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基于题组设计的初中科学习题教学策略初探

  中图分类号:G63 文献标识码:A 文章编号:1673-9132(2016)29-0038-03
  DOI:10.16657/j.cnki.issn1673-9132.2016.29.022
  习题教学是初中科学教学的重要组成部分,承担着帮助学生学习和建构科学知识,运用知识解决实际问题的重任,同时,习题教也是检测学生学习效果的重要手段。因此,好的习题教学致力于促进学生科学的思想方法的掌握和科学的思维习惯的养成,致力于全面提升学生的科学素养。作为科学教师我们不仅要充分认识到习题教学的重要性,还必须精心设计习题教学,充分发掘习题教学应有的功能。在平时的教学中,我发现加强题组设计不失为有效进行习题教学的好方法。
  一、精心设计过渡情景,促进抽象规律把握
  科学教学中的规律性知识是抽象的表达,对于初中生来说理解起来有一定难度。因此,教师需要在习题教学中增加习题背景,加强感性情境的设计,精心设计过渡情景,让学生的思维经历一个从感性到抽象的渐进过程,促进学生对科学规律的深度理解。这样的习题教学,既符合规律性知识的产生过程,又符合初中学生的思维发展特点的。
  案例1.掌握“杠杆平衡条件” 的题组设计
  涉及杠杆平衡条件的计算及应用问题,初中阶段学生若能顺利找到杠杆五要素,并会应用动力*动力臂=阻力*阻力臂的杠杆平衡条件等,就奠定了该知识点学习的基础,就能更好地学习变了形的杠杆,使知识顺利迁移。
  (一)设置基本知识情景,促进科学规律理解
  图1 图2
  如图1所示,这是一根普通的杠杆,按照图中显示先画出支点、动力和阻力,再让学生找出动力臂和阻力臂。再来看图2是一个手摇抽水机的实物图,画出简图,你能顺利找出杠杆的五要素吗?在图中画出来。
  设计意图:要想掌握规律,熟练地应用规律,必须先准确理解规律及规律的各个要素,包括各要素之间的关系。教材利用了跷跷板和撬棒、撬石头这种比较直观的方式来让学生认识杠杆的五要素,为了顺应学生的思维,对接教材内容,教师在设计题组时宜选用更多的实例,即不一样的杠杆模型,特别是要让学生学会找动力臂和阻力臂。为了强化学生找对两个力臂,习题中要引导他们先找对支点,然后在不同的杠杆模型中找动力臂和阻力臂,以为接下来学生应用杠杆平衡条件奠定基础。
  (二)设置延伸性情景,准确认知规律性知识
  一根杠杆AB长1m,支点距B端0.4m,现如图3所示在A端挂一个重200N的物体G1,若要使杠杆平衡,则要在B端挂一多重的物体G?
  设计意图:该情景设置让学生进一步熟悉并找对动力、动力臂、阻力和阻力臂,然后根据杠杆平衡条件动力*动力臂=阻力*阻力臂进行计算,从而强化对于杠杆知识的应用。这需要学生具有一定的分析能力,但在杠杆平衡条件的应用本身来看,却未提出太高的要求,重在打好坚实的基础。通过情景的延伸,意在获取对规律更准确的认知,以便更好地应用。
  (三)设置同质变式情景,提升科学思维能力
  图4中轻棒OA可绕O点转动,OA长1.8m,在杆上距O点0.6m处的B点用绳挂一个重120N的物体G,若要使OA如左图所示位置平衡,则在A点应施加的最小力为__________N。
  设计意图:与设置情景二有很大的区别――力臂的寻找更为复杂,利用杠杆平衡条件计算也要求更高,还要判断什么时候的力是最小的,对学生的思维提出了更高的要求。面对同一个研究对象的特征,教师设置的情景是不同的,但是在不同情景下,学生需要运用的科学规律和解决问题的方法实质上是一样的。这样的情景设置,既可以让学生的思维经历一个渐变的发展过程,让学生更容易接受、理解,又可以提升学生思维的灵活性,提升他们在不同情景下运用科学规律和思维解决问题的能力。
  (四)设置陌生化情景,运用中加深规律认知
  题1:图5为锅炉保险阀门,受蒸汽推压的阀门的底面积为S=10厘米2,OA:AB=1:3,若锅炉能承受的最大压强是6×105帕,则在B处应挂多重的重物?
