解決實(shí)際問(wèn)題的教學(xué)原則與方法探索

1、.解決實(shí)際問(wèn)題的教學(xué)原那么與方法探究為了有效地指導(dǎo)中學(xué)的物理教學(xué)，高考試題中將包含更多的解決實(shí)際問(wèn)題的試題，教育部對(duì)有四省參加的理科綜合考試提出的指導(dǎo)思想是“以才能測(cè)試為主導(dǎo)，考察考生在中學(xué)所學(xué)這些相關(guān)課程根底知識(shí)、根本技能的掌握程度和運(yùn)用這些根底知識(shí)分析、解決問(wèn)題的才能。“強(qiáng)調(diào)理論聯(lián)絡(luò)實(shí)際，注重考察分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的才能，以利于對(duì)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和理論才能的培養(yǎng)。面對(duì)這一新的課題，老師該怎么辦？一些老師可能會(huì)搜集大量的實(shí)際問(wèn)題，并將其理想化，使其納入典型的物理模型，讓學(xué)生記住結(jié)論，這種方法沒(méi)有注重學(xué)生對(duì)實(shí)際問(wèn)題的考慮、分析、處理過(guò)程，把學(xué)生訓(xùn)練成“形式識(shí)別的機(jī)器，既加重學(xué)生的負(fù)擔(dān)，又沒(méi)有培養(yǎng)學(xué)

2、生的才能，當(dāng)學(xué)生面臨老師沒(méi)有講過(guò)的情景新穎的問(wèn)題時(shí)，會(huì)不知所措。本文在現(xiàn)代認(rèn)知心理學(xué)對(duì)解決實(shí)際問(wèn)題本質(zhì)認(rèn)識(shí)的根底上，提出了培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題才能的教學(xué)原那么與方法。一、知識(shí)的類型及傳統(tǒng)教學(xué)方法的缺陷1、知識(shí)的類型在斯皮羅提出的令人注目的認(rèn)知靈敏性理論中，知識(shí)被劃分為良構(gòu)領(lǐng)域的知識(shí)和非良構(gòu)領(lǐng)域的知識(shí)，所謂良構(gòu)領(lǐng)域的知識(shí)，是指有關(guān)某一主題的事實(shí)、概念、規(guī)那么和原理。它們是以一定的層次構(gòu)造組織在一起，即有良好的組織，老師只要講清它們之間的互相聯(lián)絡(luò)，學(xué)生就不難掌握了。非良構(gòu)領(lǐng)域的知識(shí)那么是將良構(gòu)領(lǐng)域的知識(shí)應(yīng)用于詳細(xì)問(wèn)題情景中時(shí)產(chǎn)生的知識(shí)，即有關(guān)概念應(yīng)用的知識(shí)。非良構(gòu)領(lǐng)域的知識(shí)具有以下兩大特性：1概念

3、的復(fù)雜性，知識(shí)應(yīng)用的每一個(gè)實(shí)例，都同時(shí)涉及到許多概念，這些概念都有其自身的復(fù)雜性，而且，這些概念存在著互相作用與影響。2實(shí)例的不規(guī)那么性，每個(gè)實(shí)例所涉及概念的數(shù)量和種類不同，而且，這些概念的地位、作用以及互相作用的方式也不盡一樣。2、傳統(tǒng)教學(xué)方法的缺陷在傳統(tǒng)的教學(xué)中，學(xué)生之所以不能將課堂上所學(xué)的知識(shí)靈敏地應(yīng)用到新的實(shí)際情景中，是由于學(xué)校所教知識(shí)都是經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)化處理理想化、模型化后的構(gòu)造性知識(shí)，也就是說(shuō)：學(xué)生普遍在用學(xué)習(xí)良構(gòu)領(lǐng)域知識(shí)的方法學(xué)習(xí)非良構(gòu)領(lǐng)域的知識(shí)，詳細(xì)表如今：1相加傾向，孤立地學(xué)習(xí)復(fù)雜事物的各個(gè)部分，以為重新整合這些部分時(shí)，各個(gè)部分的特征仍能保存。例如有的老師認(rèn)為，我把根本概念、根本規(guī)律

