高中物理教师的修炼__梁旭

高中物理教师的修练浙江省教育厅教研室Jyslx@zjedu.org梁旭思考为什么物理听听容易，做做难？为什么有的课听起来感觉很好，最后效果不好？学习物理不做题行吗？学习物理只做题行吗？（特别对中下学生）教师的教学能否改变学生的智力？为什么平行班在不同教师的教育下，成绩会有明显区别？提高教学质量的主要抓手是什么?对应学习的四个层次——懂，会，熟，巧，教师的作用如何体现？一、背景在完成量的扩张后，领导对教师的要求：(张厅在教研室会议上讲话2007.8.23)1.学科底蕴2.高效教学3.教学行为思考:何为学科底蕴?(对开展读书活动的反思)学历?知识面?——适合教学实际需要的知识结构高效教学的目标是什么？策略又是什么？二、一个基本理念思考教学的目的是什么？是培养能力吗？能力又如何培养？教学对于提高学生的智力是“能为”还是“不能为”?教学对于提高学生的能力是“能为”还是“不能为”?（硬件与软件的联想）学生不会解决问题是基本概念与规律没有掌握吗？“一步到位”做法的严重后果是什么？(分化层面的“标高”提高)1、知识与能力的关系——现代认知心理学的核心观点（1）知识结构就是能力——知识结构是教学的主要目标（2）知识是动态的——构建知识结构不是一蹴而就的。（ 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 师与工匠的区别，全面思考与局部制作）（3）知识结构是通过建构形成的——学生活动与教师教学策略的重要性。（4）问题解决是认知的核心——物理学习的主要内容是认知领域，问题解决中蕴含丰富的知识，教师水平的差异表现在引导学生对问题解决过程中蕴含知识的提取。（5）思考与抽象是成为一名“专家”的关键，问题是思考与抽象的发动机——教学中问题设计的重要性，（6）思维与感知不可分割——实验与问题情景的重要性，一个实际的问题可以超越模式识别，引发思维。2.教科书编写时对知识结构的考虑案例：关于电场的知识结构电场力电场强度电势差电势电势能电场力的功电场力做功与路径无关试探电荷在场中某点受的电场力与电荷量的比值跟试探电荷无关E＝F/q和重力与重力势能类比WAB＝EpA－EpB试探电荷在电场中某点的电势能与电荷量的比值跟试探电荷无关φ＝Ep/q电场中两点电势之差叫电势差UAB＝φA－φBE数值等于沿场强方向单位距离的电势差U＝Ed电场力电场强度电势差电势电势能电场力的功试探电荷在电场中某点的电势能与电荷量的比值跟试探电荷无关电场力做功与路径无关电场中两点电势之差叫电势差试探电荷在场中某点受的电场力与电荷量的比值跟试探电荷无关E数值等于沿场强方向单位距离的电势差E＝F/qWAB＝EpA－EpBφ＝Ep/qUAB＝φA－φBU＝Ed和重力与重力势能类比WAB＝EpA－EpB知识结构完整了吗？电场力电场强度电势差电势电势能电场力的功试探电荷在电场中某点的电势能与电荷量的比值跟试探电荷无关电场力做功与路径无关电场中两点电势之差叫电势差试探电荷在场中某点受的电场力与电荷量的比值跟试探电荷无关E数值等于沿场强方向单位距离的电势差E＝F/qWAB＝EpA－EpBφ＝Ep/qUAB＝φA－φBU＝Ed和重力与重力势能类比WAB＝EpA－EpB知识结构完整了吗？3.实际教学中的呈现的知识结构案例:重力势能1.重力势能的定义E=mgh2.重力势能的相对性3.重力做功与重力势能变化的关系(公式)思考:这样的知识结构完善吗?(缺少重力做功与路径无关、重力做功与重力势能变化关系的命题——原因，仅按照教科书的小标题构建知识结构)案例:功率教师的板书写了10点(1.功,2.功率,3.平均功率,4.瞬时功率,5.额定功率---)思考:说明了教师存在什么问题?4.知识结构与问题解决方式的关系识别模型正功与负功的定义电场力做负功，电势能如何变化？电场力做功与重力做功可类比电场力做负功，电势能增加功的定义式电场线情境激活模型电场力做负功，电势能如何变化？正功与负功的定义电场力做功与重力做功可类比电场力做功与电势能变化之间的关系式重力做负功，重力势能增加电场力做负功，电势能增加电场线情境功的计算式激活——推理模型电场力做功与电势能变化之间的关系式正功与负功的定义电场力做负功，电势能如何变化？电场力做负功，电势能增加功的定义式电场线情境缺少：重力做负功，重力势能增加电场力做负功，电势能如何变化？电场力做负功，电势能增加如果在学生的知识结构中,有“电场力做功与电势能变化关系”的命题,不需要激活许多知识,就可以直接解决问题，退之，用激活方式解决，再退之，用推理方式解决。解决问题方式的选择，对少部分学生来说，与思维方式有关，但总体上取决于知识结构上的差异。