高中物理习题详解文案的编制——以2022年高考湖南卷第14题为例.pdf
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1、2023年第9 期物理教学探讨Vol.41 No.9高中物理习题详解文案的编制以2 0 2 2 年高考湖南卷第1 4 题为例李峰重庆求精中学,重庆4 0 0 0 1 5摘要:结合教学实际,以2 0 2 2 年高考湖南卷第1 4 题为例,详细介绍了以学情诊断为基础,以思维显化为关键,以推理建模为核心,以拓展变式为辅助的习题详解文案编制。通过详解文案中审题、建模、表示、计算等关键要素的处理,解决学生懂而不会、会而不对、对而不全、全而不美的问题。同时也为教师在有限课堂教学时间中处理情境多变、过程复杂、计算繁琐的习题提供教学参考。关键词:学情诊断;思维显化;推理建模;拓展变式中图分类号:G633.71
2、问题的提出习题教学是物理教学的关键环节,是形成物理观念、培养科学思维最为有效的方式和手段。然而,课堂教学中却普遍存在高速而压缩化的课堂教学进度与缓慢而复杂的学生学习历程的落差,习题教学中的问题主要体现在以下方面:(1)从教学目标的角度看,教师以习题解答的过程为要点,而忽略了习题对概念建构、知识关联、能力培养的显性作用。教师缺乏对学生学习需求的分析,弱化了习题对培养学生理解能力、推理论证、模型建构、科学探究及创新思维等方面的功能。(2)从教学内容的角度看,教师较为注重对习题的过程分析,而对学生如何将物理情境转化为物理问题,再将物理问题转化为数学问题的思维显化过程不够重视,对习题的总结、归纳、提炼
3、不够,很难实现举一反三、触类旁通的目的。(3)从教学进度的角度看,教师较为注重习题讲解的完成度,而学生的思维进度往往较为滞后,很容易出现教师讲授与学生学习进度不相匹配,导致学习任务的跳跃式过程,容易形成学生思维上的堵点和阻点。收稿日期:2 0 2 3-0 3-2 9基金项目:重庆市渝中区教育科学“十三五”规划2 0 1 9 年度课题“核心素养导向下普通高中物理教科书做一做栏目的运用研究”(2 0 1 9-1 4);重庆市渝中区教育科学“十四五”规划2 0 2 1 年度课题“基于双新背景下的高中物理新教材情境化习题的应用研究”(2 0 2 1-YB-03)。作者简介:李峰(1 9 8 5-),男
4、,中学高级教师,主要从事高中物理教学工作。-42-文献标识码:A文章编号:1 0 0 3-6 1 4 8(2 0 2 3)9-0 0 4 2-6(4)从教学设计的角度看,教师往往以自我教学经验为中心,较少从促进学生的学习角度上进行学习设计,使得学生学习过程中形成大量的“不懂或不理解”的“夹生”,导致学生陷人无法解决、不能突破、无法澄清的学习困境。(5)从教学效果的角度看,习题教学主要以教师的讲授为主,学生很难对解答过程进行复盘,更谈不上课后进行自我的巩固和复习,特别是当参考答案和教师讲授不一致时,更容易导致学生陷人“迷思”。长此以往,学生会缺乏解决问题的能力和信心。2习题详解文案的编制习题详解
5、文案是在充分了解学生学情的基础上,结合教学实际,编制学生能够“看得懂”“跟得上”“用得来”的习题教学案。其显著特征是将习题解答的“隐性”思维过程通过文字说明、公式表达等“显性”呈现出来,帮助学生明确如何进行信息提取、模型建构、逻辑推理和数学表达。通过审题、建模、表示、计算等关键要素的处理,帮助学生厘清习题的难点及易错点,形成相应的解答规范和通解通法。利用变式训练和拓展练习,帮助学生完成思维进阶,形成对此类型题目的深度Vol.41 No.9认知和理解。2.1基于学情诊断,强化需求把握学情诊断是习题详解文案编制的基础。常用的方式为调查访谈、课堂反馈及作业批改。从教学实际看,造成学生习题解答懂而不会
6、、会而不对、对而不全、全而不美的原因主要有以下两方面:(1)学科知识方面:知识遗忘,知识碎片化或概念规律理解不深;(2)素养能力方面:不能有效进行题目信息对条过问情境图像模型条件规律规范准合简迅主要存在的问题象件程题抽象辩析关联转化应用表达确理洁速物理教学探讨提取,不能基于真实的情境建构物理模型,学科逻辑思维不够严密,计算能力、表达能力欠缺。而要真实把握学习需求,还需要基于精准数据的学情分析,从2 0 2 2 年湖南卷第1 4 题年级测试结果来看,0 5 分占比为7 0.5%,5 1 0 分占比为2 4.5 5%,1 0 1 5 分占比为4.9 5%。结合审题、建模、表示、计算等解题要素,设计
