基于“四環(huán)節(jié)”模式的高中物理解題方法教學(xué)

基于“四環(huán)節(jié)”模式的高中物理解題方法教學(xué)基于“四環(huán)節(jié)”模式的高中物理解題方法教學(xué)基于“四環(huán)節(jié)”模式的高中物理解題方法教學(xué)基于“四環(huán)節(jié)”模式的高中物理解題方法教學(xué)基于“四環(huán)節(jié)”模式的1一、目前習(xí)題課存在的問題二、可能的原因三、習(xí)題課應(yīng)該教什么？四、習(xí)題課應(yīng)該怎樣教？基于“四環(huán)節(jié)”模式的高中物理解題方法教學(xué)一、目前習(xí)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(xí)題課存在的問題對(duì)學(xué)習(xí)的起點(diǎn)能力思考不夠、教學(xué)內(nèi)容難度偏大、容量偏多。以大致講完幾道題為任務(wù)，教學(xué)目標(biāo)不明確，重點(diǎn)不突出，難點(diǎn)未能有效突破。課堂引入不夠重視，疑趣性不強(qiáng)，課堂結(jié)束匆忙，教學(xué)的手段、方法和過程比較單一。教學(xué)效果不明顯。一、目前習(xí)題課存在的問題對(duì)學(xué)習(xí)的起點(diǎn)能力思考不夠、教學(xué)內(nèi)容難3二、可能的原因?qū)α?xí)題課未能進(jìn)行精心設(shè)計(jì)。學(xué)生在同一時(shí)段缺乏同類型、同層次學(xué)習(xí)水平的鞏固。在解題方法的層次結(jié)構(gòu)方面研究不夠，現(xiàn)存較多的資料只是大量習(xí)題的堆積。二、可能的原因?qū)α?xí)題課未能進(jìn)行精心設(shè)計(jì)。4三、習(xí)題課應(yīng)該教什么？1．什么是習(xí)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(diǎn)4、值得關(guān)注的關(guān)于解題方法研究的一些主題三、習(xí)題課應(yīng)該教什么？1．什么是習(xí)題課？5“習(xí)題課”是關(guān)于學(xué)科知識(shí)運(yùn)用方法教學(xué)的一類課；現(xiàn)實(shí)教學(xué)中的“學(xué)科知識(shí)運(yùn)用”主要表現(xiàn)為解題；所以對(duì)“習(xí)題課”研究也就成了對(duì)“解題方法教學(xué)”的研究。1．什么是習(xí)題課？三、習(xí)題課應(yīng)該教什么？“習(xí)題課”是關(guān)于學(xué)科知識(shí)運(yùn)用方法教學(xué)的一類課；1．什么是習(xí)題6“解題方法”實(shí)際上就是，美國(guó)著名教育心理學(xué)家加涅提出的人類五種習(xí)得性能中的認(rèn)知策略。加涅對(duì)認(rèn)知策略下的定義是：“認(rèn)知策略是個(gè)人運(yùn)用一套操作步驟對(duì)自己的學(xué)習(xí)、記憶、注意以及高級(jí)的思維進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制的特殊認(rèn)知技能?！奔幽鶎?duì)于認(rèn)知策略的界定凸顯其對(duì)內(nèi)調(diào)控這一本質(zhì)特征。所以我們將從認(rèn)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(xí)題課應(yīng)該教什么？“解題方法”實(shí)際上就是，美國(guó)著名教育心理學(xué)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(diǎn)解題過程是人腦的一個(gè)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(shí)和執(zhí)行的認(rèn)知過程，受R·M·加涅的人類任務(wù)信息加工分析的啟發(fā)，覺得也可以對(duì)解題過程進(jìn)行信息加工分析。通過這種分析，可以發(fā)現(xiàn)解題過程可能用到的知識(shí)或技能，從而找到相應(yīng)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(jìn)行，實(shí)際上是對(duì)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(gè)信息加工過程；（18用所謂“方框+簡(jiǎn)頭”的方法來呈現(xiàn)解題的信息加工分析的結(jié)果。

（2）解題的信息加工分析的結(jié)果表征3、解題的信息加工分析——解題方法研究的切入點(diǎn)用所謂“方框+簡(jiǎn)頭”的方法來呈現(xiàn)解題的信息加工分析的結(jié)果。9（2009年寶山區(qū)高三物理質(zhì)量監(jiān)測(cè)第1題）一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正方向傳播，t=0時(shí)刻的波形如圖所示，經(jīng)0.3s時(shí)間質(zhì)點(diǎn)a第一次達(dá)到波峰位置，則質(zhì)點(diǎn)b剛開始振動(dòng)時(shí)的運(yùn)動(dòng)方向?yàn)開________，質(zhì)點(diǎn)b第一次出現(xiàn)在波峰的時(shí)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(zhì)量監(jiān)測(cè)第1題）一列簡(jiǎn)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(gè)物理規(guī)則如下：規(guī)則