启示：学生知识结构简单的结果使简单问题转化成了困难问题。如图，AO是橡皮绳，BO为不能伸长的细绳，A、B点固定在木板上，木板竖直。绳OC穿过定滑轮（摩擦不计），其下端悬吊一个砝码。此时O点到达一定位置。问：如果任意改变定滑轮的位置，是否还可以找到不在OC直线上的另一处，也能使结点O到达原来的地方？AOBC案例:问题解决所需要的知识 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 AO是橡皮绳，BO为不能伸长的细绳。绳OC穿过定滑轮，其下端悬吊一个砝码。此时O点到达一定位置。问：如果任意改变定滑轮的位置，是否还可以找到不在OC直线上的另一处，也能使结点O到达原来的地方？AOBC结点O到达原来地方B固定，O到达原位置绳OC悬吊一个砝码改变定滑轮的位置是否还能找到另一处合力的大小方向不变一个分力的方向不变另一分力的大小不变另一分力的方向可变是否还有另一个解,怎样求解?把表述转化为物理条件：合力的大小方向不变一个分力的方向不变另一分力的大小不变另一分力的方向可变是否还有另一个解把物理条件转化为数学条件：平行四边形对角线的长度、位置一定平行四边形一边和对角线的夹角一定平行四边形另一边的长度一定平行四边形另一边和对角线夹角可变是否还可以作出另一个平行四边形5.知识结构建构的动态(阶段)性案例1：“平衡状态”知识结构的建立从运动角度（表面）：物体处于静止或匀速直线运动状态。错误想法：只要速度为零，物体就处于平衡状态，只要速度大小不变，物体就处于平衡状态等。上抛运动最高点的物体处于平衡状态，匀速圆周运动的物体也处于平衡状态等。学过加速度概念后（虽然也是运动角度，但更深刻了）：应进一步理解为“物体处于加速度为零的状态”。再让学生讨论“只要速度为零，物体就处于平衡状态”就容易发现上述想法的错误之处。学过牛顿第二定律后：应理解为“物体处于合外力为零状态”，等学生学过圆周运动后再讨论“只要速度大小不变，物体就处于平衡状态”，也容易发现上述想法的错误之处。有了这么一个对“平衡状态”比较完整、深入的理解过程，学生就能清醒地判断匀速圆周运动是不是平衡状态？所受的合外力是否为零？上抛运动的最高点是否是平衡状态？简谐运动的振子在最大位移处是不是处于平衡状态等问题。启示：引导学生接受新的概念框架并非“一蹴而就”。要有前后联系的意识(教科书一般不会再叙述,而习题有此功能).要有基于知识结构动态(阶段)性的问题设计.案例2:摩擦力新课教学阶段:产生条件方向判断大小确定牛顿运动定律学完以后(教材虽然不会再安排摩擦力的专题,但教师要有完善学生知识结构的意识)类型求解方法静摩擦受力分析平衡条件静摩擦受力分析平衡条件静摩擦受力分析牛二律滑动摩擦受力分析f=ｕＮ滑动摩擦受力分析f=ｕＮ滑动摩擦受力分析f=ｕＮ牛二律滑动摩擦受力分析f=ｕＮ牛二律平衡条件初步综合：——静摩擦力计算：先受力分析，后用平衡条件或牛二律。——滑动摩擦力计算：先受力分析，后用f=ｕＮ或平衡条件、牛二律。(平衡条件属于合外力为零情况)进一步综合(结构化，与牛顿运动定律、受力分析综合)受力分析　　　静摩擦力摩擦力分析————　　　　　　　　牛二律　　　　　　　　　　　　　　　受力分析　　　　　　　　滑动摩擦力　　f=ｕＮ　　　　　　　　　　　　　　　牛二律（类型判断）三、物理教师的基本修练（家珍）问题：为什么杭州的理综比绍兴好？如果暂不讨论学生、学校管理等原因，教师是否有差异？1.整体的差异——相对整齐与差异较大2.个体的差异——《电场》解题方法和技巧（怎么办知识）(1)求电场力做功的几种方法①用公式W=F·scosθ计算，此公式只适合于匀强电场中，可变形为W=qEs，式中s为电荷初、末位置在电场方向上的位移．②用电场力做功与电势能改变关系计算，W=△Ep=Uq，对任何电场都适用．当U>0，q>0或U<0，q<0时，W>0；否则W<0．③用动能定理计算W电场力+W其他力=△Ek(2)判断电势能变化（或比较电势能大小）的方法①利用Ep=qφp来判断，电势能的正、负号是表示大小的，在应用时要把q和φp的正、负号代入分析。②利用做功正负来判断，不管是正电荷还是负电荷，电场力对电荷做正功，该电荷的电势能一定减少，反之该电荷的电势能一定增加。（类似于重力做功与重力势能的变化关系）。③用推论判断：正电荷在电势越高的地方电势能越大，负电荷在电势越低的地方电势能越大。(3)判断电势高低的方法①设法画出电场线的方向，利用电场线方向判定。②用q(φA-φB)=W来判定A、B两点电势高低。注意：电势正、负号是表示大小的。(4)结合运动轨迹分析有关问题的解题思路①先画出入射点的轨迹切线，即画出初速度v0的方向。