新课标下中学物理原始问题习题设计策略，本文主要内容关键词为：习题论文,新课标论文,原始论文,策略论文,中学物理论文，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。
一、中学物理新课标理念及物理原始问题习题 1.解读中学物理新课程标准 2011版义务教育物理课程标准将“从生活走向物理，从物理走向社会”作为课程基本理念之一，并且在课程内容的“科学探究”中对学生提出了“能从日常生活、自然现象或实验观察中发现与物理学相关的问题”和“经历从物理现象和实验中归纳物理规律的过程”等科学探究能力的基本要求。关于“物理课程的价值表现”也提出“通过从自然、生活到物理的认识过程，激发学生的求知欲，让学生领略自然现象中的美妙与和谐，培养学生终身的探索兴趣[1]。”以上这些标准中都提到了一点，那就是“自然现象”。著名物理学家杨振宁先生也曾经说过“绝大部分物理学是从现象中来的，现象是物理学的根源。”由此可见现象对于物理学科的重要性。因此，教师要重视对自然现象的运用，使自然现象在物理教学中发挥其巨大的作用。 2.分析当前中学生对于物理学习的态度及其产生的原因 首先，初中生正处于物理学习的入门阶段，在学习物理这门课程之前他们对于物理的认识绝大部分来源于生活，而且多是以问题的形式出现。例如，飞机为什么能在天上飞，窗花为什么是结在窗户靠近屋内的那一面，夏天游泳上岸后身上为什么会凉飕飕的等等，这些问题使他们对大自然产生好奇，进而指引他们想去探究。苏科版物理八年级上册是江苏地区使用的教材，是江苏地区的中学生第一次接触的物理教材。这本书的引言中写道：“……我们的心头还萦绕着许许多多的‘为什么’，为了揭开其中的奥秘，让我们一起来探索吧！”当学生们看到这里时，知道了自己的疑问在学习物理之后都能够解决，从而会对物理产生兴趣，想学物理。但是在真正学习物理这门课程的时候，很多学生又会渐渐对物理产生厌学、怕学的心理。尤其到了高中，这种情况更加严重。此现象出现的主要原因是：首先，学生怀着一颗好奇和探索的心情来学习物理，可是在物理课堂中，尤其是习题教学和课后作业中，大多数老师还是拿出传统习题来进行讲练。所谓传统习题，是指那些把自然现象经过一系列的抽象和变形之后加工出来的练习作业，这些习题失去了自然现象的生动性和趣味性，解题就是不停地拿题目中的条件套公式。久而久之，学生就失去了对物理的兴趣，也渐渐失去了想对大自然进行探索的热情和欲望。这样就不能达到新课标中“物理课程不仅应注重科学知识的传授和技能的训练，而且应注重对学生学习兴趣、探究能力和创新意识以及科学态度、科学精神方面的培养”的要求了。 那么，如何打破现在物理教学中传统习题“一统天下”的局面呢？如何使学生重燃对大自然的好奇心和对物理学习的兴趣？如何培养学生的创造性思维以及科学素养呢？笔者认为，将“原始问题”应用于中学物理的习题设计不失为一条解决以上问题的有效途径。 3.物理原始问题习题 所谓原始问题，是指自然界及社会生活、生产中客观存在、能够反映科学概念、规律本质且未被加工的典型科学现象和事实。[2]解决原始问题时需要先对题目中的情境进行分析，从中找到关键信息，再对信息中涉及的物理学知识进行认知，然后联系已学的物理知识对其进行简化，逐步建立起物理或数学模型，这样才得到了传统习题。接下来的步骤是运用物理知识和数学工具来解决问题。正是因为原始问题来源于现实生活，原汁原味的反映了现实生活，学生在看到题目时就会被激发起好奇心，就会绞尽脑汁想去探究。 原始物理问题虽然对于教与学起着莫大的作用，但若将它原原本本一成不变地用于物理教学也有其不妥之处。 首先，原始问题来源于生活，具有复杂性的特点，而且原始问题的解决过程涉及建模，这对于中学生来说还是有一定难度的。因此可能会出现耗时长但是得不出结果的情况。这样不仅浪费时间，还会打击学生学习物理的信心。 