淺談初中物理習(xí)題的解題策略

物理解題首先要審好題，然后分析物理過程，確定研究對(duì)象，再選擇適當(dāng)?shù)墓浇⒎匠淌竭M(jìn)行計(jì)算。對(duì)解題思維的研究，要深入地分析、解剖這個(gè)系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)并仔細(xì)區(qū)別系統(tǒng)中的各種基本要素，認(rèn)識(shí)這些要素的屬性、特征、功能以及它們之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)。

初中物理解題策略解題思維物理教學(xué)中，當(dāng)學(xué)生問“怎樣解答物理習(xí)題”時(shí)，教師通常的回答是：首先要審好題，然后分析物理過程，確定研究對(duì)象，再選擇適當(dāng)?shù)墓浇⒎匠淌竭M(jìn)行計(jì)算。如果學(xué)生進(jìn)一步追問：“應(yīng)當(dāng)怎樣去分析物理過程”“怎樣確定研究對(duì)象”“怎樣選擇解題的公式”，這時(shí)教師們將感到無(wú)言以對(duì)，沒有辦法把這種最常見、最基本的問題講清楚。值得注意的是，這種情況在教學(xué)領(lǐng)域中并不是個(gè)別的偶然現(xiàn)象，而是一種由來(lái)已久普遍存在的歷史現(xiàn)象。這種狀況反映出當(dāng)今的習(xí)題教學(xué)在理論上還存在著重大缺陷，教師們的教學(xué)實(shí)踐非常需要相關(guān)理論的支持。

習(xí)題教學(xué)中提出的這類問題，并不是物理學(xué)的研究課題，物理科學(xué)不可能為教師們提供這類問題的答案。然而，這些問題在教學(xué)實(shí)踐中早已是亟待解決的問題。長(zhǎng)期以來(lái)，人們?yōu)榱颂岣吡?xí)題教學(xué)的效率，培養(yǎng)學(xué)生的思維能力，進(jìn)行了許多探索，總結(jié)了許多有益的經(jīng)驗(yàn)。但是，這些總結(jié)基本上局限于經(jīng)驗(yàn)水平，始終停留在比較表面的層次上，缺乏深入系統(tǒng)地理論性分析和概括。

筆者認(rèn)為，在教學(xué)解題理論研究中，應(yīng)當(dāng)把解題思維作為一個(gè)特定系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)過程來(lái)加以考察，不僅要考察系統(tǒng)，而且要考察系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)過程。不認(rèn)識(shí)事物內(nèi)部的差別，就不能發(fā)現(xiàn)事物內(nèi)在的聯(lián)系；不區(qū)別事物內(nèi)部存在的各種要素，也就不可能研究它們之間存在的規(guī)律性聯(lián)系。對(duì)解題思維的研究，要深入的分析、解剖這個(gè)系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)并仔細(xì)區(qū)別系統(tǒng)中的各種基本要素，認(rèn)識(shí)這些要素的屬性、特征、功能以及它們之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)。與此同時(shí)，還必須在問題、知識(shí)與人的解題思維操作三個(gè)方面的密切聯(lián)系和相互作用中，去考察系統(tǒng)的狀態(tài)變化過程，要研究過程的階段結(jié)構(gòu)，研究系統(tǒng)的狀態(tài)特征及其演變的規(guī)律性。目前，人們對(duì)解題思維過程的認(rèn)識(shí)還處于一種朦朧狀態(tài)，在研究這種處于朦朧狀態(tài)或半朦朧狀態(tài)的事物時(shí)，為了區(qū)別其中不同的要素、屬性和狀態(tài)特征，就必須引入相應(yīng)的概念，只有借助這些概念工具的力量，才能使我們的認(rèn)識(shí)達(dá)到更加深入的理論層次。

筆者希望通過對(duì)解題思維過程在認(rèn)識(shí)上的突破，為習(xí)用教學(xué)實(shí)踐提供理論上的支持，更希望從中找到新的教學(xué)方法要素和新的教學(xué)手段。

一、組成計(jì)算題的四種條件

物理計(jì)算題中的已知條件可以區(qū)分為4種，即量值條件、實(shí)物條件、動(dòng)變特征條件和數(shù)量關(guān)系條件，不同的條件所表達(dá)的物理內(nèi)容不相同，在問題中存在的形式以及發(fā)揮的作用也不相同。

1.量值條件。凡是在題中以數(shù)字形式或字母形式給出的物理量值都屬于量值條件，量值條件給出物理對(duì)象的某種屬性或狀態(tài)的定量描述。

2.實(shí)物條件。任何一個(gè)物理計(jì)算題，總是就某一個(gè)特定的物理實(shí)物系統(tǒng)擬定的，不論系統(tǒng)多么簡(jiǎn)單，它總是由一個(gè)以上的物質(zhì)實(shí)體（包括電場(chǎng)、磁場(chǎng)），按一定的空間位置關(guān)系構(gòu)成的。題中所給出的構(gòu)成系統(tǒng)的各個(gè)物質(zhì)體以及它們聯(lián)結(jié)成的整個(gè)物體系統(tǒng)，屬于實(shí)物條件。這種條件是物理現(xiàn)象賴以發(fā)生的首要條件。