②根据轨迹的弯曲方向，确定电场力的方向。③利用分析力学的方法来分析其它有关的问题。(5)带电粒子（微粒）在电场中直线运动的解题思路带电粒子（微粒）在电场中运动是电场知识和力学知识的结合，分析方法和力学的分析方法是基本相同的：先受力分析，再分析运动过程，选择恰当规律解题。在分析物体受力时，是否考虑重力要依据具体情况而定。①带电粒子：如电子、质子、α粒子、离子等，除有说明或有明确的暗示以外一般都忽略不计。②带电微粒：如尘埃、液滴、小球等，除有说明或有明确的暗示以外一般都不能忽略。(6)带电微粒在匀强电场中偏转①若带电粒子仅受电场力作用以初速υ0垂直进入匀强电场，则作类平抛运动，分析时一般都是分解为两个方向的分运动来处理。垂直于电场方向是匀速运动平行与电场方向是匀加速运动时间相等是两个分运动联系的桥梁②若带电微粒除受电场力作用外，还受到重力或其它恒力作用，则同样要分解成两个不同方向的简单的直线运动来处理。(7)用功能观点分析带电体运动的解题思路①对物体受力分析②分析物体的运动状态（平衡或加速或减速，是直线还是曲线等），是我们解答有关力学问题的最基本的要求。③再考虑选取用恰当的规律来解题。如选用动能定理，则要分清有多少个力做功，是恒力功还是变力功，以及初态和末态的动能增量；如选用能量守恒定律，则要分清有多少种形式的能在转化，哪种能量是增加的哪种能量是减少的，能量守恒的表达方式有以下几种：①初态和末态的能量相等即E初=E末；②某些形式的能量减少一定等于其它形式的能量增加，即：△E减=△E增；③各种形式的能量增量的代数和为零；△E1增+△E2增+…=0等。（8）运用库仑定律解决问题特征及解题思路一般而言，用库仑定律求解问题时，往往与平衡条件相结合，其解题一般思路为：(1)确定研究对象，如果相互作用有几个物体时，要依据题意，适当选取“整体法”或“隔离法”进行分析，一般是“先整体后隔离”。(2)对研究对象进行受力分析。(3)列平衡方程（F合=0或ΣFx=0和ΣFy=0）求解或用平衡条件推论分析。(9)理解电容器电容电容器的电容C=Q/U=△Q/△U，此式为定义式，适用于任何电容量，平行板电容器的电容C=.对平行板电容器有关的Q、E、U、C讨论要熟记两种情况：①若两极保持与电源相连，则两极板间电压U不变；②若充电后断开电源，则带电荷量Q不变。《交流电》解题方法和技巧等效思想　　有效值的求解必须根据交流电有效值的意义：在一个周期的时间内，交流电流I通过R产生的热量与恒定电流I通过同一电阻R产生的热量若相等，切忌生搬硬套正弦式交流电有效值的公式：。“怎么办”知识还不够简练.（有效值计算必须一个周期内等效）能量守恒观点电能输送问题一般离不开升、降压变压器，这时除用变压器的电压比或电流比公式外，最好画出电能输送示意图(要求不够明确)，这样便于分析问题和解决问题。输电线上流过的电流(输送电流)I送，对有升、降变压器电能输送问题的情况，有以下几种求法：①，其中，“U升副”为最后一个升压变压器的次极线圈电压，也即电能输送电压。②③，其中“P用”为用户或用电区得到的功率，“U降初”为用电区第一次降压的变压器的初级线圈两端的电压。在远距离输送电能计算线路功率损耗时常用关系式P损=I2线R线计算。其原因是I线较易求出：；而P损=U线I线或，则不常用，其原因是在一般情况下，U线不易求出，且易把U线和U送相混淆而造成错误。（理解与提取不分）教师头脑中知识结构上的差异（外化为讲课中的表述——所说即所思）:数量上的差异——丰富程度质量上的差异——简洁、明确程度（影响学生的感受、掌握及使用）（一个熟练的洗头工与新手差异）修练知识结构的策略建构知识结构的基本依据是教科书、习题与考纲(研究 考题 安全员b证考试题库金融学机考题库消防安全技术实务思考题答案朝花夕拾考题答案excel基本考题 与大纲的变化就是调整知识结构)建构知识结构的关键是积累(优秀教师,各种杂志,各种教学参考书——《三级跳》），练内功，拥有“家珍”。知识结构是动态的,随着教学内容、考试要求、命题方向的变化而变化。（光学、原子物理、热学不可能出计算题，就不需要讲授这些内容的中解决综合问题的策略。）新课程动量不要求计算了，知识结构也要调整。如果体现新课程理念的试题出现了,就必须研究解决这类问题的方法与策略,充实到知识结构中.物理教学的内容及应该提取的知识：物理现象及对现象的初步解释（知识）——是什么的知识。（提取“是什么”的命题，例如，波是什么？波的干涉是怎么回事等）物理概念和规律——怎么办（对外）的知识。（提取“怎么办”的命题，例如，已知运动状态怎样求力，如果是小电阻怎么测量等）物理模型——是什么（包含表象）与怎么办知识的综合。