試論高中物理教學(xué)中學(xué)生解題能力的培養(yǎng)

【摘 要】文章以教改作為研究背景，圍繞高中物理學(xué)科教學(xué)實(shí)踐，針對學(xué)生解題能力的培養(yǎng)，從物理認(rèn)知結(jié)構(gòu)、思維能力、元認(rèn)知能力、情境分析能力等方面入手展開分析，旨在提升高中物理教學(xué)的有效性，使物理學(xué)習(xí)變成一件輕松的事情。

【關(guān)鍵詞】高中物理;解題能力;培養(yǎng)策略

【中圖分類號(hào)】G633.7? 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A? 【文章編號(hào)】1671-8437（2022）24-0106-03

物理學(xué)科所研究的對象具備客觀性，并不隨著人的意志而轉(zhuǎn)移。高中物理的學(xué)習(xí)難度之所以比較高，不僅僅在于其知識(shí)更具深度和廣度，還在于學(xué)生無法通過感性認(rèn)知達(dá)成學(xué)習(xí)目標(biāo)。在高中物理學(xué)習(xí)過程中，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)恼Z言、定量的問題分析以及多種物理情境均對學(xué)生的學(xué)習(xí)能力提出了挑戰(zhàn)。而在高中物理學(xué)科教學(xué)中，培養(yǎng)學(xué)生的解題能力是提高學(xué)生物理學(xué)習(xí)能力的關(guān)鍵，所以對學(xué)生的解題能力進(jìn)行培養(yǎng)勢在必行，需要一線教學(xué)人員予以高度重視。

1? ?引導(dǎo)學(xué)生形成良好的物理認(rèn)知結(jié)構(gòu)

具備良好的物理認(rèn)知結(jié)構(gòu)是學(xué)生正確解答物理問題的基礎(chǔ)條件，所以在培養(yǎng)學(xué)生物理解題能力的過程中，教師不能忽視學(xué)生良好物理認(rèn)知結(jié)構(gòu)的構(gòu)建。

1.1? 了解學(xué)生原有的物理認(rèn)知結(jié)構(gòu)

了解學(xué)生原有物理認(rèn)知結(jié)構(gòu)是教師明確教學(xué)起點(diǎn)的關(guān)鍵步驟。在具體教學(xué)的過程中，教師應(yīng)分析所教學(xué)生已經(jīng)形成的物理認(rèn)知結(jié)構(gòu)，其涵蓋物理概念、物理理論、物理學(xué)科思維方法等方面，而后將高中物理知識(shí)與學(xué)生原有的物理認(rèn)知結(jié)構(gòu)融合。

如教學(xué)“機(jī)械運(yùn)動(dòng)”時(shí)，學(xué)生已經(jīng)在初中接觸過較為簡單的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，學(xué)生的物理認(rèn)知結(jié)構(gòu)中已經(jīng)有了路程、速度等概念。但高中學(xué)段的機(jī)械運(yùn)動(dòng)與初中學(xué)段存在一定的差異，那么在教學(xué)實(shí)踐過程中，教師則應(yīng)先幫助學(xué)生鞏固原有概念，而后將初中和高中兩個(gè)學(xué)段的機(jī)械運(yùn)動(dòng)內(nèi)容做對比，幫助學(xué)生形成完善的物理認(rèn)知結(jié)構(gòu)。

1.2? 合理設(shè)計(jì)，引起認(rèn)知沖突

認(rèn)知沖突能夠凸顯知識(shí)，加深記憶，促進(jìn)學(xué)生物理認(rèn)知結(jié)構(gòu)的構(gòu)建。如在“自由落體”的教學(xué)中，如若學(xué)生沿用以往的認(rèn)知經(jīng)驗(yàn)，就會(huì)認(rèn)為物體質(zhì)量是物體下落速度的主要影響因素，即質(zhì)量輕的物體下落得慢，反之則下落得快。這一認(rèn)知在一定程度上并沒有錯(cuò)，但這是沒有考慮空氣阻力因素影響的模糊經(jīng)驗(yàn)。因高中物理知識(shí)更具深度和廣度，所以自由落體的相關(guān)知識(shí)必然會(huì)引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突，教師則可以利用這一沖突提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生真正地參與到物理課堂中來，為其順利解答物理問題奠定良好的基礎(chǔ)。