1：介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向的關(guān)系規(guī)則2：波前的振動(dòng)方向就是波源起振的方向規(guī)則3：介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)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(gè)物理規(guī)則如下：規(guī)則1：介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向的關(guān)系規(guī)則2：振動(dòng)初態(tài)、振動(dòng)未態(tài)和周期數(shù)的關(guān)系規(guī)則3：周期數(shù)、振動(dòng)時(shí)間和周期的關(guān)系規(guī)則4：從波形圖上讀出波長(zhǎng)。規(guī)則5：波長(zhǎng)、周期和波速的關(guān)系規(guī)則6：從波形圖上讀出最前的波峰與b點(diǎn)間的距離規(guī)則7：波速、波傳播的距離和傳播時(shí)間的關(guān)系規(guī)則8：波形圖最前的波峰傳到b點(diǎn)的時(shí)刻就是b點(diǎn)向上運(yùn)動(dòng)首次到達(dá)波峰的時(shí)刻（3）解題的信息加工分析——例1第二空的解答用到的8個(gè)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(yùn)動(dòng)圖象的應(yīng)用直線運(yùn)動(dòng)中的追及問題三力平衡的動(dòng)態(tài)問題物體的受力分析物體的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)分析牛頓第二定律的運(yùn)用做功與能量的轉(zhuǎn)化關(guān)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(yùn)動(dòng)圖象的應(yīng)用15振動(dòng)、波動(dòng)與波形電路結(jié)構(gòu)分析含有滑動(dòng)變阻器的電路關(guān)于動(dòng)態(tài)電路的分析關(guān)于電源的最大輸出功率問題楞次定律的應(yīng)用體現(xiàn)一般能力的問題解決體現(xiàn)物理學(xué)方法的問題解決4、值得研究的一些解題方法主題振動(dòng)、波動(dòng)與波形4、值得研究的一些解題方法主題16四、習(xí)題課應(yīng)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(shí)施策略3、“四環(huán)節(jié)”模式課例——受力分析（一）簡(jiǎn)介4、三類題組——物理題目的三種組合四、習(xí)題課應(yīng)該怎樣教？

17解題方法教學(xué)的一個(gè)嘗試性模式：示范·模仿·反思·遷移。一節(jié)解題方法教學(xué)課，要體現(xiàn)示范、模仿、反思和遷移四個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)。示范——教師講演例題的過程；模仿——學(xué)生試做與例題解法相似的一個(gè)題目的過程；反思——學(xué)生對(duì)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(yùn)用于新的題目。1、什么是“四環(huán)節(jié)”模式？解題方法教學(xué)的一個(gè)嘗試性模式：示范·模仿·反思·遷移。一節(jié)解18教學(xué)目標(biāo)：目標(biāo)小而具體，可操作性教學(xué)課時(shí)：1課時(shí)教學(xué)起點(diǎn)：弄清學(xué)生學(xué)會(huì)“方法”的先決技能教學(xué)重點(diǎn)：把握（突出）教學(xué)難點(diǎn)：找準(zhǔn)（突破）課后作業(yè)：與方法教學(xué)匹配2、“四環(huán)節(jié)”模式的實(shí)施策略教學(xué)目標(biāo)：目標(biāo)小而具體，可操作性2、“四環(huán)節(jié)”模式的實(shí)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(jiǎn)介2014年10月22日上海市上大附中劉203、《受力分析（一）》課例簡(jiǎn)介課后研討時(shí)的情景3、《受力分析（一）》課例簡(jiǎn)介課后研討時(shí)的情景21《受力分析（一）》一課的有效性分析班級(jí)代碼N均值標(biāo)準(zhǔn)差均值的標(biāo)準(zhǔn)誤課前成績(jī)1013969.7422.883.661034072.0022.103.49課后成績(jī)1013990.2614.422.311034083.0016.042.54說明：101班為實(shí)驗(yàn)班，103班為對(duì)照班《受力分析（一）》一課的有效性分析班級(jí)代碼N均值標(biāo)準(zhǔn)差均值的22由于P1=0.66>0.05,所以兩個(gè)班級(jí)課前的測(cè)試平均分沒差異；由于P2=0.04<0.05,所以兩個(gè)班級(jí)課后的測(cè)試平均分有顯著差異，所以本次課堂試驗(yàn)較成功。方差方程的Levene檢驗(yàn)均值方程的t檢驗(yàn)FSig.tdfSig.