（例如，理想变压器是什么？不同情景下怎样计算电压、电流等）解决问题的方法与策略——怎么办（对内）的知识。（例如，只学过带电粒子在匀强电场中运动的模型，交流电加在上面，该怎么办？）启发：每上一堂课，我们给了学生多少明确的“是什么”和“怎么办”的知识建构好的知识结构的关键途径有两个：课堂教学——功能：知识结构的主体（理解要深刻，重要及难点内容教学时要让学生深刻体验，要重过程）习题教学——功能：知识结构的巩固与丰富（拓展）（要力求精细、全面（变式教学、题组教学））四、对高效物理教学的思考１.关于课堂教学　　　不同的知识结构（类型）应该用不同的教学方法。——教学有法与教无定法的辩证统一（1）一般知识教学案例“分子间的相互作用力”　　有知识（命题），有规律（定性，意义也不是很重大），关键是建立一个较紧密的结构。　　——着力建构知识结构的问题引导教学法　　知识教学——追求精致、组织和编码教法：避免“满堂灌”的做法，而用“少而精”的讲授，围绕知识结构的建构提出问题。要求：教师不仅要了解学生原有的知识结构，研制适合学生水平的“理想知识结构”作为教学目标，还要采用适合“有意义接受学习”的教学模式。（2）物理模型（表象+规律）教学案例：“平抛运动”教学过程：（1）充分感知现象，在此基础上进行大致分类。第一步是观看飞机投弹的录像，观察水平管子中射出水流的运动，观察桌面上滚下的小球的运动，观察水平抛出的纸飞机的运动。(既有正例,又有反例)第二步是区分类别，将值得一起研究的运动归为一类。（2）求同寻异。对归在一起的几种运动进行分析，既找不同点，又寻相同点。例如不同点为：运动速度不同，物体大小和质量不同，下落高度不同，所受重力不同，所受空气阻力不同等，相同点均为曲线运动，轨迹相似，初速度均水平。（渗透了多角度分析的思想方法）（3）运用理想化方法，忽略次要因素，重新认识相同点。例如，前述几种运动中空气阻力是次要因素，将其忽略。（4）寻找模型本质上的共同点。忽略空气阻力以后，从运动和力这一层面我们可以找到初速度方向水平，只受重力作用，加速度均为g这些相同点，从功与能角度，我们可以找到在运动过程中只有重力做功，机械能守恒这些相同点。（5）综合表象。平抛运动与自由落体，平抛运动与水平匀速运动，频闪照片等。最后舍弃具体细节特征,概括形成反映平抛运动这一运动模型本质特征的表象。例如，虽然物体有大有小，重力有大有小，但重力加速度不变，虽然初速度有大有小，下落高度不同，这些可以影响轨迹的长短和形状，但运动的性质仍然相同。（6）研究模型遵循的规律。平抛运动的速度公式，位移公式等。（7）运用模型解决实际问题。知识结构的建构过程(知识命题的提取过程)开始阶段：①平抛运动初速度方向水平；②平抛运动为曲线运动；理想化后：③平抛运动只受重力作用；④平抛运动加速度为g；⑤平抛运动只有重力做功，机械能守恒；综合表象后：⑥平抛运动在竖直方向作自由落体运动；⑦平抛运动在水平方向作匀速直线运动；研究模型遵循的规律后：⑧平抛运动物体的下落时间只由高度决定；⑨物体运动的轨迹为抛物线。表象建立的过程图1图2图3思考：如何将上述知识与表象的建构有机结合？教师要具有提取知识与表象建构的意识①在观察演示实验和录像的基础上，提取关于平抛运动的初步知识。②在对实际过程理想化后，寻找模型本质上的共同点（可从运动和力及从功与能角度寻找相同点）进一步提取关于平抛运动的知识。③（理论分析——猜想——实验验证）演示平抛运动与自由落体运动等时性实验，让学生描述这两种运动的情景，绘出平抛小球和自由落体小球每隔1/ns（例如１/10s）所在位置的变化图，即想象每隔１/ns闪光一次所拍得的照片是什么样子，请两位同学在黑板上绘出来，让全体同学评议、修改、补充，直到得出满意的结果，如前面图1所示。④（理论分析——猜想——实验验证）演示平抛运动与水平匀速运动等时性实验，让学生描述并绘出“闪光照片”图，经全体同学评议、修改和补充，得出较满意的图像（如前图2）从而建立起揭示平抛运动在水平方向上的位置如何变化的物理表象──反映平抛运动水平方向特征的典型表象。⑤引导学生将两种典型表象交织，融合在一起，形成概括平抛运动本质属性的表象表征（如前图3所示）。⑥在综合表征及建立模型后，引导学生继续提取命题。⑦引导学生运用抽象思维方法研究平抛运动的基本规律，如推导水平位移公式；下落位移公式，推导、计算平抛运动速度大小和方向的公式等，并要求学生提取有关命题。（3）难点概念教学案例“加速度”青年教师在加速度概念建立过程中存在的主要问题是什么？用定义性概念学习的方法。——加速度是反映速度变化快慢的物理量，a=Δv/Δt。若提问“什么是加速度？”