對此，教師可以設(shè)計(jì)以下三個(gè)物理小實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)一：控制高度相同、起始時(shí)刻相同，使紙片與橡皮靜止下落，師生結(jié)合所看到的物理現(xiàn)象總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。實(shí)驗(yàn)二：控制高度相同、起始時(shí)刻相同，取兩張重量相同、形狀相同的紙片，將其中的一張揉成紙團(tuán)，而后使紙片與紙團(tuán)靜止下落，師生結(jié)合所看到的物理現(xiàn)象總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。實(shí)驗(yàn)三：控制高度相同、起始時(shí)刻相同，使實(shí)驗(yàn)一所用的橡皮和實(shí)驗(yàn)二所用的紙團(tuán)靜止下落，師生結(jié)合所看到的物理現(xiàn)象總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。通過上述三個(gè)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生觀察到了與自己的認(rèn)知相背離的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，由此激起了學(xué)生對新知識(shí)、新問題的探究興趣[1]。

2? ?注重學(xué)生思維能力的培養(yǎng)

2.1? 重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)雖然需要教師在備課階段花費(fèi)更多的時(shí)間和精力，但其優(yōu)勢在于學(xué)生能夠看到整個(gè)物理變化過程，使學(xué)生在面對抽象的物理問題時(shí)能夠通過回顧實(shí)驗(yàn)過程完成解題。

如在“通電導(dǎo)線在磁場中受到的力”的教學(xué)中，教師可以開展“旋轉(zhuǎn)的液體”實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)。當(dāng)教師改變磁場或電流方向時(shí)，液體的旋轉(zhuǎn)方向會(huì)隨之發(fā)生變化，可基于這一實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象引發(fā)學(xué)生思考，促進(jìn)學(xué)生物理思維能力的提升。又如在“楞次定律”的教學(xué)中，為使學(xué)生快速理解阻礙的基本作用，教師可以讓學(xué)生將磁鐵分別在相同長度的鋁管和塑料管中同時(shí)豎直自由落下，學(xué)生通過觀察發(fā)現(xiàn)鋁管中的磁鐵的下落速度比塑料管中的磁鐵慢，而后教師可基于這一實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為學(xué)生重點(diǎn)講述“阻礙的作用”這一內(nèi)容。通過這一實(shí)驗(yàn)操作，學(xué)生的課堂參與度得到了保證，抽象思維能力得到了培養(yǎng)，對阻礙的作用的理解也得到了深化。

2.2? 重視習(xí)題教學(xué)

教師應(yīng)轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)習(xí)題教學(xué)方式，將一題多解與一題多變作為切入點(diǎn)，提升學(xué)生思維的靈活性與多向性，并保證一題多解、一題多變的持續(xù)性，最大限度地發(fā)揮習(xí)題教學(xué)對培養(yǎng)學(xué)生思維能力的積極作用。在一題多解與一題多變教學(xué)實(shí)踐方面，本文選取了高中物理中較為典型的習(xí)題展開論述。

問題1：有一雨后的屋檐每隔一段相同的時(shí)間滴下一滴雨水，當(dāng)?shù)谖宓斡晁畡傄蜗聲r(shí)，第一滴雨水剛好落到地面，同時(shí)第三滴雨水和第二滴雨水位于屋子窗戶的上下沿（g=10 m/s2），已知窗戶的高度為1 m，這個(gè)屋子的屋檐距離地面的高度是多少米？

這一問題有三種解法，但絕大多數(shù)學(xué)生首先想到的都是基本公式法。所以，教師在講解基本公式法之后可以鼓勵(lì)學(xué)生思考其他的解法，并對平均速度法、比例法的解題思路、解題過程進(jìn)行詳細(xì)講解，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到此類問題有三種解法，從而學(xué)會(huì)靈活應(yīng)用物理知識(shí)解決物理問題。

問題2：已知可視為質(zhì)點(diǎn)的物體從距離水平面4 m的斜面上靜止滑下，如果斜面光滑，傾斜角為37°，水平面與斜面之間有一段光滑小圓弧連接，物體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5，求這個(gè)物體能夠在水平面上滑行的距離。

關(guān)于這一問題的變式，教師可以將“斜面光滑”這一條件去除，亦可以將“傾斜角為37°”這一條件去除，而后與學(xué)生共同探究物體滑行的距離。一題多變的教學(xué)思路就是讓學(xué)生在不同的已知條件下主動(dòng)地去思考解題策略是否需要調(diào)整，使學(xué)生以變化的思維去解決物理問題，從而達(dá)成提升學(xué)生思維多向性的培養(yǎng)目標(biāo)。

