn)中，若小球未完成豎直面內(nèi)圓 周運(yùn)動(dòng)，你認(rèn)為圓周上最難通過(guò)的位置在哪里？ 讓學(xué)生小組內(nèi)代表回答上面的兩個(gè)問(wèn)題。 學(xué)生：只有當(dāng)小球從足夠的高處下落，小球才能完成豎直面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)，否則小球會(huì)掉下來(lái)，脫離軌道，最難通過(guò)的位置是最高點(diǎn)。教師用課件展示小球在光滑圓環(huán)內(nèi)側(cè)做圓周運(yùn)動(dòng)，如圖 4 所示。提出問(wèn)題 5：若欲使質(zhì)量， m 的小球完成半徑為 R 的豎直面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)，起始位置是否為 2R高處，為什么？問(wèn)題 6：試分析得出小球通過(guò)最高點(diǎn)的最小速度vmin 可以為 0？若 vmin0 ，具體有何特征，請(qǐng)用相關(guān)物理量表達(dá)。 教師引導(dǎo)學(xué)生理論分析 ，得出： 在最高點(diǎn)： mg+N1F=m 當(dāng) N1F=0 時(shí)， vmin= 由此得出小球能過(guò)最高點(diǎn)條件： vvmin 或軌道對(duì)小球的作用力 FN0 ，即 v 。 教師做演示實(shí)驗(yàn)（裝置如圖 5 所示），從實(shí)驗(yàn)來(lái)探究小球能過(guò)最高點(diǎn)的速度條件，其中小球剛好過(guò)圓周最高點(diǎn)對(duì)應(yīng)的軌道釋放位置由前置實(shí)驗(yàn)中的學(xué)生找出，并利用光電傳感器測(cè)出小球通過(guò)最高點(diǎn)的時(shí)間 t，用游標(biāo)卡尺測(cè)出小球的直徑 d，則速度 v=（該速度公式可在蘇威爾軟件中編輯， d 用具體數(shù)據(jù)代入， t 直接由傳感器測(cè)得并顯示，從而 在軟件頁(yè)面直接顯示速度實(shí)際值。如圖 6） 而在測(cè)最高點(diǎn)臨界速度的理論值時(shí)，首先需測(cè)量圓周軌道內(nèi)徑 D，并在 excel 軟件中完成相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得錄入，結(jié)合公式 v=直接得到理論值（如圖 7）。 探究的理論值和實(shí)際值在誤差范圍內(nèi)非常接近，學(xué)生不斷在實(shí)驗(yàn)探究和理論推導(dǎo)中，感受物理規(guī)律和邏輯推理挑戰(zhàn)。將看似索然無(wú)趣的知識(shí)結(jié)論，轉(zhuǎn)變成引人入勝的探究過(guò)程，激活了學(xué)生靈動(dòng)的思維。正所謂，教的是思維，收獲的是智慧。 教師：光滑圓環(huán)限定了小球的軌道，如果用長(zhǎng)為 L 的細(xì)繩拉著小球在豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，是不是在 最高點(diǎn)也需要達(dá)到一定的臨界速度？ 教師請(qǐng)學(xué)生上來(lái)用手指甩動(dòng)繩球模型，并要求學(xué)生當(dāng)小球速度比較小時(shí)，注意觀(guān)察小球的運(yùn)動(dòng)情況。是否可以加以理論推導(dǎo)？ 學(xué)生：滿(mǎn)足相同的規(guī)律，在最高點(diǎn)： mg+T=m 當(dāng)時(shí) T=0， vmin=，完全同于過(guò)山車(chē)模型。 教師提示：過(guò)山車(chē)模型與繩球模型的受力特征不僅在最高點(diǎn)相似，在最低點(diǎn)和其他位置也完全相同，得出的規(guī)律可以相互借鑒。