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例谈电动势概念教学中的问题生成与解决

  一、物理概念教学的现状
  一直以来,物理概念教学是学生的难点,因为学生需要结合生活中已有的认知,加以思维加工,从而提取抽象的模型,概括事物和现象背后的规律。虽然有难度,但是很重要。如果简单给出这个概念的定义,对于学生来说,不仅很难理解,即使勉强记住,也很容易遗忘,更不懂得如何应用。现在教材非常重视概念教学,有些可以用实验探究的方法来生成概念,有些可以从历史上发现规律的过程来引导,也有些可以通过问题的生成与解决来形成概念。以下是我对问题生成与解决的阐述。
  二、问题生成与解决的意义
  概念教学中往往会设计一系列的问题,学生通过对问题的思考层层递进、深入,从而对概念加深印象。对于物理概念的学习,不仅仅是学习知识本身,更是对研究物理问题方法的学习。所以,设置问题非常重要。而在教学过程中,教师虽然已经尽可能多地考虑到各种情况,但由于思维局限或者设计不全面,在课堂上会生成很多意外的问题,如果这类问题解决得好,对于课堂教学具有积极作用。当然,对于课堂上生成的问题,要引起重视,但是不能主次不分,课堂应该有明确的主线,在解决所生成的问题时不能避重就轻,要恰当引导回教学主线。这样,对于学生来说,概念课堂就不再是被动地接受概念,而是主动参与,积极性会大大提高,对概念的印象也会更加深刻。
  三、基于问题生成与解决的课堂实例分析
  【教学片断1】为什么需要提出电动势这个物理量?
  教师在课堂上设置两个情境:一是在电流表两端分别接带电电容和干电池,让学生观察现象。通过情景和预设,学生很容易生成以下问题:①电容只能使电流表短暂偏转,而电池可以使之持续偏转,说明了什么?②产生持续电流有什么条件?学生很容易自己得出规律,必须要有恒定的电势差,教师即可得出电源的概念。
  二是在小灯泡两端分别接水果电池和干电池,比较现象。学生发现不同电源的供电能力不同,自然而然生成问题:用什么物理量来衡量这种供电能力呢?
  【教学片断2】用什么物理量来衡量供电能力?
  要搞清楚这个问题,先要从本质上了解电源的供电原理。教师在课堂上给出电路的模型。如图所示,引导学生分析电路中电子的受力情况与运动情况,学生会生成以下问题:①在电源内部,电子如果仍只受静电力的作用无法回到负极,那么存在什么力呢?
  教师可以提出非静电力的概念,学生经过这个片段的问题生成与解决,可以得到不同电源供电能力不同,即不同电源,通过非静电力做功,把其他形式的能转化为电能的能力不同,从本质上说,比直接给出这个概念形象的多,也理解的更加深刻。
  ②用什么物理量来衡量这种转化能力?
  学生会生成问题:为什么不直接用W非来衡量?然后,学生分组讨论,自己解决问题:同一个电源,从正极搬运不同数量的电荷到负极,非静电力做功已经不同了,除非比较不同电源搬运相同数量的电荷,电场力做功多少,即用W非/q来衡量,这也正是教材中电动势的定义。
  【教学片断3】在以上教学完成时,有学生提问:在原电池模型中,电子是不能够穿过溶液的,而上述模型中,为什么可以把电子直接从正极搬到负极?
  这个问题非常特别也非常棘手,特别在于学生知道把所学的各科知识进行合并,而棘手在于讲解电动势时学生脑海中只有化学电池的模型,且非静电力本来就是虚构的概念。笔者在课堂上没有着重强调设计电池内部化学反应的内容,而是强化经典物理的思维――能量转化过程中一定伴随着做功,那么是什么力做功呢?显然不是静电力,那我们就把这种力称为“非静电力”。经过这样的提问、思考、解释,让学生把本来抽象的过程转化为形象的做功过程,便于理解,同时也锻炼了学生的思维能力――把不同学科关于某一知识的认知结合起来。
  物理概念是教学的重难点,尤其是电动势这样的抽象概念。在概念教学时,我们往往会设计好教学过程甚至问题,但是如果转变思维,设置情境,让学生自己生成问题,自己解决问题,教师加以引导,学生的理解会更加深刻。另外,当学生在课堂上提出创新甚至超纲的问题时,教师要予以鼓励,让学生自己在实践中解决问题,从而产生成就感和进一步探究的兴趣。总的来说,基于问题生成与解决的物理课堂教学,要结合实际,让课堂更高效。

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