新課程下的高中物理習題教學 黃恕伯2006 10 一 新課程下習題教學的目標 二 不同階段習題教學的目的 三 習題訓練的基本功能 四 課堂中習題教學的活動方式 內容提要 一 習題教學的目標 1 知識與技能 基本技能的練習 應該從提高學生科學素養的視角來實施 而不是讓學生呆板地進行某種技能的訓練 因為隨著社會和科學的進步 技能的內容也在與時俱進 物理概念 規律及其應用通常是高中物理課程習題講練的重要內容 這是毫無疑問的 根據高中物理 課程標準 的要求 了解物理學的基本觀點和思想 了解物理學的發展歷程 關注科學技術的主要成就和發展趨勢 了解物理學對經濟與社會發展的影響 運用有關的物理知識解釋自然現象和生活中的問題 也都是課程標準所要求的知識目標 它們都應該包括在習題講練的內容之中 一 習題教學的目標 2 過程與方法 方法 通常是指解決某一類問題的做法和步驟 它來源于各種個例共性的抽象 對于解題方法 當前高中物理教學中比較流行的做法是 方法概述 應用舉例 即 先用準確 概括的語言介紹某種方法的意義和步驟 然后用具體的例子來說明它 再用相似的練習題來鞏固它 這種做法的基本特征是 記住 和 套用 其教學效果值得懷疑 一 習題教學的目標 2 過程與方法 學生對某一方法的建立需要有具體的感性認識作為基礎 而不是來自抽象條文 解決某類問題的方法 需要對該類個例的共性進行抽象得出 而不是一個問題一種方法 方法的掌握 貴在能自覺運用 它需要通過不斷滲透 以形成科學的思維習慣來達到 而不是灌輸 方法的掌握 需要把它靈活運用于新的情景 以鞏固和加深對其理解 并拓展其含義 個例滲透 抽象概括 運用鞏固 拓展提高 一 習題教學的目標 3 態度 精神和習慣 嚴謹和實事求是 評分標準 摘抄 本題共5分 用作圖法找到光心O給1分 找到一個焦點再給2分 找到第二個焦點再給1分 光路圖完整而且正確的再給1分 光心O和兩個焦點的橫坐標分別是4 8到5 2之間 7 1到7 9之間 2 1到2 9之間 否則按評分標準扣該項的得分 一 習題教學的目標 3 態度 精神和習慣 嚴謹和實事求是 閱卷的結果標明 不少學生在解答本題時 沒有用作圖工具進行準確作圖 導致透鏡和兩個焦點的位置達不到評分標準所要求的坐標區間 按評分標準本題將被扣去4分 只能得1分 這些學生的失分既不是知識問題 也不是方法問題 而是解題時的匆促和馬虎 其根源是習題教學時過量的題海訓練使學生無法進行精細操作 養成了匆促求快 粗制濫造的習慣 一 習題教學的目標 3 態度 精神和習慣 具體問題具體分析 學生在遇到陌生復雜問題時常常有兩種態度 一種是搜索腦海中老師講過的例題類型 看本題和那種類型的例題吻合 套用解答這種例題的公式 或者直接用這例題的結論進行解答 其思維方式是 回憶 是 分析 不是 回憶 對待復雜的問題的態度 另一種是根據題目的文字敘述 把它轉化為具體的物理情景 并進一步轉化為具體的物理條件或數學條件 明辨題目情景所體現的物理變化特征 思考物理條件之間的相互制約關系 選擇恰當的物理規律 運用合適的數學方法解決問題 其思維方式是 分析 前者是一種很有危害性的思維方式 一 習題教學的目標 3 態度 精神和習慣 具體問題具體分析 把物理問題分成一些類型 讓學生感悟和概括某一類問題的解題思路 有利于提高解決問題的能力 是 分析 不是 回憶 對待復雜的問題的態度 掌握解決問題的方法 和 套用解決問題的類型 具有本的質不同 理解情況下的自覺遷移 不理解的情況下生硬模仿 心智行為 分析 心智行為 識記 但是 把方法當成知識來灌輸 讓學生記住某一類問題的解題套路來套出問題的答案 這并不是好的教學過程 這些 方法 是教師解答大量題目后 悟 出來的 而不是學生的體會 一 習題教學的目標 3 態度 