学生可能只是重复定义，而根本不知道概念含义。定义性概念学习只适用于简单概念（如气体压强，气体体积等）在“困难概念”教学中我们不能用学生能否陈述概念定义来判断学生是否习得了。概念习得过程的过于简化，使学生对概念的理解，往往是在以后的练习、运用中获取。这样一种学习方法，使得学主在还没有抓住物理概念的本质时，就去应用，增加了学习负担，同时也不一定能够保证通过“尝试错误”习得的概念是否达到了真正理解其本质的程度。（难点）概念教学模式（具体）（抽象）（具体）（消化）（活化）思考：框图的三个层面表述了什么？建构过程这么复杂的目的是什么？创设情景抽象加工巩固深化感知 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 形成表象分析比较抽象概括变式迁移完善结构（1）创设情景提出课题给出下表所列数据，要求学生对照分析火车、卡车与轿车的运动情况。（也可先用录像:生活中的典型事例——人与摩托车、轿车比赛，谁快？后给出数据.）------1．53．55．57．59．5轿车------4．83．62．41．20卡车------0．80．60．40．20火车------43210t/sv(m/s)研究对象三者都作变速运动，且速度变化均匀，故为匀变速运动。同时还可看出，它们的速度变化的快慢不尽相同：轿车变化最快，卡车次之，火车变化最慢。如何来描述物体的速度变化的快慢呢？（还可以设置速度变化相同，而时间不同的表格）（2）实验观察，比较分析学生分组实验：让小车从平板上端由静止滑下，改变平板倾角，仔细观察小车的运动情况。通过比较，学生发现：随着倾角的增大，小车初、末速度的变化量（Δv）增大，运动时间（Δt）变小，相应地，小车的速度变化也就越快。思考：为什么还要学生进行分组实验?提供加速度的另一表象（高于生活情景的实验方法：控制条件，预想——结果比较，）有利于学生通过表象的比较，把握本质特征。（3）联想类比，概括定义联想速度的定义v=Δx/Δt，对照上表数据，可知这种想法有理，因为各组的比值Δv/Δt均为不变的常数（不变往往寓有规律性），学生还进一步发现，各比值大小正好与物体速度变化的快慢一致。于是我们就可用此比值来描述物体速度变化的快慢，并将其定义为加速度，既a=Δv/Δt。（4）纳入知识结构对有关加速度的理解、表述、单位意义的各种不同说法、表示进行辨别，建立与加速度概念有关的其它概念之间的联系。引导对加速度与速度、速度变化大小、速度变化快慢（速度变化率）之间进行区别与联系。（5）完善结构、强化、活化结构（习题练习——具体题目略）通过概念变式练习使学生对概念的提取和运用逐步达到自动化。（4）难点规律的教学案例1“曲线运动速度方向的确定”确定曲线运动速度方向容易吗？青年教师常常认为：曲线运动的速度方向就是轨迹的切线方向。这一结论太简单，直接告知就行。新课程由于先讲“机械能及其守恒定律”，后讲“曲线运动”，杭外的一位教师告诉我：在分析摆线拉力是否对小球做功时，学生就碰到了困难——不能确定速度方向——圆周运动况且如此，一般的曲线运动速度方向呢？列举曲线运动事例后问：曲线运动速度方向如何根据典型事实的猜想简洁的理论分析：瞬时速度的方向跟曲线相切形成结论：速度方向为沿曲线在该点的切线方向设计：在画有自行车简图的纸上添加挡泥板实验和理论的求证结论体验应用视频演示：砂轮磨刀实验：红水沿切线方向飞出视频动画：显示速度方向的飞镖、飞机或车灯光实验：小球脱离任意曲线轨道后的运动轨迹案例2：牛顿第三定律——仅仅让两个弹簧秤拉一下？设计不同力（电、磁、固、液、气），不同运动形式的情景体会：重视过程的方法是为了建立的知识结构更稳定、更丰满。案例3：简谐运动的图象学生理解简谐运动的图象容易吗？你是如何设计该节教学的？1.匀速直线运动的x—t图，（根据运动作出）2.往复匀速直线运动的x—t图，（理解运动与图象对应关系）3.简谐运动的图象（先猜想，比划，后沙摆实验，两种图线比较。）沙摆实验：（先不拉——与学生的猜想不符，更深刻地理解t轴，后加速度（条件），最后匀速）这种教学在比较中深化了对知识理解，有利于知识结构的稳定（5）物理器件教学传统教法——“介绍结构，讲解原理”可能造成教师呆板地讲、学生被动地听的局面．学生所获得的也只是些静态的知识（现成结论），而那些蕴含于研究过程中的动态知识（科学方法等），却得不到应有的开发．——缺少思维（缺少解决问题策略性知识提取）。启发：物理器件教学的设计教学模式：初步器件——分析存在问题——提出改进措施——分析存在问题——提出改进措施——（充满思维与方法——有利于提取解决问题的策略性知识）案例1:回旋加速器（物理器件，比模型更实际（复杂））1.