(雙側(cè))均值差值標(biāo)準(zhǔn)誤差值課前成績(jī)假設(shè)方差相等0.450.51-0.4577.000.66-2.265.06假設(shè)方差不相等-0.4576.720.66-2.265.06課后成績(jī)假設(shè)方差相等0.090.772.1177.000.047.263.43假設(shè)方差不相等2.1276.500.047.263.43由于P1=0.66>0.05,所以兩個(gè)班級(jí)課前的測(cè)試平均分沒23學(xué)生在物理學(xué)習(xí)中會(huì)暴露出的一些認(rèn)知缺陷，這些認(rèn)知缺陷是多樣的、又是復(fù)雜的，這里提出通常的三種認(rèn)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(shè)計(jì)特定的練習(xí)，當(dāng)學(xué)生完成這些練習(xí)時(shí)他們?cè)械恼J(rèn)知缺陷多少能夠解決。三種認(rèn)知缺陷4、三類題組——物理題目的三類組合學(xué)生在物理學(xué)習(xí)中會(huì)暴露出的一些認(rèn)知缺陷，這些認(rèn)知缺陷是多樣的24為了幫助學(xué)生提升這三方面的能力，我們嘗試提出高中物理教學(xué)中題組的概念。所謂題組是指旨在糾治學(xué)生某方面認(rèn)知缺陷的放在一起的幾個(gè)題目。針對(duì)三種“缺陷”，可以設(shè)計(jì)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(xué)生提升這三方面的能力，我們嘗試提出高中物理教學(xué)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(xiàn)代教學(xué)論可知，只有當(dāng)學(xué)生能將某種解題方法正確地運(yùn)用于新情景之中，才能表明他們習(xí)得了此種方法，變式型題組真是迎合了這樣一種教學(xué)觀念，其目標(biāo)就是要使解題方法發(fā)生遷移，糾治學(xué)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(gè)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(duì)球的拉力。例2．如圖2所示，質(zhì)量為50g的小球放在圓弧形槽中，當(dāng)圓弧形槽以5m/s2加速度向右作加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，小球相對(duì)圓弧形槽靜止，則圓弧形槽對(duì)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(zhì)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(yùn)動(dòng)，試求桿AB對(duì)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(gè)掛在小27例1．如圖1所示，有一個(gè)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(duì)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(gè)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(zhì)量為50g的小球放在圓弧形槽中，當(dāng)圓弧形槽以5m/s2加速度向右作加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，小球相對(duì)圓弧形槽靜止，則圓弧形槽對(duì)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(zhì)量為50g的小球放在圓弧形槽中，當(dāng)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(zhì)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(yùn)動(dòng)，試求桿AB對(duì)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(zhì)30上述三個(gè)題在解法上，都采用了力的合成法，找到直角三角形，運(yùn)用直角三角形的知識(shí)求解。所不同的是:①三個(gè)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(shè)有無關(guān)因素θ角，以檢驗(yàn)解法運(yùn)用的抗干擾性，這三點(diǎn)就是所謂的情景不同。（1）變式型題組——方法遷移上述三個(gè)題在解法上，都采用了力的合成法，找到直角三角形，運(yùn)用31通過這樣三個(gè)題的訓(xùn)練，希望學(xué)生能夠?qū)⑸鲜鼋忸}方法遷移到其它新的情景中去。變式型題組是一組“質(zhì)同形異”的題，其中“質(zhì)”就是指解法，“形”就是指情景（情況、場(chǎng)景等）。要說明的是，在變式型題組中的幾個(gè)題在難度上是相當(dāng)?shù)?。?）變式型題組——方法遷移通過這樣三個(gè)題的訓(xùn)練，希望學(xué)生能夠?qū)⑸鲜鼋忸}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(shí)，而最后一題涉及前幾題所涉及的全部知識(shí)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(shí)與技能上作引導(dǎo)性的準(zhǔn)備，以便學(xué)生能輕松地解決最后一題。在教學(xué)上通過這類題組題的運(yùn)用，希望能培養(yǎng)學(xué)生解答綜合題的能力，糾治學(xué)生的“弱綜合”。（2）綜合型題組——知識(shí)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(shí)，而最后一題涉及前33例1．