动态性物理习题课程资源的建设，本文主要内容关键词为：习题论文,物理论文,课程论文,动态论文,资源论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
课程资源建设是物理习题教学的一个重要环节。传统物理习题课程资源的特点是：教师根据物理课程标准和考试说明以及某个章节的教学目标，预设自主编制或移植应用相关的物理习题。但由于注重静态的预设性建设而忽视后继的动态性建设，往往产生以下教学问题：首先，通过预设性习题教学，习题教学目标不可能一次性达成，学生对物理知识的同化还没有得到顺应，物理方法还没得到内化，如果我们不正视后续的习题教学，则会导致学生多次的重复性错误；其次，学生在解答预设性物理习题时，会暴露出种种正面和负面的思维过程，如果我们没有及时捕捉学生认知特点而采取有效措施，则往往会失去动态生成教学的极佳机会，不利于促进学生思维能力的有效发展；再次，无视预设性习题教学中存在的问题，不加筛选地移植运用外来习题资源，缺乏针对性和有效性，导致后续习题教学中的“负效”、“无效”和“低效”教学，降低习题教学效益。
针对传统习题课程资源建设中存在的问题和缺陷，必须探索新的习题课程资源建设的策略和途径。笔者认为，根据预设性习题教学中学生认知暴露出来的问题，对习题课程资源进行动态建设，并通过习题课程资源动态建设和相对应的教学来不断完善学生的认知结构，有利于提高习题教学效益。
笔者认为动态性物理习题课程资源应该具有如下特点：
动态性。即动态性习题课程资源建设应该能根据学生解答预设性习题以及后续教学中出现的情况作出动态性习题资源构建。
针对性。动态性习题课程资源则是根据所教学生在解答问题过程中所暴露出来的认知情况编制而成的，因而，具有较强的针对性。
发展性。动态性习题课程资源则能在预设习题教学的基础上，通过对原有习题的改变来引导学生进行新的探究，训练学生思维素质和能力，从而实现对认知结构的发展性构建的目的。
互补性。动态性习题课程资源则是在学生自主解答问题、学生间和师生间协作解答过程中由教师和学生共同建设的，具有互补性。
多样性。动态性习题课程资源是多样的，不仅有问题性资源，而且也包括了学生解答问题的方法性资源，也包括了学生思维素质和思维能力性资源，是问题性、方法性、思维性资源的有机整合，从而使习题课程资源更加丰富多样。
一、同化性动态习题课程资源建设
在预设习题教学中，虽然学生能领会教师对某个问题的分析讲解，但由于解答问题所需的知识本身比较抽象以及相关知识的干扰和思维定势的影响，学生对相关知识的同化没有得到较好顺应，没有实现预设的教学目标。针对预设习题教学中暴露出来的问题，教学中可以构建以同化为目标的动态性习题课程资源，学生通过解答同化性动态习题真正实现对相关知识的同化。
【预设问题1】如图1所示，边长为L的正方形线圈的总电阻为R，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕ab边以ω的角速度匀速转动。试求：线圈从图示位置转过180°角过程中产生的热量？
【同化性资源1】对于预设问题1，试求线圈从图示位置转动一周时间内线圈中产生的热量。
分析：若
中ε为平均感应电动势，则会得出转动一周时间内ε=0、Q=0结果。但事实上线圈在转动一周过程中产生的热量不会为零。用平均感应电动势求解的结果与事实矛盾，使学生真正感受到原有解答是错误的，打破原有认知的错误性平衡。在此基础上，教师再用等效方法和微元方法从理论上得出正弦交变电的有效值与最大值间的关系
。