精神和習慣 具體問題具體分析 是 分析 不是 回憶 對待復雜的問題的態度 教師平時在課堂中習題教學的做法將影響著學生的思維習慣 學生的思維習慣是學生的基本素質 對學生的終身發展起作用 把物理問題分成一些類型 讓學生感悟和概括某一類問題的解題思路 有利于提高解決問題的能力 掌握解決問題的方法 和 套用解決問題的類型 具有本質的不同 但是 把方法當成知識來灌輸 讓學生記住某一類問題的解題套路來套出問題的答案 這并不是好的教學過程 這些 方法 是教師解答大量題目后 悟 出來的 而不是學生的體會 一 習題教學的目標 3 態度 精神和習慣 具體問題具體分析 是 分析 不是 回憶 對待復雜的問題的態度 是 具體分析 不是 抽象分析 一 習題教學的目標 3 態度 精神和習慣 具體問題具體分析 是 分析 不是 回憶 對待復雜的問題的態度 是 具體分析 不是 抽象分析 具體問題抽象分析 就是抽象地記住某一規律的籠統結論 把它作為問題的答案 其特點是沒有考慮物理規律的適用條件 沒有從題目的具體條件入手進行符合本題題意的具體分析 具體問題具體分析 是從問題的具體情景入手 分析本題所描述的具體狀態和過程 分析本題有關狀態 過程中的具體條件及其相互關系 分析和選擇本題所適用的具體物理規律和數學手段 具體問題具體分析 是學生應具有的一種思維品質 讓學生養成具體問題具體分析的習慣 是高中物理習題教學的重要目標 一 習題教學的目標 3 態度 精神和習慣 正確審題 審題的含義 從題目的陳述中正確辨析出題目所給的具體條件或具體要求的過程 2004年高考題 一水平放置的水管 距地面高h l 8m 管內橫截面積S 2 0cm2 有水從管口處以不變的速度v 2 0m s源源不斷地沿水平方向射出 設出口處橫截面上各處水的速度都相同 并假設水流在空中不散開 取重力加速度g 10m s2 不計空氣阻力 求水流穩定后在空中有多少立方米的水 本題關鍵在于把題目的陳述轉化為平拋運動的具體條件 一 習題教學的目標 3 態度 精神和習慣 正確審題 審題的含義 審題的基本要領是轉化 例 審題的教學過程 審題的要領 把題目的文字表述轉化為物理情景 把情景轉化為具體的物理條件 或要求 把物理條件 或要求 轉化為數學條件 或要求 如圖 AO是橡皮繩 BO為不能伸長的細繩 A B點固定在木板上 木板豎直 繩OC穿過定滑輪 摩擦不計 其下端懸吊一個砝碼 此時O點到達一定位置 問 如果任意改變定滑輪的位置 是否還可以找到不在OC直線上的另一處 也能使結點O到達原來的地方 例題 AO是橡皮繩 BO為不能伸長的細繩 繩OC穿過定滑輪 其下端懸吊一個砝碼 此時O點到達一定位置 問 如果任意改變定滑輪的位置 是否還可以找到不在OC直線上的另一處 也能使結點O到達原來的地方 合力的大小方向不變 一個分力的方向不變 另一分力的大小不變 另一分力的方向可變 是否還有另一個解 把表述轉化為物理條件 把物理條件轉化為數學條件 平行四邊形對角線的長度 位置一定 平行四邊形一邊和對角線的夾角一定 平行四邊形另一邊的長度一定 平行四邊形另一邊和對角線夾角可變 是否還可以作出另一個平行四邊形 一 習題教學的目標 3 態度 精神和習慣 正確審題 審題的含義 審題的核心是轉化 轉化是理解能力的基礎 審題需要明辨各要素之間的關系 明辨各要素之間關系的過程就是分析 因此 審題訓練過程實際上是發展理解能力和分析能力的過程 審題的要領 習題教學中重視審題的意義 審題需要建立實踐情景跟理論概念之間的聯系 審題訓練有利于增強學生的實踐意識 正確審題具有較強的目的性和可操作性 有利于形成正確的解決問題的思路 增強學生解決問題的能力 因此 形成正確的審題習慣是習題教學的重要目標 一 習題教學的目標 3 態度 