教師要求學(xué)生再次演示并體會(huì)在球速較小時(shí)小球?qū)κ种咐Φ淖兓?，?qǐng)猜想或判斷拉力的最小點(diǎn)和最大點(diǎn)在何處？ 學(xué)生結(jié)合實(shí) 驗(yàn)觀(guān)察判斷拉力的最小點(diǎn)在最高點(diǎn)，拉力的最大點(diǎn)在最低處。 為了讓學(xué)生真切地感受拉力的兩個(gè)最值點(diǎn)，教師再次應(yīng)用實(shí)驗(yàn)結(jié)合理論推導(dǎo)來(lái)創(chuàng)設(shè)探究情境。 教師做演示實(shí)驗(yàn)（裝置如圖 8 所示），為了便于觀(guān)察，教師把細(xì)繩替換為伸縮性比較明顯的橡皮筋，實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前，小球明顯離地面有 20-30 cm 的距離，當(dāng)把細(xì)繩拉至水平在釋放小球，可以很清晰地看到小球在最低點(diǎn)時(shí)把繩子拉得很長(zhǎng)，幾乎貼地而過(guò)，甚至可以聽(tīng)到和地面的摩擦聲。此時(shí)，學(xué)生得到了充分的感性認(rèn)知，拉力的最大點(diǎn)在最低處。教師在此并沒(méi)有得過(guò)且過(guò)，而是提醒學(xué)生，該模 型其實(shí)已經(jīng)不是嚴(yán)格意義上的圓周運(yùn)動(dòng)，因?yàn)閳A周半徑已經(jīng)變化，但實(shí)驗(yàn)很好地體現(xiàn)了最低點(diǎn)拉力達(dá)到最大值，但這只停留在感性層面。 教師做演示實(shí)驗(yàn)（裝置如圖 9 所示），將過(guò)山車(chē)軌道與拉力傳感器改裝后連為一體，當(dāng)小球在軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)，傳感器定量地顯示了小球在最高點(diǎn)和最低點(diǎn)與軌道間的彈力。 到此，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行理論推導(dǎo)顯得非常順理成章，在最低點(diǎn)： N2F-mg=m，由于最低點(diǎn) v2達(dá)到最大，故N2F也達(dá)到最大。 整個(gè)流程，學(xué)生感性和理性認(rèn)知都得到了深化，感受了物 理學(xué)用數(shù)據(jù)說(shuō)話(huà)的嚴(yán)謹(jǐn)。 四、學(xué)生參與，創(chuàng)設(shè)生成情境 現(xiàn)代課堂教學(xué)的價(jià)值取向是探究與生成并重，生成的課堂體現(xiàn)的是教師的主導(dǎo)作用、學(xué)生的主體地位，體現(xiàn)的是新課程理念下的教學(xué)觀(guān)。 比如，本課中，教師提出桿球模型（如圖 10所示）：即將桿與小球固定，拉著小球在豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)。 學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，教師用課件展示問(wèn)題 7：實(shí)驗(yàn)中，你認(rèn)為小球通過(guò)豎直面內(nèi)圓周最高點(diǎn)時(shí)最小速度 vmin 是多少？并提醒學(xué)生在實(shí)驗(yàn)時(shí)注意：剛開(kāi)始用力使小球快速地在豎直面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)后，然后手不動(dòng)，讓鋼絲帶動(dòng)小球自由 轉(zhuǎn)動(dòng)，觀(guān)察小球最后一次通過(guò)最高點(diǎn)的現(xiàn)象。 各小組學(xué)生代表回答。 學(xué)生代表 1：小球通過(guò)豎直面內(nèi)圓周最高點(diǎn)最小速度應(yīng)該為零。 