其次，原始问题又具有答案开放性的特点，因此不利于对学生进行标准统一的考察和评价。 而传统习题也有其可取之处，它有利于培养学生的逻辑思维，且大多答案唯一，有利于对学生进行标准化的考评。所以我们不能完全抛弃传统习题，应该在保留其优点的同时，克服其不足[3]。因此，我们可以利用原始问题对传统习题进行设计，改编为原始问题习题，使得改编之后的原始问题习题既能有效培养学生的物理学习兴趣和科学思维，又能使得教师和学校在选拔人才方面得心应手。 二、物理原始问题习题设计策略 1.物理原始问题习题设计策略一：题中信息再现常见生活情境 物理原始问题源于生活，有着真实的物理情境，能把学生带入到题目情境中去，能吸引学生注意，引起学生好奇心和求知欲，激发学生思维。因此，在设计物理习题时，要拆除传统习题“抽象”和“理想化”的框架，给题目注入常见生活元素或真实的物理事件、物理学史等。虽然题目想要考察的中心内容不变，但是效果却大不相同。看到物理原始问题习题，学生会想去思考它，主动地去解决它。而且在解决物理原始问题习题的过程中也培养了学生的建模意识以及对信息“抽丝剥茧”的科学思维。 例1：两个完全相同的小球A、B置于光滑水平面上，A球以3 m/s的速度与静止的B球发生对心正碰，碰后A以1m/s的速度继续向前滑行。求碰后瞬间A球的速度大小。 例2：1903年12月17日，美国莱特兄弟完成人类首次有动力飞行，试验用的飞机名为“飞行者Ⅰ号”，这标志着飞机的问世。而在1912年，飞行员卡尔罗杰斯驾机作飞行表演，从北美洲飞往南美洲时与海鸥相撞，机毁人亡，这是世界首例飞机撞鸟事故。试估计海鸥对飞机的冲撞力。 以上两道题目同样是用到动量守恒定律。例一是一道常见的传统习题，例二是笔者设计的原始问题习题。对比二者的不同之处，会发现：题一中出现了“完全相同”、“光滑水平面”、“对心正碰”等词语，把所有条件理想化，并给出了确切的数据，学生直接运用动量定理的公式代入数据计算即可得出结果。而题二则举出了真实事迹，给学生讲述了飞机历史的一个片段，像纪录片一样把学生带入题中所给的情境。它没有给出确切的数据，需要学生自己去挖掘题中隐含的物理条件，并通过查资料或询问、讨论的方法合理设定相关数据。虽然最终的解答很简单，但在解题的过程中学生会考虑很多问题，如：要不要考虑空气阻力呢？跟飞机的速度相比海鸥的速度可以忽略不计吗？当时的飞机质量和速度又是多少呢？等等这些问题虽然可能通过各种途径能得到解决，但是经历了这个过程，学生不仅可以注意到许多在平时做题中由于题中已给出该条件而忽略掉的细节，而且在查找资料时也会获得很多知识。因此通过类似题二这种题目的训练，学生在思考问题时会更仔细更深入，思维能力逐渐增强，建模和化简意识逐渐形成和提高，也会渐渐掌握多种获得知识的渠道和方法。 2.物理原始问题习题设计策略二：问题中兼顾理论与实际的考查 物理习题从形式上可以分为选择判断、思考问答、推理论证等多种题型。其中思考问答题是学生通过认真思考和分析，从中发现问题或预测结果，然后用文字或数字给出答案。这类题目的主要特征是需要解题者深入思考，并运用文字等准确地表达物理问题，能合乎逻辑地阐述物理问题的本质。思考问答题一般取自真实的生活情境，虽然多是学生常见的物理现象，但学生很少对其进行深入的思考。现象发生的原因或者问题解决的方法学生可能会大概地给出解释或解答，但是这其中蕴含的物理知识却鲜有学生能够清晰明确、完完整整地表述出来。因此在运用物理原始问题设计物理习题时，应培养学生的“生活物理观”，使学生不仅仅是能多问几个“为什么”和“怎么做”，还要能自己解决“为什么”和决定“怎么做”。 例3：雷电一般产生于对流旺盛的积雨云中，平均电流是3万安培，最大电流可达30万安培。雷电的电压很高，约为1亿至10亿伏特。