3? ?培養(yǎng)學(xué)生元認(rèn)知能力

3.1? 合理呈現(xiàn)問題，啟發(fā)學(xué)生思考

在解決物理問題的過程中，學(xué)生對知識(shí)的認(rèn)知和體驗(yàn)主要體現(xiàn)在對問題的思考上，但在高中物理教學(xué)實(shí)踐中常存在這一現(xiàn)象，即學(xué)生不懂得如何去思考。每當(dāng)學(xué)生遇到不會(huì)做的物理習(xí)題時(shí)，首先想到的就是查閱參考答案，絕大多數(shù)學(xué)生認(rèn)為自己將參考答案弄懂了，這道題也就會(huì)做了。如果沒有參考答案可以參照，學(xué)生往往會(huì)詢問同學(xué)或教師，但同學(xué)或教師在幫助其分析的過程中僅針對一道特定的物理習(xí)題，學(xué)生得到了正確的解題過程和答案，但并未掌握解題的思路和方法，學(xué)生的解題能力并未得到實(shí)質(zhì)性的提升[2]。究其原因，筆者認(rèn)為與教師呈現(xiàn)物理問題的方式存在直接的關(guān)系。一直以來，教師在呈現(xiàn)物理問題時(shí)多將獲得正確答案作為重點(diǎn)，且在習(xí)題講解的過程中注重強(qiáng)調(diào)解題思路，致使學(xué)生過于依賴教師的解題思路，獨(dú)立思考的能力得不到培養(yǎng)。

如講解“一個(gè)小球從光滑的曲面上滾下，求小球到達(dá)最低點(diǎn)的速度”相關(guān)問題時(shí)，教師大多會(huì)要求學(xué)生應(yīng)用功能關(guān)系去解答，但并不會(huì)刻意地引導(dǎo)學(xué)生思考應(yīng)用功能關(guān)系解答問題的原因。如若教師能夠啟發(fā)學(xué)生思考，那么學(xué)生舉一反三的能力和元認(rèn)知能力均會(huì)得到提升，其在應(yīng)對同一類型的物理習(xí)題時(shí)也會(huì)更加得心應(yīng)手。

3.2? 加強(qiáng)引導(dǎo)，鼓勵(lì)自我提問

在物理問題的解決過程中，元認(rèn)知監(jiān)控主要體現(xiàn)在學(xué)生是否已經(jīng)充分地領(lǐng)悟問題，是否能夠清晰地分析物理情境，所采取的解題方法是否可行以及解題過程、問題的結(jié)果是否正確等方面[3]?；谠J(rèn)知監(jiān)控的角度，教師在培養(yǎng)學(xué)生物理解題能力的過程中，應(yīng)加強(qiáng)教學(xué)引導(dǎo)，鼓勵(lì)學(xué)生自我提問。

如果將物理問題的分析、解決過程視為一個(gè)系統(tǒng)，對這一系統(tǒng)運(yùn)行的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行細(xì)分，那么在具體的教學(xué)實(shí)踐中，在問題表征階段，教師可以引導(dǎo)學(xué)生自我提問：“通過讀題我知道了什么？”“我對題目已知條件的理解是否存在遺漏？”以此強(qiáng)化學(xué)生的審題能力。在情境分析階段，教師可引導(dǎo)學(xué)生自我提問：“我所選取的研究對象是否正確？”“我應(yīng)該選擇什么方法、哪個(gè)公式去解決這一問題？”以此使學(xué)生能夠在大腦中構(gòu)建一個(gè)問題情境的分析圖。在策略選擇階段，教師可引導(dǎo)學(xué)生自我提問：“哪些方法可以解決這一問題？”“哪種方法能夠更快速、更簡便地解決這一問題？”以此提升學(xué)生解題的靈活性。在策略實(shí)施階段，教師可引導(dǎo)學(xué)生自我提問：“解題步驟是否正確？”“如何才能保證答題的條理性？”以此提升學(xué)生解題的規(guī)范性。在監(jiān)控反思階段，教師可引導(dǎo)學(xué)生自我提問：“我在解這道題的時(shí)候走了哪些彎路？”“我沒有成功解決這道題，具體的問題出在了哪里？”以此幫助學(xué)生發(fā)現(xiàn)自己的不足。與此同時(shí)，通過監(jiān)控反思環(huán)節(jié)的自我提問，學(xué)生也能夠總結(jié)出解題技巧，從而有所收獲。

4? ?提升學(xué)生物理情境分析能力

物理學(xué)科研究的對象極為廣泛，所以學(xué)生需具備物理情境分析能力，這樣才能夠?qū)?fù)雜的物理問題簡化，最終解決問題。在高中物理教學(xué)實(shí)踐中，能夠形象地呈現(xiàn)物理問題的方式主要有示意圖、曲線圖、知識(shí)圖譜等。對此，筆者建議教師在教學(xué)中幫助學(xué)生養(yǎng)成物理情境分析的良好習(xí)慣，在教學(xué)條件允許的情況下積極開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)，將具體的物理情境作為教學(xué)的支撐，這樣可以幫助學(xué)生快速理解物理現(xiàn)象，也可以使學(xué)生掌握物理知識(shí)的實(shí)質(zhì)。