用图1这种方法加速粒子，获得的能量不够大，只能达到几十万至几兆电子伏．请同学们想一想，如何突破电压限制，使带电粒子获得更大的能量呢？2.我想是否可以再加几个电场，让带电粒子逐一通过它们．（教师根据学生回答，在图1上改画成图2）3.仔细分析一下它的可行性：按图2所示的 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 ，真的能实现多级加速吗？——在相邻两级加速电场的中间，还夹着一个反向电场，当带电粒子通过它们时，将会受到阻碍作用．4.用金属圆筒代替原来的极板．（在图2上改画成图3）这样，既可以在金属圆筒的间隙处形成加速电场，又使得圆筒内部的场强为零，从而消除了减速电场的不利影响．5.再让我们讨论一下电源．为了简化装置，我们可用一个公用电源来提供各级的加速电压．（在图3上改画成图4）6.若电源的极性保持恒定（例如始终A正B负），你认为这个粒子能够“一路顺风”，不断加速吗？——为了实现带电粒子的多级加速，应该采用交变电源7.电源极性的变化还必须与粒子的运动配合默契，步调一致，即要满足同步条件，这是确保加速器正常工作的关键所在．那么，如何做到这一点呢？8.(1)如要保证同步，电源频率应该越来越高才行．(2)当电源频率恒定时，也有可能满足同步条件，只要使得金属圆筒的长度随着粒子速度的增大而相应地加长就行了．9.刚才讨论的这类加速器，人们通常称之为直线加速器．例如北京正负电子对撞机的注入器部分，就是一个全长200多米的直线加速器．这类加速器固然有其优点，但它的设备一字儿排开，往往显得拖沓冗长．我们能否寻找一种既可使带电粒子实现多级加速，又不必增加设备长度的方法呢？10.如果只用一个电场，带电粒子经过加速后还会再次返回，那就好了．……用什么方法能使粒子自动返回呢？……生：（豁然开朗）外加磁场！利用带电粒子在匀强磁场中作圆周运动的特点，可使它重返电场，再次加速．案例2:变压器传统的教学方法:（比较适合中等及以下的学生）1.观察变压器结构,画出示意图,定义名称2.解释变压器的工作原理3.解释铁芯的作用4.抽象出理想变压器条件5.研究变压器规律特点:高效,关注知识目标（是什么和对外怎么办的知识的落实,不关注创新意识的培养和创新过程中需要的策略性知识.从知识结构角度考虑：变压器的工作原理（电磁感应），变压器的变压规律（电压，电流，功率），理想变压器的条件，变压器与分压器的区别。从情感、态度角度考虑：学生学习动机的激发，（问题总是激发学生学习动机的最好方法）变压器的有用性。从过程、方法角度考虑：学生思维发生与发展过程，人类对变压器的研究过程中的思维方法。问题情景：电源电压为16V，如何让2.5V的小灯泡发光?基于已学知识：变阻器分压基于生活经验：变压器实验探究所需器材变压器方案的原理及条件：电磁感应，交流（理论分析）变阻器方法的缺点与局限：能耗，不能升压实验探究，存在问题分析原因，提出解决方案建立理想变压器模型研究理想变压器的规律电压与匝数关系演绎法：应用能量守恒，推出电流与匝数关系归纳法：变压器的能量转化与守恒变压器基本模型的拓展变压器的应用２.关于习题教学基本观点:习题教学不是为了做题不同阶段的习题教学目标完全不同初级的习题教学目标是为了巩固概念和规律高级的习题教学是问题教学,教学目标是为了提取对以后解决问题有用的方法和策略解决问题有用的方法和策略提取以后,还需要通过对应的练习进行巩固(1)对新课习题设计功能的思考1.巩固通过对建构的主要知识的复述、转化和具体应用，达到巩固、活化、深化所学知识的目的。2.建构对于次要知识，并不一定需要通过精细的建构，可通过解答一系列有序的问题，从各个方面全面理解某一知识，完善对知识的建构。3.检测发现学习和教学中的缺陷（包括知识和其他学习素质的缺陷），实现对学习和教学的反馈。启发：只讲不练的教学是不完善的教学（学生建构的知识结构不完善，不精细），精讲多练的教学有利于建立良好的知识结构。新课的练习不以综合练习为主，而应围绕知识点的稳定与丰富为目标。(2)不同教学阶段习题设计（知识建构）的目的基本素质·审题、表达、审视答案等基本能力理解·对某知识的全面、抽象理解·抽象知识和具体情景的转化综合·多知识点联合解决问题高考（三）高考（二）高考（一）新课习题教学的目的☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆○☆☆☆☆●不少老师反思：高考前两个月做的都是无用功(只关心对错,或仍停留在解题过程(规律运用),没有提取与综合能力提升相关有知识)，反映了习题教学目的无序所带来的后果。●目的的有序性是高效教学的前提，只有分步侧重才能达到能力的“全面”和“深化”。