高中物理单元复习教学中的“学习路径设计”_高中物理论文

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教学有目标，学习有路径。教学中的目标犹如我们走路时要抵达的目的地。要抵达同样的目的地，有些路径太陡，学生走起来困难太大，需要教师铺设台阶；有些路径太平坦，难以引起学生的注意，需要教师人为地增设障碍，激发学生的学习动机。

在高中物理单元复习教学中，教师引领学生的学习，需要为学生设计科学的学习路径。学生学习路径的设计需要考虑三方面问题：（1）单元复习教学中学习路径设计的原则；（2）单元复习教学中学习路径设计的策略；（3）单元复习教学中学习路径设计的图式。本文围绕这三个问题展开尝试性的解答。

一、单元复习教学中学习路径设计的原则

1.吸引性原则

经过一个单元的学习后，学生见过不少题，也解过不少题，好多似曾相识的问题，往往难以引起学生的注意。高中物理单元复习中，教师设计学习路径时自然要考虑怎么做才能激发学生钻研的兴趣。实践发现，“增删条件”是一种不错的选择。适当地删减一些条件，或增加某些条件，问题就更能吸引学生的注意力，激发学生的学习动力。

比如，学生练过的原题是：如图1所示，实线表示电场线，虚线表示带负电粒子的运动轨迹，粒子重力不计，从P往Q运动，试比较P、Q两点的电势高低、电势能大小、速度大小与电场力大小。单元复习课上还讲这样的问题，学生兴趣就不浓。

改编方法1：删掉原题中“带负电”“从P往Q运动”这两个条件，仍让学生判断上述问题。这时，学生的兴趣就上来了，缺了这两个条件还能做吗？在这里，学生既要分析粒子的电性，又要分析粒子从P往Q运动与从Q往P运动的结果是否相同，问题的难度就上来了。

改编方法2：删掉原题图1中实线所带的箭头，将实线视为等差等势，并删掉原题中“从P往Q运动”这个条件，再让学生求解原题中的问题。面这时，学生就要作出电场线，根据负电荷做曲线运动来判断负电荷所受电场力的方向，再判断场强的方向，然后判断电势的高低、电场力做功的正负、电势能的大小及速度的大小，结合等差等势面的疏密来判断场强的大小、电场力的大小。这一改造，难度更大，综合性更强，学生要综合电场中更多的概念才能解决。

增删条件的路径设计，增强了单元复习问题本身的吸引力，能促使学生更加深入地思考物理问题。

2.层次性原则

凌乱的问题缺乏层次性，容易导致学生思维的混乱无序，不利于在学生头脑中形成稳定有序的知识结构。高中物理单元复习中，教师设计的学习路径必须考虑怎么做才能使问题变得富有层次。比如，在“验证机械能守恒定律”的实验中，可这样设计学生的学习路径：

在“验证机械能守恒定律”的实验中，已知打点计时器所用电源的频率为50 Hz，当地的重力加速度为9.80m/

，实验中得到一条点迹清晰的纸带，如图2所示，打出的第一个点记为O，另选连续的点A、B、C、D、E作为测量点，测得A、B、C、D、E各点到O点的距离分别为62.99 cm、70.18 cm、77.76 cm、85.73 cm、86.12 cm。

问题1 重物下落的实际加速度为多少，与g相比分析差别产生的原因。

问题2 关于D点的瞬时速度，甲同学说：“用

来计算D点的瞬时速度。”乙同学说：“不能用

来计算D点的瞬时速度，只能用

来计算D点的瞬时速度。”丙同学说：“这两种方法都可以。”请你评评看，谁说得对？并说出理由。

问题3 已知重物质量为1.00 kg，重物从O点下落到D点，求重物下落过程中减少的重力势能和增加的动能（要求取三位有效数字），结果谁大，分析原因。

问题4 “在本实验中，一定要测出重物的质量，如果重物质量测量不准会导致较大的误差。”这种说法是否正确？请说明理由。

问题1说明重物下落过程中存在阻力，使a＜g；问题2进一步说明，由于阻力的存在，a＜g，

实<

，故不能用

来求

的大小，否则求出的结果与实际相比较显得偏大；问题3更进一步说明就是由于重物下落过程中要克服阻力做功的原因，导致一部分重力势能转化为内能产生了热量，使减少的重力势能大于增加的动能值。问题4是对问题3中所涉及重物质量的反思——能否不测重物的质量，如果测量不准会怎样？这四个问题步步深入，成为一个有机的系统，相比凌乱的问题来说，更有利于学生的思考。

3.关联性原则

高中物理的单元复习要将已学的知识联系起来，打破单元与单元之间的壁垒，打通知识之间的前后联系，使知识点与知识点之间相互联结起来，进而连点成线，连线成网，形成一个有机的知识网络。

（1）相似关联原则

图3为多用电表欧姆挡刻度盘的一部分，它有“左密右疏”的鲜明特征，图4所示的电场线也有类似的特征，两者具有相似关联特征。学完多用电表的使用后，开展单元复习时，将两者连在一起来设计学生的学习路径。

问题1 如图3所示，使用多用电表的欧姆挡测电阻时，选择开关拨到“×1”挡，指针恰好指在刻度盘上“30”与“10”的正中间，则电阻的阻值R________20 Ω（选填“＞”“=”或“＜”）。

问题2 如图4所示为非匀强电场中的电场线，已知

，AB=BC，则B点的电势

________20V（选填“＞”“=”或“＜”）。

（2）相异关联原则

原理上不同、表面上有联系的关联可称为相异关联。高中物理中的电偏转与磁偏转就是最好的例子。两者都能使带电粒子发生偏转，但两者的原理并不相同。在“磁场”的单元复习中，可设计这样的学习路径：