  题2:图6中一根粗细均匀的杠杆可绕中点O自由转动,杠上挂有质量不等的实心铁球A和B,此时杠杆平衡。现将两球同时浸没于水中,则杠杆将( )
  A:仍平衡 B.左端下沉 C.右端下沉 D.无法确定
  设计意图:知识的迁移运用能力的高低是判断学生对规律性知识掌握与否的标准。教师设置陌生化情景,其目的就是防止学生对知识理解的一知半解,机械地死记硬背,引导他们从新的情景出发,针对具体情况,分析问题,解决问题,从而看清学生是否真正掌握了规律性知识。
  这两题比较全面地考查了学生对杠杆平衡条件规律的应用以及如何和以往学过的知识(如压强、浮力等知识点)综合应用。只有熟练掌握了这个规律的应用,学生才能准确把握、全面认知规律。由此看来,要真正考查学生对规律性知识的掌握情况,在设计习题组的时候,最好的方式是对现有题目的背景特别是书本上的题目背景进行重新改变,让学生在新的情景中更好地理解和掌握规律性知识。
  二、设置多样化情景,掌握科学方法
  题组设计的关键在于一个“组”字,题目的设计不是单一的、平面的、零碎的、浅层次的,而是通过一组题有机融合不同的习题情景、不同的解题策略和方法、不同的解题思想方法,促进学生深度学习,特别是一些形似质异、形异质同的题组设计,能有效促进学生辩证思维的发展,有效促进学生对知识的迅速建构,有效促进学生对知识的迅速提取和方法掌握。   案例2.电学知识题组设计
  题1.学习电学知识后,物理兴趣小组对亮度可调的应急灯进行了探究,发现它的亮度调节开关相当于一个滑动变阻器,电路如图7所示。闭合开关,用电压表和电流表对其进行测量,调节滑动变阻器使灯泡变亮的过程中,电压表和电流表的示数变化情况是(电源电压保持不变) 。
  设计意图:这样设计不但能让学生理清串联电路各个电表所测量的是哪个用电器,让学生巩固对电表和滑动变阻器的使用,而且能进一步引导学生注重对串联电路各个用电器的物理量之间关系的挖掘。
  题2.图8所示电路中,电源电压保持不变。闭合开关S后,电路正常工作。过了―会儿,一个电表的示数变大,另一个电表的示数变小,则原因可能是( )。
  A.电阻R一定断路 B.电阻R一定短路
  C.灯L的亮度可能不变 D.灯L可能变亮
  设计意图:在基本电路保持不变,用题1的设问改为现在的条件,看起来是同质的问题,但实际上又是深一层的运用,是更高层面上对学生分析问题和解决问题能力的考查,可以促进学生在新的情景下迁移和运用知识能力的形成,提升学生分析、解决问题的能力。
  评析电学知识的题组设计从认知策略的学习来看,从先理清串联电路各个物理量的关系、到电路故障的分析再到控制变量的深一步运用,最后学会混合电路的分析,从习题的编序来看,利用电学中知识的相关内容,把单一的、简单的问题情景扩展到多样化的、复杂的问题情景,能改变和丰富学生的原有认知结构。从不同的角度设问,从不同的问题条件设问,由此及彼,步步为营,层层突破,有益于学生全面完整地认识某一类型的问题,找到较全面地解决问题的方法。
  三、设置认知缺陷性题组,有效提升复习效率
  复习课,特别是中考复习课,很重要的内容就是习题教学。因此,从某种角度来讲,做好了习题教学,中考复习也就成功了一大半。在中考习题教学中,如果能够精心设置题组,针对学生学习过程中常见的一些问题或者在中考中可能容易出现的问题,呈现学生在解决问题中暴露出来的读题、分析问题、解决问题中的认知缺陷,那么就一定能帮助学生解决复习过程中的实际问题,提升学力,促进知识的系统化和条理化。
  案例3 .初三一轮摩擦力复习的题组设计