4、都講清楚了，學(xué)生自然會(huì)解決綜合問(wèn)題了，從而無(wú)視對(duì)綜合問(wèn)題的處理及講解。也有的老師說(shuō)：這個(gè)實(shí)際問(wèn)題我不都是用根本概念、根本規(guī)律加以解決的嗎？你們?yōu)槭裁床粫?huì)，這說(shuō)明你們做的題還不夠多，這就產(chǎn)生了“題海戰(zhàn)術(shù)。2離散傾向，將連續(xù)性的事物，分割為兩個(gè)極端，將連續(xù)的過(guò)程分解成斷續(xù)的步驟。例如：光的反射既有鏡面反射理想化的，也有漫反射，其實(shí)問(wèn)題更多的是非鏡非漫的反射例如光滑的黑板外表、油漆過(guò)的家俱，但我們給出的反射類型的知識(shí)構(gòu)造恰是下面的構(gòu)造，又例如電路的連接方式既有串聯(lián)、并聯(lián)，也有非串非并的連接方式但我們給出的知識(shí)構(gòu)造只有兩類。通常我們把復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)過(guò)程進(jìn)展分段處理，這對(duì)許多問(wèn)題都行之有效。但有的同學(xué)在做2

5、019年高考第14題，求“從分開跳臺(tái)到手觸水面，他可用于完成空中動(dòng)作的時(shí)間是S時(shí)，認(rèn)為運(yùn)發(fā)動(dòng)先跳上去，到達(dá)最高點(diǎn)以后才開場(chǎng)完成動(dòng)作，導(dǎo)致錯(cuò)誤，這種錯(cuò)誤的產(chǎn)生與分段處理運(yùn)動(dòng)過(guò)程的定勢(shì)沒(méi)有關(guān)系嗎？3隔離傾向，孤立地處理實(shí)際上極其相倚的概念要素，散失了它們互相作用的一面，“瞎子摸象就是如此。有些同學(xué)在處理問(wèn)題時(shí)缺少對(duì)整體的“大局觀，或者“不識(shí)廬山真面目，只緣身在此山中就是這種傾向的結(jié)果。總之，在實(shí)際問(wèn)題領(lǐng)域，沒(méi)有任何單一的圖式能涵蓋實(shí)例的所有東西，更沒(méi)有任何圖式能統(tǒng)帥廣泛范圍的實(shí)例。也就是說(shuō)，以前我們求解問(wèn)題時(shí)常用的“建立模型、模型識(shí)別，對(duì)號(hào)入座已是“此路不通。從單一角度對(duì)待概念、現(xiàn)象和實(shí)例就是一種

6、嚴(yán)重的過(guò)份簡(jiǎn)化，將會(huì)使學(xué)習(xí)者對(duì)概念應(yīng)用解決實(shí)際問(wèn)題產(chǎn)生片面的、靜止和機(jī)械的認(rèn)識(shí)，勢(shì)必會(huì)阻礙學(xué)習(xí)者在新情境中靈敏使用所學(xué)知識(shí)，也就是說(shuō)求解簡(jiǎn)單問(wèn)題時(shí)常用的如“理想化“等效方法已是“此法不靈。二、解決實(shí)際問(wèn)題的教學(xué)原那么與方法斯皮羅等人提出的認(rèn)知靈敏性理論是從信息加工的角度解釋建構(gòu)性學(xué)習(xí)的過(guò)程，以提醒學(xué)習(xí)者在實(shí)際情境中靈敏應(yīng)用知識(shí)的心理機(jī)制，從而開展出一套教學(xué)設(shè)計(jì)的原那么，來(lái)培養(yǎng)學(xué)習(xí)者靈敏應(yīng)用知識(shí)的才能，很顯然，這一目的與目前培養(yǎng)創(chuàng)新精神為特征的素質(zhì)教育目的是符合的。1、解決實(shí)際問(wèn)題教學(xué)的原那么整合性原那么傳統(tǒng)認(rèn)知理論認(rèn)為學(xué)習(xí)者通過(guò)從記憶中提取組織良好的知識(shí)組塊或圖式來(lái)加以表征。例如前面走著一個(gè)“