當(dāng)物體做加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，它所受的合外力方向與速度方向________（填“相同”或“相反”），當(dāng)物體做減速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，它所受的合外力方向與速度方向________（填“相同”或“相反”），當(dāng)物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，它所受的合外力為________。例2．一駕在月球表面上空運(yùn)動(dòng)的航天探測(cè)器，除了受到月球產(chǎn)生的引力之外，還可以通過噴氣而獲得推動(dòng)力，這種推動(dòng)力的產(chǎn)生可以用牛頓第________定律來解釋，航天探測(cè)器獲得的推動(dòng)力的方向與噴氣方向________（填“相同”或“相反”），這樣可以通過調(diào)節(jié)噴氣方向來改變推動(dòng)力的方向。（2）綜合型題組——知識(shí)綜合相同相反零三相反例1．當(dāng)物體做加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，它所受的合外力方向與速度方向_34例3．某質(zhì)點(diǎn)O受到二個(gè)力F1和F2的作用，在圖7中已畫出力F2，若這二個(gè)力的合力沿OA水平向右，則關(guān)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(shí)綜合C例3．某質(zhì)點(diǎn)O受到二個(gè)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(cè)器完成對(duì)月球的探測(cè)任務(wù)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(yùn)動(dòng)，再勻速運(yùn)動(dòng)，探測(cè)器通過噴氣而獲得推動(dòng)力。以下關(guān)于噴氣方向的描述中正確的是（）A．探測(cè)器加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，沿直線向后噴氣B．探測(cè)器加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，豎直向下噴氣C．探測(cè)器勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，豎直向下噴氣D．探測(cè)器勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，不需要噴氣（2）綜合型題組——知識(shí)綜合C例4．（2002年上海高考第7題）一航天探測(cè)器完成對(duì)月球的探36上面第1題是關(guān)于運(yùn)動(dòng)條件的問題，第2題是關(guān)于牛頓第三定律的問題、第3題是關(guān)于力的平行四邊形定則的問題，第4題關(guān)于前述知識(shí)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(shí)進(jìn)行綜合處理，教師稍加點(diǎn)撥即可。要說明的是，在綜合型題組中前幾題的難度是相當(dāng)?shù)?，只是最后一題的難度提高了。（2）綜合型題組——知識(shí)綜合上面第1題是關(guān)于運(yùn)動(dòng)條件的問題，第2題是關(guān)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(xué)生相關(guān)解題技能的水平引導(dǎo)到一個(gè)較高的層次，糾治學(xué)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(yùn)動(dòng)的v~t圖像，三角形OAD的面積表示了該物體在運(yùn)動(dòng)開始2s內(nèi)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(shí)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(yùn)動(dòng)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(nèi)的平均速度是_______m/s，4s末的瞬時(shí)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(yùn)動(dòng)，首次發(fā)現(xiàn)了勻加速運(yùn)動(dòng)規(guī)律。伽利略假設(shè)物塊沿斜面運(yùn)動(dòng)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(cè)出物塊通過相應(yīng)路程的時(shí)間，然后用圖線表示整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程，如圖12所示。圖中OA表示測(cè)得的時(shí)間，矩形OAED的面積表示該時(shí)間內(nèi)物塊經(jīng)過的路程，則圖中OD的長(zhǎng)度表示____________，P為DE的中點(diǎn)，連接OP且延長(zhǎng)交AE的延長(zhǎng)線于B點(diǎn)，則AB的長(zhǎng)度表示____________。平均速度瞬時(shí)速度例1．如圖10所示，OD是某物體作初速為零的勻加速運(yùn)動(dòng)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(jié)合相