精神和習慣 另外 讓學生養成對答案進行審視的習慣 評估其合理性 思考其多解性 養成借助圖形分析物理問題的習慣 借助呈現物理狀態和過程的草圖 借助各種圖象 養成對解答過程進行正確表達的習慣等 也都應該是習題教學的目標 二 不同階段習題教學的目的 1 存在的問題 不同教學階段習題講練的目的無序 重復 雜亂 這是當前習題教學存在的主要問題之一 忽視了習題教學目的的全面性 忽視了習題教學目的的層次性 一步到位 不符合科學認知 一步不可能 到位 把新課 階段性復習 高考復習等不同階段的習題教學 都定位在 理解知識 熟練各種試題類型 這單一目的上 學生的解題能力得不到全面提高 把新課 階段性復習 高考復習等不同層次的習題教學 都定位在 高考水平 這個層次上 新課教學的練習題 一步到位 各個不同階段的習題教學任務實際上在循環重復 依靠多次重復達到 會 的目的 二 不同階段習題教學的目的 2 不同教學階段習題教學的目的 不少老師反思 高考前兩個月做的都是無用功 反映了習題教學目的無序所帶來的后果 目的的有序性是教育科學化的前提 只有分步側重才能達到能力的 全面 和 深化 二 不同階段習題教學的目的 3 關于新課的習題教學要求的設計 新課后的練習 其目的應側重于對本課所學知識的正確理解 以突出本課內容為主 應避免不適當的綜合 避免對高考要求的 一步到位 這是因為 正確理解是靈活運用 綜合應用 深化拓展的基礎 達到高考的應試水平 需要各方面的積累 不可能立即到位 知識 分析問題的能力 心智技能水平 其他素質 工具 語言 數學 圖形 實踐體驗 轉化意識 一步到位 將會妨礙新課練習目的的落實 音樂 體育都表明 一步到位 是一種非常業余的做法 例 對一個高考題考點的分析 2005年高考理綜 第21題 如圖所示 絕熱隔板K把絕熱的氣缸分隔成體積相等的兩部分 K與氣缸壁的接觸是光滑的 兩部分中分別盛有相同質量 相同溫度的同種氣體a和b 氣體分子之間相互作用勢能可忽略 現通過電熱絲對氣體a加熱一段時間后 a b各自達到新的平衡A a的體積增大了 壓強變小了B b的溫度升高了C 加熱后a的分子熱運動比b的分子熱運動更激烈D a增加的內能大于b增加的內能 兩部分分別盛有相同質量 相同溫度的同種氣體a和b 對氣體a加熱一段時間后 a b各自達到新的平衡A a體積增大了 壓強變小了B b的溫度升高了C 加熱后a的分子熱運動比b更激烈D a增加的內能大于b增加的 解答步驟 a加熱后若體積不變則壓強比b大 因而活塞向右移動 氣體定律 平衡后a b壓強相等 平衡條件 活塞對b做功導致b內能增大 溫度升高 熱力學第一定律 b溫度升高 體積縮小導致b的壓強增大 氣體定律 a b初體積相等 a末體積比b大 壓強相等 故a溫度比b高 氣體定律 a的溫度升高比b多 a增加的內能比b多 內能的概念 本題只有一小部分內容涉及熱力學第一定律問題 學生的思維活動主要圍繞著綜合運用氣體定律的知識來進行 如果把它作為熱力學第一定律新課后的練習題 本題對學生全面理解 鞏固熱力學第一定律起到一定的干擾作用 兩部分分別盛有相同質量 相同溫度的同種氣體a和b 對氣體a加熱一段時間后 a b各自達到新的平衡A a體積增大了 壓強變小了B b的溫度升高了C 加熱后a的分子熱運動比b更激烈D a增加的內能大于b增加的 解答步驟 a加熱后若體積不變則壓強比b大 因而活塞向右移動 氣體定律 平衡后a b壓強相等 平衡條件 活塞對b做功導致b內能增大 溫度升高 熱力學第一定律 b溫度升高 體積縮小導致b的壓強增大 氣體定律 a b初體積相等 a末體積比b大 壓強相等 故a溫度比b高 氣體定律 a的溫度升高比b多 a增加的內能比b多 內能的概念 熱力學第一定律新課后有許多需要鞏固的知識 