3.動(dòng)變特征條件。問題表述中，用以說(shuō)明某些物理系統(tǒng)內(nèi)運(yùn)動(dòng)、變化和相互作用狀況的已知條件是動(dòng)變特征條件，通常用定性的文字描述給出。

4.數(shù)量關(guān)系條件。指題中直接說(shuō)明某些物理量間的數(shù)量關(guān)系的條件，這種條件常常直接給出幾個(gè)量間以和、差、積、商形式出現(xiàn)的特殊等量關(guān)系，這種關(guān)系在綜合性計(jì)算題中較為多見。

二、物理計(jì)算題的含蓄性及潛在情景

問題的陳述能提供兩類情景要素（條件或信息）。一種是由題的陳述直接表達(dá)出的直接條件和信息。另一種是由題的直接陳述出發(fā)，通過運(yùn)用知識(shí)進(jìn)行推理才能發(fā)掘出來(lái)的間接條件和信息。這些間接的情景要素在題中藏而不露，隱蔽地包含在題的表述之中，這就使問題具有一種含蓄性。

由問題的陳述直接提供的條件、信息（情景要素），一般不能直滿足確定解法的需要，為此我們往往要通過分析和推理去進(jìn)一步揭示出許多新的情景要素和間接條件。當(dāng)這種要素和條件擴(kuò)大到一定程度時(shí)，就能夠?yàn)閷ふ翌}的解法提供充足的條件。我們把由題的陳述直接提供的問題情景稱為初始情景，把直接提那種經(jīng)過分析、發(fā)掘后變得更加豐富充實(shí)，能為確定解法供充足條件的問題情景稱為定解情景（或末情景）。從定解情景中排除初始情景后，余下的部分稱為問題的潛在情景（或情景缺陷）。潛在情景也就是通過分析發(fā)掘出來(lái)的那些新的情景要素（條件、信息）的總和。情景缺陷的大小對(duì)題的難度影響很大。如果說(shuō)定解情景提供完備的解題條件，那么初始情景則是不完備的。初始情景只有同一定知識(shí)，推理相結(jié)合，才能擴(kuò)大深化為定解情景。初始情景和定解情景在問題的狀態(tài)演變過程中分別對(duì)應(yīng)問題的初始狀態(tài)和定解狀態(tài)（或末狀態(tài)）。

例題：一個(gè)探空氣球的質(zhì)量為200g，另有50g的重物系于氣球上，氣球以10 m·s-1的速度上升，當(dāng)升高到400m時(shí)，重物從氣球上掉下。問當(dāng)重物落地時(shí)，氣球距地面多少米：設(shè)氣球浮力不變，空氣阻力不計(jì)。

潛在情景分析：

從本例題述的初始情景出發(fā)，運(yùn)用有關(guān)知識(shí)，可以發(fā)掘出下列新的情景要素。（潛在情景）：題中整個(gè)運(yùn)動(dòng)可以劃分為兩個(gè)階段，是氣球和重物一道勻速上升，這時(shí)它們所受重力與浮力大小相等，方向相反，發(fā)生二力平衡現(xiàn)象。當(dāng)重物脫離氣球后，運(yùn)動(dòng)進(jìn)入第二階段，這時(shí)運(yùn)動(dòng)的對(duì)象一分為二，氣球在浮力和自身重力作用下向上作勻加速直線運(yùn)動(dòng)，重物由于受重力作用并且具有勻速上升時(shí)的初速度，故將從400m高處開始，作豎直上拋運(yùn)動(dòng)而落到地面。當(dāng)重物落地時(shí)，氣球高度等于勻速上升高度與氣球在第二階段中上升高度之和。

上述分析，揭示出氣球和重物在各階段上運(yùn)動(dòng)的物理本質(zhì)，揭示出各階段上運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的原因和相互聯(lián)系。從純物理學(xué)的角度看，可以認(rèn)為是已經(jīng)把物理過程分析清楚了。然而，如果從教學(xué)心理的角度看，上述分析只是向?qū)W生介紹了分析過程所獲得的結(jié)果（潛在情景），并未向?qū)W生展示出分析過程的基本思維操作方法，不能達(dá)到“授人以漁”的目標(biāo)，因而不符合教學(xué)工作的教學(xué)心理標(biāo)準(zhǔn)。

上述分析揭示出的潛在情景是解題所不可缺少的。它既包括對(duì)所發(fā)生物理現(xiàn)象種類的判斷和產(chǎn)生機(jī)理的深層分析，也包含對(duì)某些新數(shù)量關(guān)系的揭示。這種潛在情景和題述的初始情景合起來(lái)組成問題的定解情景。人們通常所講的“分析物理過程”，也就是指揭示潛在情景，使認(rèn)識(shí)由初始情景擴(kuò)充到定解情景的過程。

綜上所述，教學(xué)解題理論研究中，遇到的第一個(gè)障礙是問題和個(gè)體解題思維的極端多樣性，學(xué)科中的習(xí)題千差萬(wàn)別，解題時(shí)的具體思維過程也因人因題而異，似乎很難有什么共性可談。然而，如果把復(fù)雜的綜合題看作是問題的完全形態(tài)，把較簡(jiǎn)單的問題看成是不完全的簡(jiǎn)化了的形態(tài)，把成熟的思考當(dāng)作一般的東西，那么抓住那些完全的成熟形態(tài)的解題思維過程進(jìn)行研究，仍然是很有意義的。