【同化性资源2】如图2所示，一个曲线方程y=0.2 sin（10πx/3）（m）导轨与x轴导轨构成的回路，在回路中O、A点有分别为两个大小不计电阻，每个电阻阻值为r=2Ω，其他电阻不计。匀强磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度B=0.2 T。一个长为L=0.40 m、电阻不计的金属棒开始与y轴重合，与导轨接触良好，在拉力F的作用下以v=10m/s的速度水平向右匀速运动。试求：金属棒从O运动到A过程中回路产生的焦耳热。
分析：同化性资源2虽外表与预设1问题不同，但金属棒产生的感应电势ε=Byv=0.4 sin
，为正弦交变电，可以运用有效值和热量公式求解。通过构建和解答这个类似问题，进一步促进学生对正弦交变电有效值同化的顺应。
二、内化性动态习题课程资源建设
对于某些思维能力要求较高的预设问题，由于教学中只注重教师分析，缺乏学生自主探究，导致学生对相关方法没有得到内化，自己一做就错或不会独立解决类似的问题，远没有达到习题教学预设的目标。为了解决预设习题教学中暴露出来的上述问题，教学中可以构建以内化为目标的动态性习题课程资源，学生通过解答内化性动态习题真正实现对相关方法的内化。
【预设问题2】如图3所示，O是一个放射源，从开口处在纸面内向各个方向放出某种粒子（不计重力），而这些粒子最终必须全部垂直射到底片MN上每一地方。放出粒子的质量为m、电量为+q，速率都是v，MN竖直放置，长为L。为了实现上述目的，必须在O的出口处放置一个有界匀强磁场。试求：匀强磁场的磁感应强度B的大小以及最小有界匀强磁场的面积S。
分析：预设问题2思维要求较高，难度较大。解题思路为：
先用一般化方法，如图4所示，令对于从O点任意方向射出的粒子从磁场边界P（x，y）水平射出，根据数学中几何知识可得磁场边界方程满足：
。
再用特殊化方法，水平向右射出粒子到达M点，水平向左射出粒子到达N点，竖直向上射出粒子到达中点P。由此可知，磁场边界为一圆心为Q（0，r），半径为r的圆，
。
对于类似上述设计磁场区域的逆向问题，学生缺乏解题思路和方法。虽然教师进行了上述问题解题方法的讲解，但学生远没有内化解答这类问题的方法。为此，在教学中可以构建类似如下内化性问题。
【内化性问题】如图5所示，ABCD是边长为a的正方形。质量为m、电荷量为e的电子以大小为vo的初速度沿纸面垂直于BC边射入正方形区域。在正方形内适当区域中有匀强磁场。电子从BC边上的任意点入射，都只能从A点射出磁场。不计重力。求：
（1）此匀强磁场区域中磁感应强度的方向和大小；
（2）此匀强磁场区域的最小面积。
分析：虽然内化性问题2与预设问题3外表有点差异，但解题思路是相似的。要求学生自主运用解答预设问题3的思路结合逆向思维来解答这个问题，得出如图6所示的有界磁场的最小区域。学生通过自主解答这个问题，使解答相关问题的思路得到进一步的内化。
三、拓展性动态习题课程资源建设
拓展性动态习题课程资源指的是：教师对某些预设性习题进行拓展，引导学生探究解答新的拓展问题，通过探究解答新的问题来训练学生良好的思维素质，培养学生的解题能力。这类动态性习题资源的特点是发展性，即从问题条件、情景、目标、方法等角度多角度对原有问题进行变化。
1.比较性拓展构建，训练学生 思维的批判性
比较性拓展构建指的是对原有问题的本质性条件、模型、求解目标进行改变来构建新的问题，解答比较性拓展问题时需要揭示题中本质性条件、构建模型、明确求解目标。因而，通过解答比较性拓展问题，有利于训练学生思维的批判性。
2.一般性拓展构建，训练学生思维的严谨性
一般性拓展构建指的是通过对原有问题情景、条件一般化来构建新的问题。解答一般性拓展问题时往往要用一般性的知识和方法，培养学生运用基本理论和方法解答物理问题的习惯，有利于训练学生思维的批判性。