學(xué)生代表 2：最高點(diǎn)最小速度有時(shí)為零，有時(shí)好像不為零。 學(xué)生代表 3：小球最后一次通過(guò)最高點(diǎn)時(shí)速度趨向零。 學(xué)生代表 4：通過(guò)最高點(diǎn)時(shí)速度就是零。 教師面對(duì)學(xué)生似乎統(tǒng)一而又不統(tǒng)一的答案： “ 應(yīng)該 ” 、 “ 好像 ” 、 “ 趨向 ” 、 “ 就是 ” ，是灌輸給學(xué)生 “ 小球通過(guò)豎直面內(nèi)圓周最高點(diǎn)時(shí)最小速度的確是零 ” ，還是教師用實(shí)驗(yàn)事實(shí)來(lái)證明 “ 最小速度的確是零 ” ？教 師選擇的是后者，親自把實(shí)驗(yàn)演示了一遍，發(fā)現(xiàn)在速度幾乎為零時(shí)，都能完成通過(guò)圓周最高點(diǎn)。 教師提出問(wèn)題 8：實(shí)驗(yàn)中，你認(rèn)為桿球模型與繩球模型中小球通過(guò)圓周最高點(diǎn)時(shí)最小速度的不同的本質(zhì)原因何在？ 學(xué)生：因?yàn)槔K在最高點(diǎn)只能對(duì)小球產(chǎn)生拉力，而桿在最高點(diǎn)時(shí)對(duì)小球可以產(chǎn)生拉力，也可以產(chǎn)生支持力。 教師提出問(wèn)題 9：如圖 11所示，已知輕桿長(zhǎng)為 L，小球質(zhì)量為 m，請(qǐng)結(jié)合力學(xué)知識(shí)分析小球通過(guò)圓周最高點(diǎn)時(shí)桿對(duì)球的作用力與通過(guò)速度 v 之間的關(guān)系表達(dá)式。 有了前面過(guò)山車(chē)、繩球模型的鋪墊，桿球模型力與速度間關(guān)系的理論推導(dǎo)完全放開(kāi)，即有學(xué)生上臺(tái)板演。 在最高點(diǎn)： mg-FN=m 當(dāng) FN=mg 時(shí)， v=0； 當(dāng) FN=0， v=； 當(dāng) 0v時(shí)，桿給球向下上的拉推力，且隨著 v 的增大而增大。 至此，桿球模型的探究學(xué)習(xí)告一段落，但學(xué)生對(duì)這一模型的印象和理解是深刻的，因?yàn)橛辛怂麄儏⑴c的身影，有他們自己內(nèi)化生成了相關(guān)知識(shí)和規(guī)律。 五、激活知識(shí)，創(chuàng)設(shè)應(yīng)用情境 在教學(xué)中創(chuàng)設(shè)有效的物理應(yīng)用情境，激活知 識(shí)，使學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)解決生活、社會(huì)、科技中的實(shí)際問(wèn)題，感受學(xué)習(xí)知識(shí)的必要性。 比如，本課中的管球模型的展開(kāi)，教師就是讓學(xué)生類(lèi)比桿球模型來(lái)獲取。 教師：如果讓小球在光滑的豎直圓管內(nèi)運(yùn)動(dòng)，如圖 12所示，與桿球模型比較，小球在受力和運(yùn)動(dòng)上有共同點(diǎn)嗎？ 學(xué)生：因?yàn)樾∏蛟诠艿赖撞恳欢〝D壓外軌，在管道頂部可能擠壓外軌，也可能擠壓內(nèi)軌，甚至不擠壓內(nèi)外軌，故完全可類(lèi)比桿球模型，即當(dāng) 0v 時(shí)，小球與外管壁擠壓受到向下的彈力。 到此，本節(jié)課所呈現(xiàn)的 6 個(gè)模型均已講解，為了檢驗(yàn)本節(jié)課學(xué)生 實(shí)際收獲，教師用課件展示問(wèn)題 10：學(xué)習(xí)了本節(jié)課，你能否解釋 “ 水流星 ” 表演中杯在最高點(diǎn)杯口朝下而水不流出的原因嗎？ 學(xué)生：因?yàn)樗谧罡唿c(diǎn)