基于“四環(huán)節(jié)”模式的高中物理解題方法教學

基于“四環(huán)節(jié)”模式的高中物理解題方法教學基于“四環(huán)節(jié)”模式的高中物理解題方法教學基于“四環(huán)節(jié)”模式的高中物理解題方法教學基于“四環(huán)節(jié)”模式的高中物理解題方法教學基于“四環(huán)節(jié)”模式的1一、目前習題課存在的問題二、可能的原因三、習題課應該教什么？四、習題課應該怎樣教？基于“四環(huán)節(jié)”模式的高中物理解題方法教學一、目前習題課存在的問題基于“四環(huán)節(jié)”模式的高中物理解題方法2一、目前習題課存在的問題對學習的起點能力思考不夠、教學內容難度偏大、容量偏多。以大致講完幾道題為任務，教學目標不明確，重點不突出，難點未能有效突破。課堂引入不夠重視，疑趣性不強，課堂結束匆忙，教學的手段、方法和過程比較單一。教學效果不明顯。一、目前習題課存在的問題對學習的起點能力思考不夠、教學內容難3二、可能的原因對習題課未能進行精心設計。學生在同一時段缺乏同類型、同層次學習水平的鞏固。在解題方法的層次結構方面研究不夠，現存較多的資料只是大量習題的堆積。二、可能的原因對習題課未能進行精心設計。4三、習題課應該教什么？1．什么是習題課？2．什么是解題方法？3、解題的信息加工分析——解題方法研究的切入點4、值得關注的關于解題方法研究的一些主題三、習題課應該教什么？1．什么是習題課？5“習題課”是關于學科知識運用方法教學的一類課；現實教學中的“學科知識運用”主要表現為解題；所以對“習題課”研究也就成了對“解題方法教學”的研究。1．什么是習題課？三、習題課應該教什么？“習題課”是關于學科知識運用方法教學的一類課；1．什么是習題6“解題方法”實際上就是，美國著名教育心理學家加涅提出的人類五種習得性能中的認知策略。加涅對認知策略下的定義是：“認知策略是個人運用一套操作步驟對自己的學習、記憶、注意以及高級的思維進行調節(jié)和控制的特殊認知技能?！奔幽鶎τ谡J知策略的界定凸顯其對內調控這一本質特征。所以我們將從認知策略的角度來理解高中物理解題方法。2．什么是解題方法？三、習題課應該教什么？“解題方法”實際上就是，美國著名教育心理學家加涅提出的人類五73、解題的信息加工分析——解題方法研究的切入點解題過程是人腦的一個信息加工過程；為了能夠清楚地知道解答一道題目所需要的物理知識和執(zhí)行的認知過程，受R·M·加涅的人類任務信息加工分析的啟發(fā)，覺得也可以對解題過程進行信息加工分析。通過這種分析，可以發(fā)現解題過程可能用到的知識或技能，從而找到相應的解題方法。解題的信息加工分析，必須在正確解完題目后進行，實際上是對解題過程的反思。（1）解題的信息加工分析3、解題的信息加工分析解題過程是人腦的一個信息加工過程；（18用所謂“方框+簡頭”的方法來呈現解題的信息加工分析的結果。

（2）解題的信息加工分析的結果表征3、解題的信息加工分析——解題方法研究的切入點用所謂“方框+簡頭”的方法來呈現解題的信息加工分析的結果。9（2009年寶山區(qū)高三物理質量監(jiān)測第1題）一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播，t=0時刻的波形如圖所示，經0.3s時間質點a第一次達到波峰位置，則質點b剛開始振動時的運動方向為_________，質點b第一次出現在波峰的時刻為__________s。