3.相似性拓展构建，培养学生的迁移能力
相似性拓展构建指的是保持原有问题的本质性东西（模型、解题思路等）不变，通过改变问题的非本质条件和情景来构建“形异质同”的新问题。解答相似性的新问题，需要学生揭示新问题的特点，正确灵活运用原有相关解题方法解答新问题，有利于培养学生方法的迁移能力。
例如，在电磁感应习题教学中，可以在预设问题3的基础上，进行如下新的习题资源的拓展性构建。
【预设问题3】如图7所示，水平放置的电阻不计的平行导轨间距为d，左端跨接一个阻值为R电阻，匀强磁场的磁感应强度为B，方向如图所示。一根足够长、电阻不计的金属棒与导轨成θ角放置。当金属棒沿垂直于棒的方向以速度v滑行。试求：通过电阻R的电流强度。
【比较性拓展问题】若预设问题3中金属棒以ω的角速度绕通过b点的竖直轴转到图示位置时，其他条件不变，则通过电阻R的电流强度为多大？
分析：比较性拓展问题中金属棒转动切割磁感应线，求解动生电动势的方法发生变化。通过比较性拓展问题构建，使学生明确平动切割和转动切割的区别，把握两种切割情形下动生电动势的求解方法。
【一般性拓展问题】若预设问题3/中单一磁场变为两个等距离a分布的匀强磁场
和
（如下页图8所示），且==B，导轨宽度为a；金属棒变为一边长为a的正方形导线圈（电阻为R，受到的阻力恒为f）。所有这些磁场都以速度v向右匀速运动。求：线圈所能达到的最大速度。
分析：相对预设问题3，一般性拓展问题中的问题情景为两个磁场运动、双金属棒切割电磁感应问题，解题所用知识和方法更加一般。学生通过解答这个一般性拓展问题，明确磁场运动情形下ε=Blv中v的含义（为相对磁场切割速度），把握多棒切割情形下力电综合问题的解题思路（力和运动分析、电路结构分析）。
【相似性拓展问题】若把一般拓展问题中的水平导轨变为竖直导轨（如图9所示），线圈与导轨接触良好，不计线圈受到阻力。试求：当磁场以v速度匀速向上运动时，线圈向上运动的最大速度。
分析：相似性拓展问题与一般性拓展问题的问题情景和解题方法相似。通过构建和解答这两个相似性拓展问题，不仅揭示它们间的本质关系，进一步强化了解答这类问题的思路，而且促进了解答这类问题方法的内化。
四、整合性动态习题课程资源建设
学生做了很多预设问题后（尤其在高三复习期间），认知结构往往比较混乱。针对学生认知中存在的问题，传统习题教学中教师往往通过编制新的习题进行强化训练，结果学生认知中问题系统更加庞大，问题结构更加混乱。整合性动态习题课程资源指的是：在学生解答预设性习题的基础上，对一些包含共性化、差异性以及从属逻辑关系物理知识、解题方法和思维素质、问题情景等的物理习题进行重组整合，构建一个具有内在逻辑关系的新的习题系统。学生通过解答整合性习题，不仅理清原有习题结构，更重要的是完善了认知结构。
1.概括性整合习题资源，促进认知结构的概括化
概括性整合指的是对学生已做的特殊和一般的问题进行概括性整合，把特殊的问题纳入到一般的问题中，简化了问题系统，有利于认知结构的综合贯通，促进学生认知结构的概括化。
2.相似性整合习题资源，促进认知结构稳定化
相似性整合指的是对外表不同而本质相似的“形异质同”的相似性问题进行整合，揭示它们之间的内存联系，有利于认知结构的触类旁通，促进学生认知结构的稳定化。
3.比较性整合习题资源，促进认知结构清晰化
比较性整合指的对外表相同而本质不同的“形同质异”差异性问题进行整合，揭示它们之间的本质区别，有利于消除问题间的相互负迁移，克服思维定势的消极影响，促进学生认知结构的清晰化。