7、留著披肩發(fā)，身穿花格衣服的人就會(huì)想到這是一個(gè)女人。應(yīng)該說(shuō)，大多數(shù)情況下這種判斷是正確的，但有時(shí)很可能會(huì)錯(cuò)。整合性原那么認(rèn)為學(xué)習(xí)者必須將目前情景中的信息與自己的先前知識(shí)結(jié)合在一起，才能對(duì)意義形成一個(gè)完好而適當(dāng)?shù)谋碚鳌＠鐚?duì)前面走著一個(gè)“留著長(zhǎng)發(fā)穿著衣服的人，我們要針對(duì)當(dāng)前詳細(xì)情景大街上、藝術(shù)家、變態(tài)者及標(biāo)新立異者等多種知識(shí)加以整合才能作出正確的判斷，整合原那么要求我們必須非常重視詳細(xì)問(wèn)題的情景分析。例如圖1中各電壓表的讀數(shù)與詳細(xì)的情景有親密關(guān)系。2雙向建構(gòu)原那么雙向建構(gòu)指的是學(xué)習(xí)者既通過(guò)先前知識(shí)建構(gòu)當(dāng)前事物的意義，又根據(jù)詳細(xì)實(shí)例的變異性重新建構(gòu)先前知識(shí)。由于雙向建構(gòu)是一個(gè)互相作用過(guò)程，老師的作用

8、代替不了學(xué)生的作用，所以學(xué)習(xí)者必須積極參與學(xué)習(xí)，必須時(shí)刻保持認(rèn)知靈敏性，這要求我們不能只講結(jié)論，而必須注重學(xué)生的探究過(guò)程。3多角度原那么多角度原那么指學(xué)習(xí)者要帶著不同目的從不同角度進(jìn)展屢次穿插反復(fù)的學(xué)習(xí)，只有這樣才能把握概念的復(fù)雜性并促進(jìn)遷移。4多情景原那么多情景原那么，指的是對(duì)同一內(nèi)容，學(xué)習(xí)者要在不同時(shí)間，不同情景中進(jìn)展學(xué)習(xí)，這種反復(fù)絕非為了穩(wěn)固知識(shí)技能而進(jìn)展的簡(jiǎn)單重復(fù)，因?yàn)槊恳淮蔚膶W(xué)習(xí)情景中存在著互不重合的方面，可使學(xué)習(xí)者對(duì)概念獲得新的理解。5詳細(xì)性原那么詳細(xì)性原那么指的是教學(xué)要防止抽象地講解概念及一般地如何應(yīng)用，而是把概念詳細(xì)到一定的實(shí)例中，使概念的意義與詳細(xì)情景聯(lián)絡(luò)在一起，形成背景性經(jīng)

9、歷。例如波動(dòng)圖象是師生非常熟悉的內(nèi)容，但2019年高考第16題要求考生畫出一些點(diǎn)再經(jīng)過(guò)3T4后的位置和速度方向，結(jié)果得分率不高。我想，原因也可能是我們太注重一般的分析，而沒(méi)有把概念詳細(xì)到一定的實(shí)例中。2、解決實(shí)際問(wèn)題的教學(xué)方法從教學(xué)原那么我們演繹得到解決實(shí)際問(wèn)題的教學(xué)方法個(gè)案立體分析法。我們這里的個(gè)案就是需要解決的實(shí)際問(wèn)題，它有詳細(xì)的背景，使概念的意義與詳細(xì)情境聯(lián)絡(luò)在一起，我們的立體分析法指的是在不同時(shí)間新課、章節(jié)復(fù)習(xí)、總復(fù)習(xí)、不同情景，從不同角度情景、模型、場(chǎng)、受力、運(yùn)動(dòng)、過(guò)程、狀態(tài)。做功、隱含條件、幾何聯(lián)絡(luò)等等所進(jìn)展的分析。我們平時(shí)的教學(xué)以講解抽象的概念、規(guī)律為主，這些概念、規(guī)律的縱橫聯(lián)絡(luò)

