《高中物理教学中情境问题教学法的课程设计》
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摘要：物理是一门探究自然科学的学科,在课堂教学中,采用创设情境问题的方法来培养学生科学探究能力具有较强的可行性.“力的分解”这一章节的知识点综合性较强,学生在学习过程中容易产生一些困惑.本文针对这章节的内容,精心创设问题情境,以实现培养学生物理核心素养的目的.
关键词：课堂教学;力的分解;问题情境
高中物理相较于初中物理而言,其涉及的知识点更深入、公式概念更抽象,导致学生在学习过程中经常会碰到一些困惑.同时,新课改中还明确提出,应加强学生对高中物理学科探究能力的培养,提高学生对物理知识的实际运用能力.因此,为使得学生能够顺利掌握物理知识,并达到学以致用的能力,授课教师的教学方法就显得至关重要.
情境问题教学法是将教学内容设置成一系列相关联且具有探究意义的问题,通过提出不同的问题,由浅入深地引导学生积极思考问题,在不断地解答老师设计的问题过程中,循序渐进地将本章节的知识点全部吸收,实现教学目标.情境问题教学法不仅能调动起学生积极性,而且能让学生参与其中,增强师生互动,提高学生自主思考能力,增强学生对知识点的理解和掌握.
“力的分解”这一章节的内容在高中课程体系中有着举足轻重的地位.对于从初中刚跨入高中的学生来说,其对力的矢量性的理解往往不够精准,容易对力的分解的理解产生诸多困惑.因此,本文以“力的分解”为例,精心创设相关情境问题,以实现培养学生物理核心素养的目的.
1.问题导向,引入新课
视频短片：《2014中国杯帆船赛——逆风赛》片段视频.
现场模型演示：用吹风机逆风向吹动帆船.
教师活动：（1）为什么视频中的风帆是逆风行驶?
（2）为什么行驶过程中船身有大幅度的倾斜?
学生活动：在视频观看和现场体验之后,对以上两个问题进行思考.
设计思路：通过视频观看,并把视频中帆船赛搬到现场进行模拟,然后抛出问题,让同学亲身感知,引起同学们的兴趣,培养同学们自主思考的能力,有利于引导学生进入课堂主题.同时,给学生下发本节学习任务,利用本节知识解决上述问题,把理论应用到实际问题中.
2.知识回顾,推进新课
2、1 力的分解
回顾前面所学的力的合成的相关知识点,为介绍力的分解做好铺垫,并成功引出力的合成的逆运算——力的分解.
2、1.1 定义：求已知力的分力
教师活动：①将橡皮筋的两端固定,用拉力F拉动悬线使橡皮筋的长度伸长,使结点到达O位置,如图1.
②再用利用两个力分别为F1、F2拉动橡皮筋使得结点重新回到O位置.
③提问F力与F1、F2之间的关系?
图1
学生活动：观察实验现象,结合前面所学知识,理解合力与分力之间的等效替代关系.
设计思路：实验展示出F与F1、F2之间是等效替代的关系,引导学生在画出力的分解图时要遵循矢量平行四边形定则,为接下来学生自己动手画力的分解图做準备.
2、1.2 一个力可以有无数个分力
教师活动：为学生准备好透明塑胶板,同时在每片塑胶板上画好大小相等、方向相同的力F,分发给每位学生,让学生在塑胶玻璃板上对已知力F进行力的分解.
教师活动：让前后左右桌的同学将已经画好的力的分解塑胶板重叠放在一起,并且引导学生能够根据自己所得的观察现象并思考其中的原因.
学生活动：画出所给已知力的分力,将身边同学的塑胶玻璃板重叠,观察现象,分析原因.
设计思路：引导学生思考,若不加任何限制分力方向的条件,力的分解是任意的,可以有无数解;若确定两个分力的方向,力的分解则是唯一的,为接下来力按效果进行唯一分解做好铺垫.
2.2 探究实际生活中相关的力的分解
（1）探究一：斜推拉模型
提供器材：精确电子秤、绑有细绳的重物.
演示：将重物轻放在电子秤上,邀请一位学生上台演示斜拉重物,台下的同学们仔细观察斜拉重物情况下电子秤示数的变化.
学生活动：观察实验所得现象,思考斜拉重物中拉力所产生的效果,并对该力进行按效果分解.
实验结论：人斜拉重物,对重物产生水平向前和竖直向上的效果.
设计思路：使学生通过实验来寻找力的作用效果,并根据力的作用效果确定分力方向,进行力的唯一分解.
实例：斜拉桥
教师活动：利用多媒体演示斜拉桥图片,如图2,引导学生观察不同斜拉桥中的共同特点,并利用上述学到的知识对斜拉桥中的钢索按照对桥梁所产生的效果进行力的分解,当受力对象转换为立柱时,同样分析钢索对立柱的作用效果进行力的分解.为斜拉桥的构建方法做进一步解释.