带电粒子垂直进入匀强电场或匀强磁场中时粒子将发生偏转，称这种电场为偏转电场，这种磁场为偏转磁场。对不计重力的带电粒子来说，请判断甲、乙、丙、丁四种说法是否正确，并说明理由。

甲：要把速度不同的同种带电粒子分开，偏转电场和偏转磁场均可采用；

乙：要把初速度相同而比荷不同的带电粒子分开，偏转电场和偏转磁场均可采用；

丙：要把动能相同的质子和α粒子分开，只能采用偏转电场，不能采用偏转磁场；

丁：要把由静止经同一电场加速的质子和α粒子分开，偏转电场和偏转磁场均可采用。

二、单元复习教学中学习路径设计的策略

1.铺设台阶

物理中有很多比较抽象的知识点，学生理解起来比较困难，教师不铺设好台阶，会扼杀学生的积极性。铺设合理的台阶，让学生拾阶而上，既能增强学生学习的信心，又能帮助学生顺利登上学习的高峰。

比如，在静电感应现象的教学中，有这样一个问题：如图5所示，A、B为带异种电荷的金属球，将两个不带电的金属棒C、D放到两球之间，现用一根金属导线把C左端“1”和D右端“4”连接起来，在连接的瞬间，金属导线中有无电流通过？如有电流通过，则电流的方向是“1到4”还是“4到1”？

直接做这类问题，大多数学生会感到比较难，教师可铺设如下的学习路径：

问题1 请作出带正电金属球的电场线。

问题2 如取无穷远处（或大地）的电势为零，判断金属球与大地两者电势的高低情况。

问题3 由于地球是一个良好的导体，地球表面及内部存在大量的自由电子。用一根金属棒把这个带正电的金属球A与大地连接起来，如图6所示，请作出经过金属棒的一条电场线。然后判断在接地的瞬间，大地上的自由电子所受电场力的方向。由此推知，在金属棒连接大地的瞬间，金属棒中通过的电流方向。分析结果如图7所示。

问题4 用一根导线把一个带正电的金属球A接地，如图8所示，在接地的瞬间，导线中有无电流通过？如果有，电流的方向如何？

问题5 如图5所示，A、B为带异种电荷的两个带电金属球，将两个不带电的金属棒C、D放到两球之间，达到静电平衡后，金属棒C的左端“1”、右端“2”各带什么电，金属棒D的两端呢？

问题6 在图5中，在A、B连线上作出电场线。

问题7 判断图5中

的电势高低。

问题8 在图5中，用一根金属导线把金属棒C的左端“1”和金属棒D的右端“4”连接起来，在连接的瞬间，导线中有无电流通过？如果有，电流的方向如何？

2.增设障碍

生活中，轻易能得到的东西往往得不到人们的珍惜。教学中也会发生类似的情况。对学生来说，容易得到的结论也容易忘记。比如，在电动机电功率、机械功率、电动机线圈热功率的教学中，教师没有为学生增设较多的障碍，采用直白的形式教给学生具体的结论，事后会后患无穷，较多学生逢此必错。

采用增设障碍的方法设置学生的学习路径，可以较好地解决这一问题。

问题1 教师出示图9，说明：直流电源的电压为220V，电阻R的阻值为20Ω。电动机正常转动时，电压表的读数为180V，则电流表的读数为多少？（这一问题学生会很好地解决。）

问题2 电动机线圈的阻值r为多少？

（一部分学生会写成

，出现这种情况时教师不要急于否定学生的答案。实际上要解决问题2，还需提供另外的已知条件，在这里，特地删掉条件，目的是暴露学生隐藏的错误，这是一种“欲擒故纵”的做法。接着，教师出示问题3。）

问题3 电动机正常工作时，消耗的电功率是多少，电动机线圈消耗的热功率又是多少？

学生会出现这样的解法：

问题4 从能量转化的角度可以看出，电动机消耗的电能转化为哪些能量？而问题3中

，问题出在哪里？

问题5 补充条件：如图10所示，电动机正常工作时，通过转轴带动轴上绕着的绳将质量为17.8 kg的重物匀速提升起来，重物匀速上升的速度为2m/s，则电动机线圈的电阻值为多大？

在这里，利用

可得r=1Ω

经过上述5个问题的讨论，学生才能理解电动机的电功率、机械功率、线圈内阻的热功率之间的关系。

三、单元复习教学中学习路径设计的图式与案例

1.单元复习教学中学习路径设计的图式

对新授课来说，往往明确规定了某节新课教学所要达到的教学目标，因此，这类教学是有章可循的。但对高中物理的单元复习课来说，并无哪一本参考书规定某节复习课要达到什么目标，那么，单元复习课教学要不要教学目标？回答是肯定的。因为，教学目标是学生离开“此岸”到“彼岸”的目的地，离开教学目标搞教学，无异于盲人摸象。既然单元复习课教学找不到现成的教学目标，就需要教师结合自己学生的实际情况、自身的教学特点，自主确定单元复习课的教学目标。因此，厘清教学目标是高中物理单元复习课教学的首要任务，也是核心任务。

单元复习教学中学习路径设计的图式就围绕着教学目标这一核心任务展开，如图11所示。单元复习的教学目标确定下来后，根据教学目标“以问题为主线”设计学生的学习路径，明晰知识维度和认知过程维度，明确学习路径的设计目的，最后评价设计的学习路径，评价设计的学习路径是否达到了预设的教学目标。