7、调查问卷如表1所示。对应的数据统计表如图1 所示。表1 习题学情诊断分析表审题建模2023年第9 期表示计算简要描述习题解答过程中遇到的难点和阻点70605024030对象20100通过数据分析,审题要素中存在问题占比最高的为过程分析,有5 6.5%的学生不能有效建立过程联系;在建模要素中,有5 2.7%的学生无法将真实情境抽象成物理问题,有6 1.1%的学生无法关联对应的物理模型;在表示要素中,有4 8.9%的学生不能将文字条件转化为数学条件,有5 1.9%的学生在运用运动学公式或功能关系公式中出现错误或疏漏;在计算要素中,有4 9.6%的学生不能有效进行等比数列的递推运算,而有6 2.6%
8、的学生在解答过程中不能有效地进行多字母未知量的代换,导致浪费了大量的计算时间。而学生普遍对“N次拍击,每次给大小相等的冲量I和“拍击一次,给NI大小的冲量”是否等效存在困惑,虽然能够感性地认识到碰撞过程模型关联情境过程抽象条件图像辨析间题审题图1 习题学情诊断分析数据统计表中存在能量的损耗,但是没有上升到理性的认迅速条件应用规律转化规范表达建模表示准确简洁合理计算知,存在理解的阻点。2.2注重思维显化,细化推理建模原题呈现:如图2 所示,质量为的篮球从离地H高度处由静止下落,与地面发生一次非弹性碰撞后反弹至离地h的最高处。设篮球在运动过程中所受空气阻力的大小是篮球所受重力的入倍(入为常数,且
9、0),且篮球每次与地H+h面碰撞的碰后速率与碰前速率之比相同,重力加速度大小为g。H图2 题目示意图(1)求篮球与地面碰撞的碰后速率与碰前速率之比;(2)若篮球反弹至最高处h时,运动员对篮球施加一个向下的压力F,使得篮球与地面碰撞-43-手h2023年第9 期一次后恰好反弹至h的高度处,力F随高度的变化如图3 所示,其中ho已知,求F。的大小;个FFo图3 F-y曲线图(3)篮球从H高度处由静止下落后,每次反弹至最高点时,运动员拍击一次篮球(拍击时间极短),瞬间给其一个竖直向下、大小相等的冲量I,经过N次拍击后篮球恰好反弹至H高度处,求冲量I的大小。问题1:题目的已知条件是什么?需要求解的问题
10、是什么?已知篮球质量为m,静止释放高度为H,反弹高度为h,空气阻力为入mg,需要求解碰后和碰前的速率之比,力F的大小,冲量I。的大小。问题2:篮球与地面碰前、碰后的速率如何计算?设篮球与地面碰前的速率为U前,碰后速率为U后,下降过程中的加速度大小为下,上升过程中物理教学探讨冲量1 相当于提供了什么?由于拍击时间极短,重力的冲量可忽略不计,则根据动量定理有I=m,即每拍击一次篮球将给它一个速度U。问题6:第一次拍击后篮球下降的高度hi和反弹上升的高度h如何表示,它们之间存在怎ho样的关系?设第一次拍击后篮球与地面碰前速度为U1,碰后速度为 ku1,则-=2(1-)ghi下,(hui)=(1+入)
11、h2(1+入)gh1上,代人k=1可得(1-)Hhi:=(hH问题7:能否推理得到第二次、第三次.第N次拍击后篮球反弹上升高度和最初下降高度之间的关系?设第二次拍击后篮球与地面碰前速度为U2,碰后速度为kv2,第三次拍击后碰前速度为V3,碰后速度为ku.第N次拍击后碰前速度为N,碰后速度为kun,篮球运动的情境如图4 所示。Vol.41 No.92g(1-入)2的加速度大小为上,根据牛顿第二定律可得mg-Amg=mar,a=(1-)g;mg+mg=ma上,a=(1+)g;hFhN上前=2(1-入)gH,v后=2(1+入)gh;碰后与碰前的速率2之比h=”E=1(1+入)hV前(1-入)H问题3
12、:从力F随高度y的变化关系可求出什么物理量,如何表示?从力F随高度y的变化关系可求出力F所做的功W,根据图像面积可得W=(h-ho)Foo2问题4:如何求F。的大小,选用什么公式或定理?可以利用动能定理,设外力作用后篮球与地面碰前的速率为前,则碰后的速率后=ku前,从外力作用到篮球落地,mgh+W-mgh=1mu前;从21*2篮球落地到反弹到最高点,-mgh-mgh=0-mU后,2联立可得 Fo=2mg(L-)(H-h)h-ho问题5:拍击时间极短如何理解?给篮球的-44-h2Fhifh上OO图4 篮球运动分析则 v,-v=2(1-)gh2下,(kv2)=2(1+入)gh2上,可得h2=h+H
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