如教師在教學(xué)“楞次定律”的過程中，傳統(tǒng)的教學(xué)方法多將概念直接呈現(xiàn)給學(xué)生，而后引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用楞次定律解題。學(xué)生雖然在解題時(shí)會(huì)模仿教師講解的解題過程，但當(dāng)學(xué)生遇到復(fù)雜的問題時(shí)極易出現(xiàn)解題錯(cuò)誤，而教師開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)就能夠很好地規(guī)避這一問題。在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師可以讓學(xué)生將磁鐵插入線圈之中，對電流的方向進(jìn)行觀察，而后總結(jié)出楞次定律。通過這一過程，學(xué)生既掌握了楞次定律的概念，又明確了楞次定律的原理，從而能夠在明確知識(shí)實(shí)質(zhì)的情況下游刃有余地解決相關(guān)物理問題[4]。

5? ?合理應(yīng)用物理圖景

5.1? 應(yīng)用物理圖景解題的基本過程

應(yīng)用物理圖景解決物理問題的基本過程為“審題→明確研究對象→根據(jù)圖景分析→確定解題思路”。接下來筆者就以下面這一具體的物理問題為例展開分析：“在北半球上空飛行著一架飛機(jī)，飛機(jī)左右機(jī)翼哪端電勢更高？”要想解決這一問題，首先將文字翻譯成為圖畫，可得圖1。接著根據(jù)物理圖景分析挖掘關(guān)鍵條件，可以明確在此種條件下，飛機(jī)的機(jī)翼形似切割磁感線運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)線，假定這一狀態(tài)存在閉合電路，則可以對感應(yīng)電流的方向進(jìn)行判斷，所以不管飛機(jī)的頭朝向哪個(gè)方向，均可判斷出機(jī)翼的電流為由右向左，如圖2所示。最后結(jié)合切割磁感線相關(guān)知識(shí)以及電流的流向規(guī)律，可知該架飛機(jī)的左機(jī)翼電勢高于右機(jī)翼。

5.2? 應(yīng)用圖景過程分析法分析復(fù)雜問題

圖景過程分析法主要是指用作圖的方式分階段對物體的受力情況或是運(yùn)動(dòng)過程進(jìn)行分析，然后尋找各階段的聯(lián)系點(diǎn)或臨界狀態(tài)，從而列方程求解的方法。在教學(xué)實(shí)踐之中，教師可以將圖景過程分析法傳授給學(xué)生，鼓勵(lì)學(xué)生應(yīng)用此種方法對復(fù)雜的物理問題進(jìn)行分析，從而幫助學(xué)生理清思路，提高解題的準(zhǔn)確性。

高中物理的教學(xué)內(nèi)容較為抽象，對學(xué)生處理問題、分析問題以及物理運(yùn)算的能力提出了較高的要求。同時(shí)，高中物理學(xué)習(xí)難度較大，部分學(xué)生因?yàn)榻忸}能力薄弱，容易對物理學(xué)習(xí)失去信心，甚至產(chǎn)生畏懼心理。基于此，高中物理教師應(yīng)總結(jié)一套具有針對性的教學(xué)方法，提升學(xué)生的物理解題能力，幫助學(xué)生樹立學(xué)習(xí)物理的信心。若想有效提升學(xué)生的物理解題能力，教師不僅要關(guān)注物理習(xí)題教學(xué)，還要將重心放在日常教學(xué)實(shí)踐之中，只有學(xué)生真正地理解物理知識(shí)，擁有靈活的思維，且學(xué)會(huì)利用物理圖景，才能夠正確高效地解決物理問題。

【參考文獻(xiàn)】

[1]李華.高中物理教學(xué)中學(xué)生解題能力的培養(yǎng)策略分析[J].考試周刊，2021（97）.

[2]陳璇.論高中物理教學(xué)中學(xué)生解題能力的培養(yǎng)策略[J].考試周刊，2021（90）.

[3]龔婷.高中物理教學(xué)中學(xué)生解題邏輯思維能力培養(yǎng)途徑研究[J].理科愛好者（教育教學(xué)），2021（5）.

[4]張睿睿.高中物理教學(xué)中學(xué)生解題能力的培養(yǎng)策略研究[J].新課程，2021（4）.

【作者簡介】

張雪仙（1977～），女，漢族，浙江衢州人，本科，中學(xué)一級(jí)教師。研究方向：高中物理教學(xué)。