10、構(gòu)建出一張“平面網(wǎng)。但這一知識(shí)體系是理想化、純粹化的，與實(shí)際相別離的。在這一知識(shí)體系的建立過(guò)程中，雖然也講一些實(shí)例，但由于多從單一角度分析或過(guò)分簡(jiǎn)化，學(xué)生仍未能將他們頭腦中的知識(shí)體系與實(shí)際問(wèn)題很好地結(jié)合起來(lái)，實(shí)例處于一種“游離狀態(tài)。個(gè)案立體分析法就在于通過(guò)學(xué)生的雙向建構(gòu)活動(dòng)，使實(shí)際問(wèn)題在多方面與知識(shí)體系發(fā)生聯(lián)絡(luò)，這樣實(shí)例就不會(huì)處于“游離狀態(tài)，每一個(gè)實(shí)例都將成為一個(gè)個(gè)鞏固的結(jié)合點(diǎn)，使抽象知識(shí)進(jìn)一步詳細(xì)化。由于在知識(shí)體系兩側(cè)生長(zhǎng)了豐富的實(shí)例，所以知識(shí)構(gòu)造不再是平面的網(wǎng)狀而成為立體式的。3.教學(xué)范例例1如下圖，兩平行帶電板間相距4r，兩板間的電勢(shì)差為U，在兩板正中間有一半徑為r的金屬網(wǎng)狀圓筒，圓筒內(nèi)

11、有垂直紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，上板在圓筒正中心的上方有小孔，一帶正電、質(zhì)量為m的微粒不計(jì)重力，從小孔處以初速度為零進(jìn)入電場(chǎng)，并從A點(diǎn)進(jìn)入金屬網(wǎng)，從D點(diǎn)分開金屬網(wǎng)，CD是金屬網(wǎng)的程度直徑的兩端，那么金屬網(wǎng)中的磁感應(yīng)強(qiáng)度為錯(cuò)解及錯(cuò)解分析：產(chǎn)生錯(cuò)誤的原因是學(xué)生沒(méi)有全面地分析“金屬網(wǎng)產(chǎn)生的影響。絕大多數(shù)的同學(xué)認(rèn)識(shí)到金屬內(nèi)的E0，微粒在網(wǎng)內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。但認(rèn)識(shí)不到金屬網(wǎng)的存在已改變了電場(chǎng)的分布，這不能不說(shuō)是由于傳統(tǒng)教學(xué)從單一角度對(duì)待問(wèn)題等過(guò)份簡(jiǎn)化教學(xué)方法的結(jié)果。用立體分析法分析：1情景分析：師：與常見(jiàn)的平行板問(wèn)題相比，此題多了金屬網(wǎng)，這意味著什么？生：靜電屏弊作用，網(wǎng)內(nèi)的電場(chǎng)E0。師：金屬網(wǎng)的存在，只影響網(wǎng)內(nèi)

12、的電場(chǎng)嗎？生：2電場(chǎng)分析師：大家知道，微粒所受的電場(chǎng)力與所在處的電場(chǎng)E有關(guān)FqE，由于大家經(jīng)常接觸平行板電容器勻強(qiáng)電場(chǎng)，所以不太注意對(duì)電場(chǎng)分布的分析，有金屬網(wǎng)后的電場(chǎng)還是勻強(qiáng)電場(chǎng)嗎？電場(chǎng)線與金屬同外表有什么關(guān)系？電場(chǎng)線分布的改變意味著什么？生：有金屬網(wǎng)后的電場(chǎng)不再是勻強(qiáng)電場(chǎng)，因?yàn)榻饘倬W(wǎng)是等勢(shì)體，電場(chǎng)線與網(wǎng)外表須垂直，電場(chǎng)線分布的改變必然影響電勢(shì)的分布。3受力分析與運(yùn)動(dòng)分析生：從極板到網(wǎng)的過(guò)程只受電場(chǎng)力不恒定，作變速運(yùn)動(dòng)，網(wǎng)內(nèi)因只受洛侖茲力作用作勻速圓周運(yùn)動(dòng)。Mv2rqvB4對(duì)稱性分析生：由于金屬網(wǎng)與極板之間間隔 的對(duì)稱性，上板與網(wǎng)及網(wǎng)與下板的電勢(shì)差各為U2。5功能關(guān)系分析生：從極板到網(wǎng)，電場(chǎng)力