例如，在电磁感应复习教学中，在针对学生已做的两个热点易错问题（整合问题1、2），进行整合构建。整合问题1中研究回路处于水平，棒做匀速运动，所用知识为ε=s
、力的平衡、匀速运动公式等，比较特殊。整合问题2中研究回路处于倾斜，棒做加速运动，所用知识为ε=ssin、牛顿运动定律、匀变速运动公式等，比较一般。通过解答这两个整合问题，不仅揭示两者联系，加深认识，把握解答一般问题的概括化的解题思路和方法。
【整合问题1】如图10所示，固定于水平桌面上的金属框架cdef，处在竖直向下的匀强磁场中，金属棒ab搁在框架上，可无摩擦滑动。此时，adcb构成一个边长为l的正方形。棒的电阻为r，其余部分电阻不计，开始时磁感应强度为
。
若从t=0时刻起，磁感应强度逐渐减小，当棒以恒定速度v向右做匀速运动时，可使棒中不产生感应电流，请写出B与t的关系式。
【整合问题2】如下页图11所示，足够长的U型光滑金属导轨平面与水平面成θ角，上端接入阻值为R的电阻，导轨间距为L，匀强磁场磁感应强度为，方向竖直向上，导轨和金属棒都电阻不计。金属棒开始离电阻R的距离为L，在平行斜面向上外力F作用下保持静止状态。试求：
若从t=0时刻起，磁感应强度逐渐减小，同时撤去外力F。结果可使棒中不产生感应电流，请写出B与t的关系式。
五、互补性动态习题课程资源建设
互补性动态习题课程资源指的是：在解答预设问题过程中教师和学生共同提出的新问题、给出的新的解题方法以及暴露出来的一些思维上的问题。这种习题课程资源的特点之一是具有互补性（即由教师和学生共同参与建设的），其二是具有非预设性（是在习题教学过程中实时产生的）。因而，互补性习题课程资源更加具有针对性和真实性，能充分发挥学生的主体性和协作性。
【预设问题4】如图12所示，质量为M=4 kg、长度为L=3.75 m的木板放在光滑的水平面上处于静止状态。现在木板的左端放一个质量为m=2 kg、体积不计的木块，已知木块与木板之间的动摩擦因素为μ=0.2，木块与木板间最大静摩擦力为
=kμmg（k=1.2）。
（1）若力F始终作用在物体A上，F为多大时才能把A从B上拉出？
（2）若F=10 N，且不是始终作用在A上，则F作用时间至少为多大才能把A从B上滑出？
分析：教学中让学生探究解答这个问题，暴露思维过程，给出典型的错误解答：
（1）问题解答：要把A从B上拉出，F只要克服A、B间最大静摩擦力，即F＞kμmg=4.8 N。
对（2）问题解答，教师引导学生分析错解原因，并绘出作用时间最短的情形。
针对教学中学生暴露出来的上述非预设性错误，构建如下互补性问题。
【互补性资源1】若M
m，且力F始终作用在A上，F为多大时才能把A从B上拉出？
【学生解答】学生运用隔离分析法解答这个特殊问题，解答结果为F＞kμmg（1+m/M），当Mm时，推得F＞kμmg=6 N。
【揭示新旧认知联系】当Mm时，M不动，这相当于物体放在不动的水平面上，解答结论F＞kμmg与拉动放在水平面上物体所需力相同。以前研究问题（拉动放在水平面上物体所需力）是原始问题的一种特殊情况，原有解题方法（克服最大静摩擦力就可拉动物体）是现有解题方法的特殊情形。
【互补性资源2】教师要求学生对（2）问题重新进行解答，教师和学生给出以下多种解题思路。
解法1：运用牛顿第二定律和运动学公式结合隔离分析法求解（具体过程略）。
解法2：运用牛顿第二定律结合巧选参照系方法解答（具体过程略）。
解法3：运用牛顿第二定律结合图象方法解答（具体过程略）。
解法4：在上述解答基础上，教师运用牛顿第二定律结合动量定理和动能定理及整体方法补充解答这个问题。
【方法总结】教师引导学生总结两个物体的力和运动问题的解题方法，有利于学生构建一个完整、稳定的方法结构。