（3）解題的信息加工分析——例1（2009年寶山區(qū)高三物理質量監(jiān)測第1題）一列簡諧橫波沿x軸10第一空格（得分率約90%）解答過程的信息加工如下圖所示：第一空的解答用到的三個物理規(guī)則如下：規(guī)則1：介質中質點的振動方向與波的傳播方向的關系規(guī)則2：波前的振動方向就是波源起振的方向規(guī)則3：介質中質點的起振方向就是波源的起振方向（3）解題的信息加工分析——例1第一空格（得分率約90%）解答過程的信息加工如下圖所示：第一11第二空格（得分率約40%）解答過程的信息加工如下圖所示：第二空格（得分率約40%）解答過程的信息加工如下圖所示：12第二空的解答用到的8個物理規(guī)則如下：規(guī)則1：介質中質點的振動方向與波的傳播方向的關系規(guī)則2：振動初態(tài)、振動未態(tài)和周期數的關系規(guī)則3：周期數、振動時間和周期的關系規(guī)則4：從波形圖上讀出波長。規(guī)則5：波長、周期和波速的關系規(guī)則6：從波形圖上讀出最前的波峰與b點間的距離規(guī)則7：波速、波傳播的距離和傳播時間的關系規(guī)則8：波形圖最前的波峰傳到b點的時刻就是b點向上運動首次到達波峰的時刻（3）解題的信息加工分析——例1第二空的解答用到的8個物理規(guī)則如下：（3）解題的信息加工分析13建立牛頓第二定律方程的成份技能分析（4）解題的信息加工分析——例2建立牛頓第二定律方程的成份技能分析（4）解題的信息加工分析—144、值得研究的一些解題方法主題運動圖象的應用直線運動中的追及問題三力平衡的動態(tài)問題物體的受力分析物體的運動性質分析牛頓第二定律的運用做功與能量的轉化關于氣體狀態(tài)變化的定性分析4、值得研究的一些解題方法主題運動圖象的應用15振動、波動與波形電路結構分析含有滑動變阻器的電路關于動態(tài)電路的分析關于電源的最大輸出功率問題楞次定律的應用體現一般能力的問題解決體現物理學方法的問題解決4、值得研究的一些解題方法主題振動、波動與波形4、值得研究的一些解題方法主題16四、習題課應該怎樣教？

——可以償試四環(huán)節(jié)”模式1、什么是“四環(huán)節(jié)”模式？2、“四環(huán)節(jié)”模式的實施策略3、“四環(huán)節(jié)”模式課例——受力分析（一）簡介4、三類題組——物理題目的三種組合四、習題課應該怎樣教？

17解題方法教學的一個嘗試性模式：示范·模仿·反思·遷移。一節(jié)解題方法教學課，要體現示范、模仿、反思和遷移四個教學環(huán)節(jié)。示范——教師講演例題的過程；模仿——學生試做與例題解法相似的一個題目的過程；反思——學生對例題和試做題的解法的思考，提煉出方法，并合理地給出“方法”名稱。遷移——將反思階段感悟出的“方法”運用于新的題目。1、什么是“四環(huán)節(jié)”模式？解題方法教學的一個嘗試性模式：示范·模仿·反思·遷移。一節(jié)解18教學目標：目標小而具體，可操作性教學課時：1課時教學起點：弄清學生學會“方法”的先決技能教學重點：把握（突出）教學難點：找準（突破）課后作業(yè)：與方法教學匹配2、“四環(huán)節(jié)”模式的實施策略教學目標：目標小而具體，可操作性2、“四環(huán)節(jié)”模式的實施策略192014年10月22日上海市上大附中劉偉老師采用“四環(huán)節(jié)”模式上了《受力分析（一）》一課3、“四環(huán)節(jié)”模式課例——《受力分析（一）》簡介2014年10月22日上海市上大附中劉203、《受力分析（一）》課例簡介課后研討時的情景3、《受力分析（一）》課例簡介課后研討時的情景21《受力分析（一）》一課的有效性分析班級代碼N均值標準差均值的標準誤課前成績1013969.7422.883.661034072.0022.103.49課后成績1013990.2614.422.311034083.0016.042.54說明：101班為實驗班，103班為對照班《受力分析（一）》一課的有效性分析班級代碼N均值標準差均值的22由于P1=0.66>0.05,所以兩個班級課前的測試平均分沒差異；由于P2=0.04<0.05,所以兩個班級課后的測試平均分有顯著差異，所以本次課堂試驗較成功。方差方程的Levene檢驗均值方程的t檢驗FSig.tdfSig.