13、做正功，微粒動(dòng)能增加。網(wǎng)內(nèi)洛侖茲力不做功6幾何關(guān)系分析生：如圖3所示，通過(guò)找圓心及尋找?guī)缀侮P(guān)系知道：rr。通過(guò)上述分析，我們不難得出正確答案。我們感到，這種立體分析法沒(méi)有急于去進(jìn)展“形式識(shí)別。“對(duì)號(hào)入座，而是從多個(gè)角度先把問(wèn)題分析透徹。在選擇角度的時(shí)候也沒(méi)有固定的形式，而是充分保持了思維的靈敏性。例2選修本P24610題目前世界上正在研究的一種新型發(fā)電機(jī)叫磁流體發(fā)電機(jī)，它可以把氣體的內(nèi)能直接轉(zhuǎn)化為電能。圖4表示出了它的發(fā)電原理：將一束等離子體噴射入磁場(chǎng)，磁場(chǎng)中有兩塊金屬板A、B，這時(shí)金屬板上就會(huì)聚集電荷，產(chǎn)生電壓。1初始受力分析帶電粒子之間的作用力可忽略，帶電粒子在磁場(chǎng)中受洛侖茲力作用。2初始

14、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析離子作勻速圓周運(yùn)動(dòng)。3電場(chǎng)分析設(shè)開關(guān)K處于斷開狀態(tài)，當(dāng)正負(fù)離子在A、B極板上積累增加后，空間不僅有磁場(chǎng)，還有電場(chǎng)，B極帶正電，A極帶負(fù)電，E方向向上。4暫態(tài)過(guò)程受力分析我們將處于初始與穩(wěn)定狀態(tài)之間的狀態(tài)稱為暫態(tài)，這時(shí)離子的受力情況為：洛侖茲力f洛，電場(chǎng)力fE，兩者方向相反且有f洛fE。5暫態(tài)過(guò)程運(yùn)動(dòng)分析曲線運(yùn)動(dòng)。6穩(wěn)定狀態(tài)分析只要f洛fE，那么帶電粒子仍作曲線運(yùn)動(dòng)，電荷在板上積累仍將增加，fE將變大。最終必有f洛fE，即qv0Bqdv0Bd7能量轉(zhuǎn)化分析當(dāng)離子作曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，洛侖茲力不做功，電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能增加，粒子運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能減少，即離子將熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)化成了電能。8等效電路分析

15、A、B兩極之間的系統(tǒng)相當(dāng)于電源，v0Bd，設(shè)等離子體的電阻率為p，A、B板面積為S，那么內(nèi)阻rplSpdS，電路中的電流強(qiáng)度IRrR十pdSv0BdRpds。例32019年上海高考題如圖5所示，長(zhǎng)為sin細(xì)繩的兩端，分別系于豎立在地面上0相距為4m的兩桿的頂端A、B。繩上掛一個(gè)光滑的輕質(zhì)掛鉤，其下連著重為G12N的物體。平衡時(shí)繩中的張力T。繩子的一端從A點(diǎn)沿桿勻速下移時(shí)，繩中的張力是否改變？繩子與豎直線的夾角是否改變？1模型分析畫出截面圖如圖5b所示，光滑掛鉤相當(dāng)于滑輪模型。2滑輪特點(diǎn)分析如圖5b所示由于光滑，故T1T2，又由，得3平衡條件分析由，4幾何關(guān)系分析由相似直角三角形對(duì)應(yīng)邊成比例有：或由相等可得圖5c，sin45。5動(dòng)態(tài)分析當(dāng)繩子的一端從A點(diǎn)沿桿勻速下移時(shí)，滑輪的特性、平衡條件、幾何約束關(guān)系均沒(méi)變，所以T及均不變。繩一端下移，相當(dāng)于A、B之間的高度差變化，由于整個(gè)分析過(guò)程均與AB之間的高差無(wú)關(guān)，所以結(jié)論不變。除了滑輪以外，滑環(huán)、輕繩、輕桿、彈簧、斜面等類題目均可從多個(gè)角度進(jìn)展分析。由于題目情景及問(wèn)題的限制，有時(shí)分析的角度并不多，不利于對(duì)這類題目的全面把握，這時(shí)我們可以用題組的形式對(duì)情景進(jìn)展變化。個(gè)案立體分析法需要我們選擇數(shù)量不多的典型例題，不厭其詳，深化解剖，