雷击电流迅速通过人体，可立即使呼吸中枢麻痹，心室纤颤或心搏骤停，以致使脑组织及一些主要器官受到严重损害，出现休克或突然死亡，雷击时产生的电火花，还可使人遭到不同程度的烧伤。那么如果在户外遇雷电，我们应该呈何种姿势更安全？请说出原因与其中蕴含的物理知识。 上题中，若只问到“……我们应该呈何种姿势更安全？”，一般学生应会根据常识或生活经验答出“遇雷电时应该双脚并拢，抱头蹲下”这个答案。但绝大多数可能不知晓其中蕴含的物理学原理。其实，学生解决原始问题的能力弱，主要是因为面对原始问题时不知从何下手[4]，难以找到其中对应的物理学模型，所以我们更要多多设问来培养学生的这种能力。因此在设计习题时应根据题目难易度适当让学生讲出其中的原理，不能让学生养成靠经验浑水摸鱼就能蒙混过关的习惯。对待问题不仅要“知其然”，还要“知其所以然”。问题中加上最后一句话“请说出原因与其中蕴含的物理知识”，第一是培养了学生对于问题追根究底的态度，第二促进了学生建模思维的形成与发展，第三则是体现出“生活即物理，物理即生活”的真正意义。通过这种训练，学生以后在解决问题时就会对其进行物理上的认知、判断、简化、抽象，以此找到题目所对应的是哪一块的物理知识，从而主动给出有理有据的问题解决策略。 3.物理原始问题习题设计策略三：问题阶梯型设计，弱化问题条件，改变问题的设问方向等 由于中学生知识水平有限，对于复杂的原始问题在解决方面还存在很多不足，需要慢慢进行练习。问题阶梯型设计是针对原始问题，在使用物理原始问题时可以对其问题进行阶梯化的设计。 例4：研究表明，地球自转在逐渐变慢，三亿年前自转的周期约为22小时，而现在约为24小时。若这种趋势持续下去而其他条件不变，那么，未来人类发射的地球同步卫星与现在的相比其向心加速度有何变化？ 上题中虽然出现了“若这种趋势持续下去而其他条件不变”这种理想化的句子，降低了题目的难度，但是学生拿到题目后还是无从下手，因为万有引力定律中涉及向心加速度a的公式只出现了（此文中称为公式一），而与题目中的自转周期T有关的公式有：（此文中称为公式二），由T到a之间还有一个未知数力。那么这个时候可以将题目增加一问，变为“那么，未来人类发射的同步卫星与现在的相比其距地面的高度有何变化？向心加速度又有何变化？”这里的高度即为公式中的h。加上这一问，同学就会首先考虑到公式二，这样，题目中的条件就与问题联系上了，由题意可知周期T变大，则力变大，即距地面的高度变高，然后由公式一可得向心加速度变小。这样题目便解出来了。这样做的目的不是故意给同学们做简单的题目，而是通过类似题目的训练使同学们养成做题时分步骤的习惯。阶梯型的问题可以间接的给学生提供解题思路，指引学生将一个大问题切割成一个个的小问题，一步一步循序渐进的解决，同时也培养了学生的自信心。 弱化问题条件是针对传统习题。传统习题由于过于抽象和理想，因此需要将题目中的一些条件隐藏，让学生自己发现或者自己通过收集和查找资料来得到数据。 物理原始问题习题在设计时还应坚持一定的原则，如，问题情境的真实性原则。不能因为想要考查学生对某个知识点的掌握情况而臆造或者仅仅从理论上认为可行就无中生有，将其设计入题目中，这样会对学生的思想和生活造成误导。另外，设计物理原始问题习题的重点不在于新颖的题型或题材，而在于能恰当的呈现出原始问题，根据知识点的重要性和难易度来调节原始问题与传统习题之间的平衡点，更好的拓展学生的思维和激发学习兴趣。 物理习题不仅关系着学生对物理知识、物理方法的掌握，还关系着对学生学习技能、学习能力的发展。另外，物理习题还能帮助教师了解学生的学习效果及心理状态，为改进教学提供重要的参考信息。因此物理习题的设计的重要性可见一斑。而2011版物理新课标及多位物理学家和教育家都强调了物理现象对于教与学的巨大作用，因此将反映实际情境的物理原始问题习题应用于中学物理习题设计是现在及未来物理习题设计的一个重要方向。