(雙側)均值差值標準誤差值課前成績假設方差相等0.450.51-0.4577.000.66-2.265.06假設方差不相等-0.4576.720.66-2.265.06課后成績假設方差相等0.090.772.1177.000.047.263.43假設方差不相等2.1276.500.047.263.43由于P1=0.66>0.05,所以兩個班級課前的測試平均分沒23學生在物理學習中會暴露出的一些認知缺陷，這些認知缺陷是多樣的、又是復雜的，這里提出通常的三種認知缺陷，它們分別是“弱遷移”、“弱綜合”和“低水平”。我們希望通過設計特定的練習，當學生完成這些練習時他們原有的認知缺陷多少能夠解決。三種認知缺陷4、三類題組——物理題目的三類組合學生在物理學習中會暴露出的一些認知缺陷，這些認知缺陷是多樣的24為了幫助學生提升這三方面的能力，我們嘗試提出高中物理教學中題組的概念。所謂題組是指旨在糾治學生某方面認知缺陷的放在一起的幾個題目。針對三種“缺陷”，可以設計三種類型的題組，即變式型題組、綜合型題組和階梯型題組。4、三類題組——物理題目的三類組合為了幫助學生提升這三方面的能力，我們嘗試提出高中物理教學中題25（1）變式型題組——方法遷移所謂變式型題組是指解法相同、而式樣（又稱情景）差異的一組題。由現代教學論可知，只有當學生能將某種解題方法正確地運用于新情景之中，才能表明他們習得了此種方法，變式型題組真是迎合了這樣一種教學觀念，其目標就是要使解題方法發(fā)生遷移，糾治學生的“弱遷移”。4、三類題組——物理題目的三類組合（1）變式型題組——方法遷移所謂變式型題組是指解法相同、而26（1）變式型題組——方法遷移例1．如圖1所示，有一個掛在小車頂蓬上的小球，其懸線偏離豎直方向的角度為α，試求這輛小車的加速度和繩對球的拉力。例2．如圖2所示，質量為50g的小球放在圓弧形槽中，當圓弧形槽以5m/s2加速度向右作加速運動時，小球相對圓弧形槽靜止，則圓弧形槽對小球彈力的大小為多少N？方向怎樣？例3．如圖3所示，斜桿AB與小車的豎直桿成θ角，桿端固定一質量為m的小球，若小車沿水平方向向左以加速度a作勻加速運動，試求桿AB對小球作用力的大小和方向。（1）變式型題組——方法遷移例1．如圖1所示，有一個掛在小27例1．如圖1所示，有一個掛在小車頂蓬上的小球，其懸線偏離豎直方向的角度為α，試求這輛小車的加速度和繩對球的拉力。（1）變式型題組——方法遷移mg例1．如圖1所示，有一個掛在小車頂蓬上的小球，其懸線偏離豎直28例2．如圖2所示，質量為50g的小球放在圓弧形槽中，當圓弧形槽以5m/s2加速度向右作加速運動時，小球相對圓弧形槽靜止，則圓弧形槽對小球彈力的大小為多少N？方向怎樣？（1）變式型題組——方法遷移mg例2．如圖2所示，質量為50g的小球放在圓弧形槽中，當圓弧形29例3．如圖3所示，斜桿AB與小車的豎直桿成θ角，桿端固定一質量為m的小球，若小車沿水平方向向左以加速度a作勻加速運動，試求桿AB對小球作用力的大小和方向。（1）變式型題組——方法遷移mg例3．如圖3所示，斜桿AB與小車的豎直桿成θ角，桿端固定一質30上述三個題在解法上，都采用了力的合成法，找到直角三角形，運用直角三角形的知識求解。所不同的是:①三個題中分別給小球提供彈力的方式不同；②問題的要求略有不同；③第3題和前二題的加速度方向不同，并在第3題中設有無關因素θ角，以檢驗解法運用的抗干擾性，這三點就是所謂的情景不同。（1）變式型題組——方法遷移上述三個題在解法上，都采用了力的合成法，找到直角三角形，運用31通過這樣三個題的訓練，希望學生能夠將上述解題方法遷移到其它新的情景中去。變式型題組是一組“質同形異”的題，其中“質”就是指解法，“形”就是指情景（情況、場景等）。要說明的是，在變式型題組中的幾個題在難度上是相當的。（1）變式型題組——方法遷移通過這樣三個題的訓練，希望學生能夠將上述解題方法遷移到其它新32所謂綜合型題組是指前幾題分別涉及不同的知識，而最后一題涉及前幾題所涉及的全部知識的一組題。這類題組題的前幾題是為最后一題的解答在知識與技能上作引導性的準備，以便學生能輕松地解決最后一題。在教學上通過這類題組題的運用，希望能培養(yǎng)學生解答綜合題的能力，糾治學生的“弱綜合”。