基于提高学生问题解决能力的教学设计与实践研究

冯晨

一、依托优学向上互动平台，营造开放互动的教学情景

随着信息技术的日益发展，学生的学习方式不光是课堂上的学习，学生解决问题需要思考的时间，而课堂上的时间有限，不能让学生进行充分的思考。本节课通过网络技术（优学向上互动平台）引导全体学生课堂之外的学习参与。

课前在平台布置了三个开放性任务：

1.用实例或者现象说明物体在液体中受浮力

2.猜想浮力大小的影响因素，并说出你猜想的依据

3.利用老师提供的弹簧测力计和生活中的物品，通过实验验证自己的猜想是否正确。

学生调动原有的学习认知，利用生活中常见的物品，完成老师发布的任务，在亲身实践中提高自身的问题解决能力。

对于学生反馈到平台的信息，有两方面应用，第一教师第一可以从中准确了解学生的原有认知以及思维的障碍点，第二可以将反馈信息作为课堂的教学资源，在课上播放，让其他同学依照科学探究的标准对其进行评价以及提出改进意见，学生之间形成互动研讨，提高学生的解决问题能力。

二、依托点阵笔，对学生做到及时反馈评价

课堂上教师布置了这样两个任务：

1.运用受力分析的方法，用G和F示表示出F浮的大小？

2.设计实验，探究物体浸没前，浮力与物体浸在液体中的深度是否有关？

这两项任务都需要学生在学案上写出分析过程以及画图，这样就可以将学生的思维过程进行外显，老师可以通过反馈到学案上的信息，清楚把握住学生在解决问题过程中，存在哪些不足之处。点阵笔可以将全班学生们所有填写在学案上的信息同步传到教师电脑端，教师可以及时了解全班所有学生的学习掌握情况，做到及时反馈。

在最后的课堂检测环节，點阵笔可以自动统计全班每道题的错误率以及每位同学的错题题号。

三、注重运用数学方法解决物理问题

物理和数学是密不可分的两个学科，爱因斯坦曾说：“我们对于自然现象的理解，必须要以高深的数学作为基础”。 抛开数学单纯地解决物理问题是很困难的。

在学生利用弹簧材探究出在水中会下沉的物体也受到浮力后，教师提问：如何用G和F示表示出F浮的大小，引导学生画出受力分析图，建立物理模型，根据力和运动相关知识，写出平衡方程，将这个物理问题转化为数学问题，通过数学运算表示出F浮大小。

在探究浮力产生的原因环节，通过实验现象清晰的反映出浸在液体中的物体，侧面压力相等，下表面压力大于上表面压力。在这里进行追问：同学们分析下出现这种现象的原因。引导学生建立一个边长为L的立方体位于水面下h 深处的物理模型，如图所示。运用液体压强公式P=ρgh，表示出各个表面压强大小，通过比较各个表面的深度关系，得出各个表面的压强的大小关系，再依据F=PS，得出各个表面的压力大小关系，从而得出浮力产生的原因。在这个过程用运用了数学的方程以及不等式相关知识。

四、注重运用物理实验解决物理问题

物理是一门以实验为基础的学科，物理问题的解决离不开实验。本节课设计了如下几个实验：

1.探究在水中会下沉的物体是否受到浮力？学生设计出将物体浸在水中，发现了测力计示数减小了的现象，得出在水中会下沉的物体也受到浮力，如图2所示。

2.我们如何通过一个实验，直观的反映出物体在水中各个表面所受压力的情况呢？学生们联想探究液体压强规律的实验，设计出了将一个矩形框架，各表面套上橡皮膜方法，通过橡皮膜的凹陷程度反映出各表面压强的受到压强以及压力的大小关系，如图3所示。还有的同学想到将物体表面换成微小压强的探头，然后通过U形管高度差反映出各表面压强大小以及压力的关系。学生们在这里想到了不同的解决方法，培养了发散思维。教师在这里运用现代传感器技术，设计了一个实验。一个长方体，两个表面分别有一个液体压强传感器的探头，它们可以直接测出两个表面水的压强的大小，分别显示在两个仪表盘上，单位是千帕，如图4所示。通过数字实验，给学生提供创新实验方式，开拓视野。

3.探究物体在浸没前，浮力与物体浸在液体中的深度是否有关？学生们设计出将通过一个长方体横放浸没一半和竖着放浸没一半的实验方法，发现两次测力计示数一样，得出浮力不变。得出物体在浸没前，浮力与物体浸在液体中的深度无关的实验结论。

五、注重问题情境设置

提高学生问题的解决能力首要是让学生学会发现问题，而问题的提出离不开老师的情境设置。有意义的学习活动总是凭借一定的教学情境来实施的，学生对知识的感悟，乃至素养的提升也只有在与情境的活动中才能达成。

在探究浮力的产生原因环节，我设置了这样的问题情境。将两个乒乓球放入瓶中，往瓶中倒水，发现一个乒乓球浮起来，一个浮不起来，如图5（a）所示，堵住瓶口底部的乒乓球向上浮起，如图5（b）所示。引导学生提出问题：为什么刚开始的底部的乒乓球无法浮起，堵住瓶口后就浮起来了？浮力是如何产生的？浮力与液体对物体的压力有何关系？

如图5（a）       如图5（b）

在探究浮力大小的影响因素环节，设置了这样的生活问题情境。不会有用的人，在河水中会下沉溺水，而在死海中，可以很轻松的浮在水面上。引发学生提出问题：浮力大小与液体密度有关吗？浮力的大小还与哪些因素有关？

通过情景引出问题后，通过问题引导学生进行科学探究，通过探究实验形成结论，应用结论解决问题。