高中物理“问题模型”教学方法初探

培养学生的创新精神与实践能力，创新思维能力的培养是至关重要的。学科教学应能使学生综合运用所学的知识与技能分析、解决实际问题，并能使之迁移和再生，从而培养创新思维能力。

在高中物理教学中，“问题模型”的教学，有利用于培养学生的创新思维能力。“问题模型”的教学就是从依托基础知识与基本技能为出发点，提取问题模型，进而拓展思维空间三个环节上组织教学，教师通过学生的反馈适时调整优化，以提高学生创新思维能力为目标的教学。

一、依托基础知识与基本技能

物理学科基础知识的建立，应先“过程”后“结果”。所谓“过程”就是基本概念和规律，从问题如何引入到如何建立，在这个过程中采用了哪些物理学的研究方法（如类比法、假设法、等效法、理想化方法等）。“过程”教学看似浪费时间，实质上是“问题模型”建立储备的必要阶段，应该给予高度重视。在“过程”教学的基础上再对概念和规律进行归纳总结，建立概念、规律间的逻辑体系，进而建立主干知识结构。

物理学科基本技能的应用，应突出灵活多变的解题方法。如力学中的整体法和隔离法、数学图像法、移植法、微元法，光学中的逆向法、演绎归纳法、估算法等。掌握这些基本方法能够按照一定规律去实现预期的目标，可使知识有序、有效地得到应用，具备基本的提取“问题模型”的能力。

二、提取“问题模型”

１．从现实生活中提取物理“问题模型”

理论联系实际，学以致用是各学科的教学任务。物理学科更有其自身的特点和意义。在现实的生活、生产中的实际问题可以从理论中找到其模型，这就要有“问题模型”的思想和方法。物理教师一方面应注意观察、收集和整理，将丰富多彩的现实生活中所涉及到的有关物理现象转化为物理问题，让学生分析解决：另一方面也要教育启发学生运用所学知识解释或解决现实生活中的问题，明确物理学与现实生活密切相关。如：商场中电动扶梯、跳水运动员落体运动、人造卫星、电热水器等等。

处理现实生活中的实际问题一般经过：抽取对象——确立假设（建立模型）——解决问题三个环节。“抽取对象”即提取涉及有关物理问题的对象、过程及相关信息；“确立假设（建立模型）”即根据问题提供的有关信息，确立简化或理想化的研究对象和物理场景；“分析解决”即在“确立假设（建立模型）”的基础上寻找物理对象在物理过程中遵循的定量或定性规律（力学、电学、热学、光学、原子物理学）进行分析、求解及检验。

【例1】太阳下山时，某人在其正上方看到一颗地球同步卫星，经过n小时之后，此人就看不到这颗卫星，试求卫星离地面的高度（设地球半径为R）。

抽取对象为：太阳下山——某人正上方看到这颗卫星——地球同步卫星——n小时后看不到这颗卫星；

建立模型如图：

根据以上的物理模型，问题解决如下：

传统物理教学及有关习题往往已给出了“抽取对象”和简化、理想化后的物理对象和场景，而实际生活则需要我们从现实实际中抽象出物理模型，然后加以解决。

２．从高新科技中提取物理“问题模型”

对于一个实际问题，如何建立物理模型，根据物理学的研究和分析的方法去解决问题，这也是许多高新科技发展的基础。近年高考题中出现许多高新科技为背景的试题。

【例2】如图所示，厚度为h，宽度为d的导体板放在垂直于它的磁感强度为B的均匀磁场中，当电流通过导体板时，在导体板的上侧面A和下侧面A′之间会产生电势差，这种现象称为霍尔效应，实验表明，当磁场不太强时，电势差Ｕ、电流I和B的关系为U= ，式中的比例系数Ｋ称为霍尔系数。

设电流I是由电子的定向流动形成的，电子的平均定向速度为v，电量为e，那么，由静电力和洛伦兹力平衡的条件，证明霍尔系数为K= ，其中n代表导体板单位体积中电子的个数。

霍尔效应可解释如下：外部磁场的洛伦兹力使运动的电子聚集在导体板的一侧，在导体板的另一侧会出现多余的正电荷，从而形成横向电场，横向电场对电子施加与洛伦兹力方向相反的静电力，当静电力与洛伦兹力达到平衡时，导体板上下两侧之间就会形成稳定的电势差。

根据题意，建立平衡模型可得 evB；建立电流模型可得，这道题目的问题不难解决。

高新科技中的问题，虽然起点高，但落点低，只要掌握处理问题模型的方法，用高中物理知识是可以解决的。

三、拓展思维空间

对“问题模型”的进一步深化就是要拓展思维空间，学生的思维活跃，创新思维能力才能得到真正的提高。

好教师不是把一堂课演说得让学生提不出问题，而是要启发学生发现问题、提出问题，变传统的教师发问为学生发问。一张图片、一段录像、一道例题、一个演示实验，都可以让学生从某一有关侧面提出问题、提出疑问，教师应巧妙地将问题引导到我们需要解决的物理问题上来。

例如：给出一名宇航员“漂浮”在地球外层空间的照片，根据照片展现的情景提出两个与物理知识有关的问题。（所提的问题可以涉及力学、电磁学、热学、光学、原子物理学等各个部分，只需提出问题，不必作出回答和解释）

学生可提出以下问题：这名“漂浮”在空中的宇航员相对地球是运动还是静止的？此宇航员是否受地球引力作用？此宇航员受力是否平衡？此宇航员背后的天空为什么是黑暗的？等等。

提取“问题模型”后拓展思维空间有多种途径，主要有：

１．创设“变通”情景，拓展思维空间。在习题教学中，“一题多变”的训练就是在提取“问题模型”后拓展思维空间，这样能使知识迁移，形成横向和纵向联系，起到触类旁通的良好效果，从而激发学生的发散性思维。例如：

对【例1】可追问还可求什么？（F向=F重求地球同步卫星处的重力加速度、F向=F引求地球的质量）如果不是地球同步卫星，可有哪些关系式？（F向=F重、F向=F引、F重=F引），已知什么量可求哪些量？从而在人造地球卫星的“问题模型”上拓展思维空间。

对【例2】可追问还可求什么？（达到稳定状态时，导体板上侧面A的电势 下侧面A′的电势（填高于、低于或等于），电子所受的洛伦兹力大小等）如果将电流改为等离子体垂直喷射入磁场，在洛伦兹力作用下发生偏转，正负离子分别偏向两个金属极板，这两个极板间形成电势差，就可以对外电路供电，形成磁流体发电机。从而在磁流体的“问题模型”上拓展思维空间。

２．创设“比较”情景，拓展思维空间。在习题教学中，“一题多解”的训练就是在提取“问题模型”后拓展思维空间，对一个问题要引导学生从多角度、多侧面、多层次地去审视，形成开放性发散思维空间，从中寻找出独特的方案、最佳的方案。

例如在力学部分综合练习中例举子弹水平射入静止于光滑平面上的木块等传统经典题目，让学生分别运用牛顿运动定律、动量定理、动量守恒定律、动能定理、能量转化与守恒定律等多种方法加以求解，通过多种解题思路上的比较，多中择优。

３．创设“交叉”情景，拓展思维空间。建立以学科内综合为主，学科间综合为辅的“交叉”情景，使知识块与知识块之间，方法与方法之间有效地联系与贯通，从而综合运用有关定理或定律分析解决问题，提高综合运用能力。这也是在提取“问题模型”后拓展思维空间的重要途径。

（责任编辑：陈巧云）