图2
学生活动：认真观察多媒体演示,分析出钢索上所产生的力的方向,利用数学中的几何关系计算出对于立柱及桥梁分力与合力的大小关系.
设计思路：通过实例应用,让学生能从理论联系实际体会物理知识在生活中的应用.
（2）探究二：直角斜面模型
演示：在斜面和垂直斜面挡板上贴有易形变的海绵体,将小球轻放在斜面上,观察海绵形状变化,如图3.
图3
学生活动：观察海绵体的形状变化,根据形状变化确定小球对直角斜面所产生的效果方向,再对重力按其效果进行分解,确定分力与合力的几何关系.
设计思路：学生通过分析实验现象,建立物理关系,进一步加深了平行四边形定则的应用,同时也使学生对力按效果进行分析有更透彻的理解.
（3）探究三：支架（塔吊）模型
演示：让每位同学用准备好的细绳、轻杆、钩码完成实验.
学生行为：参与动手,亲身体会该实验中因钩码重力引起的支架对手指和手掌力的作用效果,根据感受力的作用效果来分析对应的分力,用所学的几何知识定量分析出重力与其分力的关系.
设计思路：从教室演示实验过渡到学生自己动手完成实验,使学生感受自己动手完成实验的魅力,引导学生将实际生活涉及的物理问题转化为构建相关物理模型来解决.
2、3 力的分解的一般步骤
首先研究受力对象力的作用效果→ 确定出其中分力的效果方向→利用矢量平行四边形法则→几何三角函数相关知识→分别计算出分力的大小.
教学活动：对于上述所探究的问题进行总结,得出力按照其效果分解的一般步骤,计算合力与分力的定量关系.
学生活动：对上述力的分解中的各个过程进行总结.
设计思路：培养学生对于一般规律进行总结.
2、4 力的分解的生活应用
问题1：如果你是索道设计师,让你来处理索道的技术问题,请问索道设计是尽量绷直些好,还是适当松弛些好?
问题2：现实生活中,如何利用一根绳子这个工具把陷在泥坑里的汽车拉出来?
设计思路：培养学生养成能够将生活中的一些普遍现象,与自己目前所学的物理知识联系起来,理论结合实际,学会自主积极地去构建物理知识体系.
2、5 课堂小结
对开篇的导入问题进行解释,引导学生认识到物理在生活中应用的普遍性,拓展其相关的知识,进一步开拓学生的视野、思维,使学生逐步学会从实验中得到理论,再用理论解释生活现象,逐步培养学生的核心素养.
3.课后教学反思
（1）依托“教材纲要”.根据修订后2017版新课标[ 1,2 ]的要求,教师应创造性地使用教材,仔细品味各个版本教材中对于本章节知识的不同编制.同时,问题情境设置应具有合理性,应充分考虑学生是在初中知识的前提下对力的分解进行探究,且要注意学生容易出现的问题——对力的分解所得的分力与力的平衡概念出现混淆.
（2）巧用“问题情境”.利用问题情境来引导整个教学过程,学生能在老师一步一步的引导下自主的从发现问题→思考问题→谈论问题→解决问题中获取知识,提高物理思维能力.因此在课堂教学过程中设立一系列问题情境也是帮助学生养成探究思维习惯的良好方式.
（3）注重“动手参与”.教师应该给予学生自己操作实验的空间,注重学生的自我“动手参与”,在课堂上可以让学生自己多动手参与实验,通过观察实验得到的现象,思考其中涉及的相关物理知识,并在实验中验证所学的知识.同时也能学会利用课堂中所学到知识去解释生活现象,学以致用.
（4）突出“互动交流”.互动交流是课堂组织高效与否的重要表现,课堂中有了问题就要思考,有了思考才有互动,有了互动才能让“教”与“学”两手抓,“教”能从学情出发,沿着预设的问题情境逐步引导,“学”能促进学生主动积极参与思考并掌握知识.
通过不断地教学实践,教师在教学过程中采用设立不同层次的问题情境来循序渐进地培养学生物理探究能力具有较强的可行性.在新修订后的新课标实施过程中,教师应以“立德树人”为首要目标,除了问题情境法,还可以通过其他多种教学方法,以达到培养学生物理核心素養的目的.
参考文献：
[1].普通高中物理课程标准（2017年版）[S].北京： 人民教育出版社,2018：1-4.
[2]普通高中物理课程标准修订组.普通高中物理课程标准（2017年版）解读[M] .北京： 高等教育出版社, 2018：142.
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教学法和课程设计引用文献:
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