基于建构主义的高中物理习题课课堂导入研究

摘要：课堂导入是课堂教学的一个重要环节，它对教学的效果起着重要的作用.习题课是中学物理教学的一种重要的课堂形式，本文在建构主义理论的指导下论述了习题课课堂导入的基本方法.

关键词：高中物理；课堂导入；习题课；建构主义

课堂导入是教师引导学生做好学习新课知识的心理准备、认知准备，并让学生明确教学内容、学习目的、学习方式以及产生学习期待、参与需要的一种教学行为.课堂导入要求教师能迅速创造一种融洽的教学情调和课堂氛围，把学生带进一个与教学任务和教学内容相适应的理想境界.物理习题课是以讲解物理习题为主要内容的教学形式，是高中物理重要的课堂教学形式.在习题课教学中，如何恰当的导入，是学生顺利求解的关键.

建构主义认为，学习是学习者在一定的情境下，在已有知识的基础上，借助他人的帮助，通过意义建构的方式而获得.所要建构的意义是：事物的性质、规律以及事物之间的内在联系.根据这个理论，在习题课导入中，教师可以把学生已有的相关背景知识作为情景，利用已有知识和习题之间的内在联系来建构意义，从而启发学生的思考，在此基础上及时恰当的点拨思路，击中要害，使学生对习题内容所反映的问题的性质、规律以及已有知识和新问题之间的内在联系达到较深刻的理解，为解决问题作好铺垫.结合多年的教学实践，笔者在建构主义的指导下总结出了以下几种导入方法：

1类比导入法

两类不同事物之间某种关系上的相似叫类似，从两类不同事物之间找出某些相似的关系的思维方法，叫类比法.在物理学中，现象、属性、概念、规律、理论和描述手段等涉及的种种关系，都可以是类比的对象，特别是很多内容由于具有相似性，所以遵循相同的物理规律，因而解决问题的思路一样，处理问题的方法和手段一样.运用类比导入法，就是利用这种相似性帮助学生意义建构，从而化难为易，化隐为显，化生疏为熟悉，对启发学生的思路可起到事半功倍的效果.[1]例如比较物体的自由落体运动与带电粒子在匀强电场中的偏转运动可知它们只是加速度不同，其运动规律相似，就可以用类比法去解决.

例1两颗靠得较近的天体叫作双星，它们以两者重心连线上的某点为圆心做匀速圆周运动，因而不至于因引力作用而吸引在一起，以下关于双星的说法中正确的是

A.它们做圆周运动的角速度与其质量成反比

B.它们做圆周运动的线速度与其质量成反比

C.它们所受向心力与其质量成反比

D.它们做圆周运动的半径与其质量成反比

对于双星，初学者是比较陌生的，在求解之前可以借助已经学过的圆周运动的经典问题――轻杆模型作类比.如图1所示，长为L的轻杆，两端各连接一个小球，使它们以轻杆中点为轴在光滑水平面内做匀速圆周运动.

这个问题学生是熟悉的，两小球在运动时有相等的向心力，即杆的弹力，有相等的角速度和周期.经过轻杆模型的类比导入，学生就在思维上迅速完成了利用已有知识对新问题的意义建构过程，使陌生的双星问题变成了熟悉的面孔，这样思考起来就得心应手，很容易得到答案.

2悖论导入法

所谓悖论，就是一种逻辑矛盾，它指的是从某一前提出发推出两个在逻辑上自相矛盾的结论，或从某一理论中推出的命题与已有的科学原理产生逻辑矛盾.[2]在习题课教学中创设悖论情境能使建构的意义具有新奇性、不和谐性，能打破学生的原有认知水平，从而使其产生好奇心和求知欲.

例2如D2所示，质量为m=2kg的小球系在轻质弹簧的一端，另一端固定在悬点O处，将弹簧拉至水平位置A处，且弹簧处于自然状态，弹簧的原长OA=03m；然后小球由静止释放，小球到达距O点下方h=05m处的B点时速度为VB=2m/s， 取g=10m/s2.求弹簧的劲度系数k.

这个问题学生很容易用竖直平面内的圆周运动知识去解决，即在最低点合力提供向心力，结合这点，教师可以先给出求解：

在B点，弹簧形变量x=05m-03m=02m

所以kx-mg=mV2B/h

得到k=180N/m

然后引出悖论：

若k=180N/m，则在B点弹簧的弹性势能为

Ep=12kx2=36J

而根据动能定理，设从A到B弹簧做功W，则

mgh+W=12mV2B-0

可得：W=-6J

也就是说弹簧做功-6J，即在B点时弹性势能应为6J.

问题出现了，到底是36J还是6J？

悖论的抛出，犹如一锤敲在学生的心上，它就像磁石一样把学生吸住，学生的好奇心和求知欲被激发了出来，他们就会积极思考正确的解法.经过上述过程就可将学生的思维轻松地导入到问题的正确解法的求解上去.

正确解法：

用动能定理：设从A到B弹簧做功W，则

mgh+W=12mV2B-0

可得： W=-6J

也就是说B点弹簧的弹性势能为6J

即Ep=12kx2=6J

得到k=300N/m.