《2005年高考理综Ⅰ》第21题如图所示，绝热隔板K把绝热的气缸分隔成体积相等的两部分，K与气缸壁的接触是光滑的。两部分中分别盛有相同质量、相同温度的同种气体a和b。气体分子之间相互作用势能可忽略。现通过电热丝对气体a加热一段时间后，a、b各自达到新的平衡A.a的体积增大了，压强变小了B.b的温度升高了C.加热后a的分子热运动比b的分子热运动更激烈D.a增加的内能大于b增加的内能abK两部分分别盛有相同质量、相同温度的同种气体a和b。对气体a加热一段时间后，a、b各自达到新的平衡A.a体积增大了，压强变小了B.b的温度升高了C.加热后a的分子热运动比b更激烈D.a增加的内能大于b增加的解答步骤：●a加热后若体积不变则压强比b大，因而活塞向右移动。（气体定律）●平衡后a、b压强相等。（平衡条件）●活塞对b做功导致b内能增大，温度升高。（热力学第一定律）●b温度升高、体积缩小导致b的压强增大。（气体定律）●a、b初体积相等，a末体积比b大，压强相等，故a温度比b高（气体定律）●a的温度升高比b多，a增加的内能比b多。（内能的概念）本题只有一小部分内容涉及热力学第一定律问题，学生的思维活动主要围绕着综合运用气体定律的知识来进行，如果把它作为热力学第一定律新课后的练习题，本题对学生全面理解、巩固热力学第一定律起到一定的干扰作用。abK两部分分别盛有相同质量、相同温度的同种气体a和b。对气体a加热一段时间后，a、b各自达到新的平衡A.a体积增大了，压强变小了B.b的温度升高了C.加热后a的分子热运动比b更激烈D.a增加的内能大于b增加的解答步骤：●a加热后若体积不变则压强比b大，因而活塞向右移动。（气体定律）●平衡后a、b压强相等。（平衡条件）●活塞对b做功导致b内能增大，温度升高。（热力学第一定律）●b温度升高、体积缩小导致b的压强增大。（气体定律）●a、b初体积相等，a末体积比b大，压强相等，故a温度比b高（气体定律）●a的温度升高比b多，a增加的内能比b多。（内能的概念）abK热力学第一定律新课后有许多需要巩固的知识：例如对公式中三个量相互制约关系的理解；Q、ΔE正负号的物理含义及相关情景；W正负号的过程表现；热力学第一定律现象的解释；生活中机械能和内能转换的估（计）算等等。“一步到位”将对以上知识的巩固造成冲击。(该出手时就出手,该什么时候做就什么时候做——把握时机是一种智慧.)问题：一个量程为5V的电压表，内阻大约是几千欧，如何比较精确地测定其内阻？可选择器材：多量程电流表一个，量程有1A，100mA，10mA，1mA；电阻箱一个，最大电阻9999Ω，最小改变量1Ω；滑动变阻器一个，最大阻值50Ω，额定电流1.5A；蓄电池一个，电动势6V；开关，导线若干。(3)物理问题教学案例1——提取解决问题的策略知识，完善学生的知识结构方法1：伏安法问题：伏特表和安培表能串联接入电路吗？伏特表能读出自身两端的电压吗？电路设计关键:电表模型的正确关于电表的知识结构初中水平模型:电表是测量工具(理想化——内阻为零或无穷大）高中新课水平模型：电表是测量工具（考虑内阻）高中复习课水平模型：电表是聪明的电阻（能显示自身的电流或电压）对于教学设计的启示：如果学生已经有了良好的知识结构，此种设计方案一般学生可以自行提出。VA方法2：替代法VA电路设计关键:关于电阻箱陈述性知识的确切表述与替代方法关于电阻的知识结构固定电阻可变电阻（变阻器，电阻可变，但精确阻值不知）电阻箱是可变的并且知道自己阻值的电阻对于教学设计的启示：等效替代方法虽然在力的合成时学习过，但一般不容易被提取，需要教师适当提示（如果撤除电压表，换上电阻箱——）。方法3：半偏法电路设计关键:认识到在满足一定电阻关系条件下，并联电阻两端的电压基本不变。这样当伏特表承担电压的一半时，另一半电压只能加在电阻箱上，当然就有RV=R2了！对于教学设计的启示：无论是认识问题的角度与结论（近似方法）对于学生来说要求太高，我们不能要求学生在非常有限的时间里“重演”某一个科学家偶然想到（缺少思维发展线索）的某一个设计方案。因此，半偏法的教学不可能让学生自主设计（探究），只能解读（也可以用启发、提问）。VR2R1ABPV’例1:如图所示，一个质量为m的小球被长度为L的轻绳悬挂于O点，开始处于静止状态。现在小球在水平恒力F作用下，从P点开始运动，经过一段时间到达绳子与竖直线成θ的Q位置。关于在这一过程中力F所做功，有如下两种求解方法：方法一：设这一过程中力F所做功为WF，根据动能定理，列出：WF-mgL(1-cosθ)=0……①由①解得：WF=mgL(1-cosθ)。