（2）綜合型題組——知識綜合4、三類題組——物理題目的三類組合所謂綜合型題組是指前幾題分別涉及不同的知識，而最后一題涉及前33例1．當物體做加速直線運動時，它所受的合外力方向與速度方向________（填“相同”或“相反”），當物體做減速直線運動時，它所受的合外力方向與速度方向________（填“相同”或“相反”），當物體做勻速直線運動時，它所受的合外力為________。例2．一駕在月球表面上空運動的航天探測器，除了受到月球產生的引力之外，還可以通過噴氣而獲得推動力，這種推動力的產生可以用牛頓第________定律來解釋，航天探測器獲得的推動力的方向與噴氣方向________（填“相同”或“相反”），這樣可以通過調節(jié)噴氣方向來改變推動力的方向。（2）綜合型題組——知識綜合相同相反零三相反例1．當物體做加速直線運動時，它所受的合外力方向與速度方向_34例3．某質點O受到二個力F1和F2的作用，在圖7中已畫出力F2，若這二個力的合力沿OA水平向右，則關于力F1下列說法中正確的是（）A．F1的方向由O至向BB．F1的方向由O至向CC．表示F1的有向線段在第①區(qū)域D．表示F1的有向線段在第④區(qū)域

（2）綜合型題組——知識綜合C例3．某質點O受到二個力F1和F2的作用，在圖7中已畫出力F35例4．（2002年上海高考第7題）一航天探測器完成對月球的探測任務后，在離開月球的過程中，由靜止開始沿著與月球表面成一傾斜角的直線飛行，先加速運動，再勻速運動，探測器通過噴氣而獲得推動力。以下關于噴氣方向的描述中正確的是（）A．探測器加速運動時，沿直線向后噴氣B．探測器加速運動時，豎直向下噴氣C．探測器勻速運動時，豎直向下噴氣D．探測器勻速運動時，不需要噴氣（2）綜合型題組——知識綜合C例4．（2002年上海高考第7題）一航天探測器完成對月球的探36上面第1題是關于運動條件的問題，第2題是關于牛頓第三定律的問題、第3題是關于力的平行四邊形定則的問題，第4題關于前述知識的綜合題。顯然，在前面三題的鋪墊下，最后一題的解決只要將已在工作記憶中的諸多知識進行綜合處理，教師稍加點撥即可。要說明的是，在綜合型題組中前幾題的難度是相當的，只是最后一題的難度提高了。（2）綜合型題組——知識綜合上面第1題是關于運動條件的問題，第2題是關于牛頓第三定律的問37（3）階梯型題組——技能形成所謂階梯型題組是指在問題解決的技能要求上逐步提升的一組題。這類題組按題序難度依次增加，通過這樣的技能累積，希望將學生相關解題技能的水平引導到一個較高的層次，糾治學生的“低水平”。4、三類題組——物理題目的三類組合（3）階梯型題組——技能形成所謂階梯型題組是指在問題解決的38例1．如圖10所示，OD是某物體作初速為零的勻加速運動的v~t圖像，三角形OAD的面積表示了該物體在運動開始2s內通過的______，三角形OAD的面積_____（填“大于”、“小于”或“等于”）矩形OABC的面積，2s末的瞬時速度是______m/s。面積例2．如圖11所示，OD是某物體作初速為零的勻加速運動的v~t圖像，已知矩形OABC面積所示的位移是12m，則該物體在4s內的平均速度是_______m/s，4s末的瞬時速度是_______m/s。等于136例3．（2006年上海高考第4題）伽利略通過研究自由落體和物塊沿光滑斜面的運動，首次發(fā)現了勻加速運動規(guī)律。伽利略假設物塊沿斜面運動與物塊自由下落遵從同樣的法則，他在斜面上用刻度表示物塊滑下的路程，并測出物塊通過相應路程的時間，然后用圖線表示整個運動過程，如圖12所示。圖中OA表示測得的時間，矩形OAED的面積表示該時間內物塊經過的路程，則圖中OD的長度表示____________，P為DE的中點，連接OP且延長交AE的延長線于B點，則AB的長度表示____________。平均速度瞬時速度例1．如圖10所示，OD是某物體作初速為零的勻加速運動的v~39第1題考查了讀取圖像信息的技能。第2題要求從圖像讀取信息，并結合相