最后，分析悖论产生的原因：

小球在下落过程中，其轨迹不是圆周，其运动不是圆周运动，而是向心运动.因此在最低点时合外力不等于向心力，合外力的法向分量才等于向心力，所以用kx-mg=mV2B/h求解是错误的.

3问题诱导导入法

问题诱导法是指对于难度较大的综合性习题，按照题意设置若干由简单到复杂的问题，通过这些问题的诱导将学生的思维由低到高一步步引向高峰，而这一步步诱导的过程就是一次次意义建构的过程，通过若干次的意义建构，使学生找出解题的切入点，从而突破难点.

例3有三根长度皆为l=100m的不可伸长的绝缘轻线，其中两根的一端固定在天花板上的O点，

另一端分别拴有质量皆为m=100×10-2 kg的带电小球A和B，它们的电量分别为-q和+q，q=100×10-7C.A、B之间用第三根线连接起来.空间中存在大小为E=100×106 N/C的匀强电场，场强方向沿水平向右，平衡时A、B球的位置如图3所示. 现将O、B之间的线烧断，由于有空气阻力，A、B球最后会达到新的平衡位置.求最后两球达到新的平衡位置时，线OA和AB与竖直方向的夹角分别为多少？（不计两小球间相互作用的静电力，g=10m/s2）

本题以电场中两个带电小球的运动命题，涉及的知识有：共点力平衡、电场力大小及方向等，解题涉及正交分解法、整体法和隔离法，是一道学科内综合题，全面考查学生综合分析能力、推理判断能力和运用数学工具解题的能力.考虑到问题的综合性，可给学生创设以下问题一步步的诱导.

问题1： 两个带电小球所受重力和电场力有何特点及关系？

分析：均楹懔Γ大小相等.

问题2： 题中涉及几个物理状态和物理过程？

分析：两个状态、一个过程.

问题3： 题中“有空气阻力”发生在什么时候？平衡时存在空气阻力吗？

分析：小球在运动时才受空气阻力，平衡时不存在空气阻力.

问题4： 你能判断出新的平衡状态的情景吗？能做出说明或论证吗？

分析：以两球为整体，根据竖直方向受力确定OA线必竖直，再隔离B球， 根据重力和电场力的关系确定出AB线与竖直方向的夹角.

前三个问题情景挖掘了隐含条件（重力和电场力大小相等），解决了疑点（空气阻力的存在不影响平衡时的受力），暗示了解题关键（新的平衡状态的确定），为第四个问题做好了铺垫.这四个问题的创设，帮助学生建立了正确的物理状态、物理过程、物理情景，明确了问题考查的知识方向，从而完成了对问题的意义建构过程，为最后顺利求解扫清了所有的障碍.通过问题诱导，既引导了学生积极思考又培养了学生能力，而且使学生掌握了审题方法，对巩固知识、培养创新能力均起到了积极的作用.

4层层拔高导入法

层层拔高法是指根据学生的知识储备和思维习惯，把比较复杂或难以理解的问题由浅入深设置成几个层次的问题，这几个层次的问题就像几个台阶，连接了平地与高台，使学生能够一步一步到达高处，学生每跨一个台阶就可完成对问题的一次意义建构，避免了学生望“高”兴叹的无奈.

例如在能量的习题讲解中，经常需要补充一对滑动摩擦力做功与系统内能增加的关系，即Q=FfL相对这是一个难点，学生不容易掌握，可以设置以下三个层次的问题进行.

第一层：质量为m的物体在水平地面上从A点向右滑动，停在B点.已知物体在A点的速度为v，物体与地面的动摩擦因数为μ，试分析物体从A到B的过程中摩擦力做了多少功？什么能量发生了变化，变化了多少？他们之间有什么关系？

第二层：质量为m1的物体A在木板B的左端，B静止在光滑水平面上，B的质量为m2，A、B间的动摩擦因数为μ现给A物体一个水平向右的瞬时速度v0，二者最终以共同的速度v向右运动，此时物体A距木板左端距离为d.试分析从开始到二者以共同速度运动的过程中摩擦力对两物体各做了多少功？能量是怎么变化的，变化了多少？

第三层：在上面问题中，摩擦力对两个物体做功之和是多少？系统的什么能减少了？什么能增加了？能得到什么结论？

第一层问题的对象是一个物体，第二个问题的对象是两个物体，但解决的方法与第一个问题相同，只是复杂性有所提升，而有了前两层的铺垫，第三层的问题只是总结.这样三层问题的设置，由浅入深，层层拔高，通过使学生全面思考摩擦力做功的各种情况和对应的能量转化情况，分层次完成了一对滑动摩擦力做功与系统内能增加的意义建构过程，这就使得当问题最终解决后学生对一对滑动摩擦力做功与系统内能增加的关系有了全面而深刻的认识.需要注意的是，设置问题的梯度要合适，这样才能使学生意义建构的过程顺畅而有效.

参考文献：

[1]胡本林，徐金永浅议类比法在物理有效教学中的应用[J].中学物理， 2012（10），16-17

[2]黄国龙在悖论教学中实施情感态度价值观教学中学物理教学参考[J]. 2013（4），14-17