方法二：根据做功变式公式W=FlF，这一过程lF=Lsinθ，从而求得这一过程中力F所做功为W=FLsinθ。针对上述两种求法，请你分析评价它们的对错。〖分析与解〗这是一道分析评价题，主要考查同学能否正确运用所学知识和解题方法分析评价两种不同的解法。对于解法一，如果小球到达Q点时速度不为零，即小球在这一过程中(4)物理问题教学案例2——注重问题解决教学时的总结和拓展动能变化量不为零，则①是错误的，实际上力F所做功要比mgL(1-cosθ)大；若小球到达Q点时速度为零，则解法一正确。对于解法二，由于力F是恒力，根据恒力功的公式，不管物体到达Q点速度如何，力F所做功应为W=FLsinθ，因而解法二是正确的。〖总结提高〗（1）求解某个恒力功时，既可以运用恒力功公式，也可以运用动能定理，然而在运用动能定理时，必须明确两个状态物体运动的速度。（2）问题拓展1。若【例】中力F为变力，小球在力F作用下缓慢地运动到达Q点，则在这一过程中力F所做功必须运用动能定理求解，WF=mgL(1-cosθ)，解法一正确。（3）问题拓展2。若【例】中F=mg，试求：小球上升的最大高度。对于拓展问题2，请同学们自已探究解答。（注：正确答案分别为：最大高度hm=L。）。例2:如图所示，光滑斜面固定在水平面上，倾角为θ=30°，斜面高度h=5m。现在斜面底端A有一小球以v0=12m/s的初速度沿着斜面向上运动。试求：（1）小球能否到达斜面顶端？（2）若能，则小球到达斜面顶端的速度为多大？(g=10m/s2)〖分析与解〗对于这个问题，由于小球受到恒力作用，因而可以运用如下两种方法求解：方法一：由牛顿第二定律可知，小球运动的加速度为a=gsin30°=5m/s2。小球向上做初速度为12m/s、加速度为5m/s2的匀减速度运动。假若小球能到达B点，则根据运动学公式，列出：vB2=v02-2aL┉┉①由①结合L=10m，解得：vB=2m/s。vB>0，表明小球能到达斜面顶端。方法二：由于小球在斜面上运动时只受重力做功，因而机械能守恒，令A点为参考平面，根据机械能守恒定律列出：┉┉②由②解得：vB=2m/s，因而小球能到达斜面顶端。〖总结提高〗（1）当物体受到恒力作用，且满足机械能守恒条件时，既可以运用牛顿第二定律结合匀变速运动知识求解，又可以运用机械能守恒定律求解。由于机械能守恒定律只考虑二个状态，简化了解题过程。（2）当物体受到变力作用时，运用牛顿第二定律结合运动学知识解题比较困难，这时只要满足机械能守恒条件，可以运用机械能守恒定律求解问题，这是机械能守恒定律在解答物理问题中的又一优点。（3）拓展问题。如图所示是上海“明珠线”某轻轨车站的设计方案，与站台连接的轨道有一个小坡度，电车进站时要上坡，出站时要下坡，如果坡高h=2m，电车到a点时速度是25.2km／h，此后便切断电动机的电源，如果不考虑电车所受的摩擦力，则：(1)电车到a点电源切断后，能不能冲上站台?(2)如果能冲上去，那么它到达b点时的速度是多大?(g取10m／s2)[提示]对于这个实际这个问题，由于小车受到变力作用，在高中不能运用牛顿第二定律进行求解，但可以运用机械能守恒定律求解这个问题。请同学们自己运用机械能守恒定律解答这个拓展问题。（答案为：小车能冲上站台，到达b点时速度为vb=3m/s）。总结高中物理教学的本质是什么?——构建学生良好的知识结构构建学生良好的知识结构的有用方法是什么？——好的教学设计——好的问题解决训练什么是好的教学设计？不同类型的知识用不同的教学模式（不同知识学习的教学规律）基于学生知识起点,关注学生思维发展(三序合一)注意提取对于解决问题有用的知识（方法，策略）什么是好的问题解决训练？问题解决训练是必须的。解决问题有用的很多策略教师在课堂中讲不全，即便讲全了，没有通过自己的训练也不可能掌握。问题解决在不同阶段有不同目标。新课阶段主要是充实、巩固知识点；复习阶段主要是综合知识，提取方法与策略（不仅仅是对答案和展示正确解法）。对教师的要求是什么？教师应该有好的知识结构（丰富，完整，主次分明的可清晰表述的知识（物理知识，方法知识，策略知识）教师应该有这些知识呈现时机与问题情景的设计（计划）教师有为构建知识所需要的合适的、完备的问题。——这些才是一个教师的“家珍”。教师需要研究，教师需要积累，教师需要设计，教师需要规划，教师需要呈现与提取学生需要听课，学生需要练习，学生需要积累，学生需要总结对于物理学习四层次的解读懂——经历与体验主要（核心）知识结构的构建，更好地理解主要知识，建立稳固的框架会——巩固主要的知识结构，进一步拓展知识结构（练中提取）熟——巩固较为丰富的知识结构，积累高层次的方法、策略性知识巧——运用方法、策略性知识于新的问题情景谢谢大家！