  (一)摩擦力应用的基本知识、基本思路和基本方法
  题1.在“探究摩擦力大小与哪些因素有关”的实验中,同学们提出以下猜想:
  A.与压力大小有关 B.与接触面的粗牲程度有关
  C.与接触面积大小有关 D.与运动的速度大小有关
  为了验证以上猜想是否正确,小组利用图9所示装置及有关器材进行实验,实验数据见表1。
  (1)由序号为1、2、3的三次实验,可验证猜想_______(填字母);
  (2)要验证猜想D,应选取序号为________的三次实验。
  (3)根据表中信息,能否验证猜想D? ________ (填“能”或“不能”)。
  设计意图:一是巩固实验设计时控制相同变量和设立对照组的原则;二是让学生熟悉滑动摩擦力的影响因素;三是让学生了解各个影响因素对滑动摩擦力的影响关系;四是指导学生感受解题时滑动摩擦力大小跟其他因素无关。
  (二)暴露摩擦力应用时的常见错误
  题2:如图10所示,用一拉力传感器(能感应力大小的装置)水平向右拉一水平面上的木块,A端的拉力均匀增加,0 -tl时间木块静止,木块运动后改变拉力,使木块t2后处于匀速直线运动状态。计算机对数据拟合处理后,得到如图11所示拉力随时间变化图线,回答下列问题:
  (1)当用F=5.3牛的水平拉力拉静止的木块时,木块所受摩擦力大小为 牛;若用F=5.8牛的水平拉力拉木块,木块所受摩擦力大小为 牛。
  (2)如图12所示,为研究滑动摩擦力Ff大小与接触面受到压力FN大小的关系,在重力为17牛的木块上每次增加1牛重的砝码,分别用水平拉力F使木块作匀速直线运动。
  实验测量数据如下:
  木块对水平面压力FN(牛) 17 18 19 20 21
  水平拉力F(牛) 5.1 5.4 5.7 6.0 6.3
  根据表格数据,得出滑动摩擦力Ff大小与接触面受到压力FN大小的关系式为 。
  设计意图:充分暴露学生在摩擦力应用中的常见错误,分析错误原因,弥补知识缺位。
  课堂上,安排学生自己独立在纸上做题,教师巡视指导,找出做题错误且错的不一样的学生,把他们做的题用实物投影仪展示。
  (三)摩擦力和其他知识相结合的应用
  题3.如图13所示,光滑的地面上有一足够长的木板,在木板的右端固定着一个滑轮。(不计绳和滑轮间的摩擦),木板上面放置一个小木块,小木块一端连接着弹簧测力计。当拉力F为5N时,木板向右做匀速直线运动,然后把拉力增大到10N时,下列分析正确的是( )
  A.弹簧测力计的示数为20N,
  B.弹簧测力计的示数为0N
  C.木板仍向右做匀速直线运动
  D.小木块将保持静止
  图13
  设计意图有二。一是注意审题。“光滑的地面”是木板和地面没有摩擦,摩擦力来自木板和木块之间。二是能结合滑轮和二力平衡的知识解题。F为5N时木板匀速直线运动,为滑轮为动滑轮,所以f=2F=10N,当拉力为10N时,接触面和压力都不变,f仍然为10N,弹簧测力计的示数也仍然为10N,木块保持静止,但木板由于受力不平衡为加速运动。
  三、结语
  只要我们能够紧扣习题教学的目标,根据不同的课型和初中学生的思维发展特点,多角度、多渠道地发掘习题的教学价值,设置渐进式的、多样化的问题情景,对习题进行改编、优化、组合,让问题由形象走向抽象,由单一走向复杂,由浅入深,由表及里,就能更好地发展学生的认知能力,提升学生的解题能力,使他们形成适应实际生活的科学素养。

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