例如對公式中三個量相互制約關系的理解 Q E正負號的物理含義及相關情景 W正負號的過程表現 絕熱膨脹致冷等體現熱力學第一定律現象的解釋 對氣體定壓和定容下的比熱容不同等物理規律的理解 生活中機械能和內能轉換的估 計 算 等等 一步到位 將對以上知識的鞏固造成沖擊 三 習題訓練的基本功能 1 鞏固 通過對所學知識的復述 轉化和具體應用 達到鞏固 活化 深化所學知識的目的 2 檢測 發現學習和教學中的缺陷 包括知識和其他學習素質的缺陷 實現對學習和教學的反饋 3 建構 通過解答一系列有序的問題 從各個方面全面理解某一知識 完善對知識的建構 在一定程度上達到解讀教科書的目的 例 關于 萬有引力定律 的練習題設計 歷史的足跡 太陽對行星的引力跟它們距離平方成反比 因為左式中4 2k是常量 1 歷史的足跡 太陽對行星的引力跟它們距離平方成反比 太陽對行星的引力跟它們質量乘積成正比 4 由上題 質量M的太陽對質量m的行星引力F的關系式是 1 對關系式中F來說 m是施力星體還是受力星體的質量 2 如果用 施力星體 或 受力星體 來概括關系式中兩星體間引力F跟m的關系 可以得出什么猜想 3 行星對太陽也有引力 由以上猜想 該引力F 跟太陽質量M有何關系 為什么 受力星體的質量 星體對星體的引力跟受力星體的質量成正比 5 由第2 4題結論 F和F 是一對作用力和反作用力 因此可以得出F大小跟太陽質量M 行星質量m的關系式是什么 歷史的足跡 太陽對行星的引力跟它們距離平方成反比 太陽對行星的引力跟它們質量乘積成正比 6 我們通過行星運動的規律 可以推導出太陽和行星之間的引力跟太陽質量與行星質量的乘積成正比 跟太陽與行星距離的二次方成反比 這樣 我們就可以得出結論 自然界兩個物體之間的相互引力跟兩物體質量的乘積成正比 跟兩物體距離的二次方成反比 這就是萬有引力定律 以上結論的形成 有沒有不科學的地方 月 地檢驗 從行星運動推出的引力規律 也許適用與萬物之間 但這只是一種猜想 天上和地下是不是遵循同樣的規律 還要經過檢驗 歷史的足跡 太陽對行星的引力跟它們距離平方成反比 太陽對行星的引力跟它們質量乘積成正比 7 地球表面的重力加速度是9 8m s2 地球的半徑r 6 37 106m 已知月球繞地球做勻速圓周運動的半徑R 3 84 108m 周期是27 3天 請證明 地球吸引月球的力跟地球吸引地面上蘋果的力是同一種力 月 地檢驗 月球繞地球運動的向心加速度和蘋果的自由落體加速度 都是地球引力產生的 其大小符合 和地心距離的二次方成反比 的規律 歷史的足跡 太陽對行星的引力跟它們距離平方成反比 太陽對行星的引力跟它們質量乘積成正比 8 月 地檢驗 萬有引力定律和引力常量 以上練習題選摘自人教社物理室編 高中物理課程標準教科書同步訓練 物理套餐 學生系統地解答上述習題的過程 實際上就是對 萬有引力定律的發現 這一知識進行建構的過程 三 習題訓練的基本功能 1 鞏固 通過對所學知識的復述 轉化和具體應用 達到鞏固 活化 深化所學知識的目的 2 檢測 發現學習和教學中的缺陷 包括知識和其他學習素質的缺陷 實現對學習和教學的反饋 3 建構 通過解答一系列有序的問題 從各個方面全面理解某一知識 完善對知識的建構 在一定程度上達到解讀教科書的目的 要實現習題訓練幫助學生完善知識建構的工作 其練習題必須按照知識結構的線索進行設計和編排 而不能東一槍西一炮 以反映教學內容的主題為線索 而不是以題型為線索 四 課堂中習題教學的活動方式 1 例題講解 教師通過講授和板書 對例題進行分析和解答 并根據需要 對例題進行變通或拓展 對解決問題的方法進行概括和遷移應用 3 進行實驗 對例題的結論用實驗進行驗證 或者對物理實驗所提供的真實信息作出分析 從感性上理解