在中學物理教學中,習題是鞏固學生掌握物理概念和規律的重要手段。通過解題,學生可逐漸拓寬知識視野,不斷加深對物理概念和規律的理解。同時它又是培養學生的分析、概括、抽象、推理等思維能力和應用數學能力的重要途徑。通過在解題過程中不斷發現問題和解決問題,學生能夠理解和掌握一些典型的科學思維方法和技巧,進而發展學習能力。正確運用物理概念和規律,解答各種物理問題,培養解題能力,是符合中學物理教學任務和目的的一種重要且有效的手段,是物理教學的基本方式之一。那么如何提高學生的物理解題能力呢?
一、內建知識網絡,提高學生知識儲備的數量與質量
知識是基礎,一切問題的解決都是建立在已有知識的基礎上的。基本知識儲備量不足,要解決物理問題就無從談起。知識記憶得越牢固、越準確,提取得也就越快、越準確,成功地解決問題的可能性也就越大。在教學中發現很多學生物理成績不好都是由于知識儲存量不足引起的。物理基本知識包括物理學本身的學科知識,即概念、物理規律、物理定理、定律、物理公式的正確書寫等,以及以生活經驗為主的知識。如果記不住這些基本的學科知識,則勢必造成解題時因知識儲備不足而導致的解題困難。
比如2013年(新課標I卷)35:水平桌面上有兩個靜止的木塊A和B,兩者相距為d。現給A一初速度,使A與B發生彈性正碰,碰撞時間極短:當兩木塊都停止運動后,相距仍然為d。已知兩木塊與桌面之間的動摩擦因數均為μ,B的質盤為A的2倍,重力加速度大小為g,求A的初速度的大小。如果記住一個運動的m■與靜止的m■發生彈性碰撞后的速度公式,求解的難度將大大降低。
高考重視與生活經驗和科技的聯系,因此記住一些生活常識非常有利于解題。例如(2011江蘇第4題):如圖所示,演員正在進行雜技表演。由圖可估算出他將一只雞蛋拋出的過程中對雞蛋所做的功最接近于( )
A.0.3JB.3JC.30JD.300J
這就要求學生要熟悉生活常識:一個雞蛋50g左右。近幾年,高考試卷中這類題屢見不鮮。
(2013大綱版)18.“嫦娥一號”是我國首次發射的探月衛星,它在距月球表面高度為200km的圓形軌道上運行,運行周期為127分鐘。已知引力常量G=6.67×10■N·m■/kg■,月球半徑約為1.74×10■km。利用以上數據估算月球的質量約為()
A.8.1×10■kg B.7.4×10■kg C.5.4×10■kgD.7.4×10■kg
地球的質量為6×10■kg,而月球的質量僅相當于地球的1/81,這就要求教師要重視引導學生加深對知識的理解和領會,提供多種變式,用同質不同形的各種問題突出本質特征,加強對不同類型的問題的區分與辨別,促進知識的概括、歸納和總結,使學生牢固地記憶和有效地應用。
問題解決的過程往往是綜合應用各種知識的過程,知識之間的有機聯系是正確解決問題的基礎。因此學生的解題能力與知識量之間并不存在簡單的正比關系,一個人解決問題的能力還跟他所掌握的知識的組織形式有關。解題需要提取大腦長時記憶中的有關知識,并將它與問題情境匹配。知識能否迅速順利被提取出來,與知識的存貯方式直接相關。美國著名心理學家杰姆·布魯諾認為:人類記憶的問題不是貯存而是檢索,而檢索的關鍵在于組織,獲得的知識如果沒有納入頭腦中已有的知識結構,那么遲早會歸于遺忘。這就是說,知識只有形成完善的結構,才能被牢固記住,也容易被檢索。因此在教學中應注意及時幫助學生構建物理知識網絡,尋找各物理知識點之間的內在有機聯系,把各個獨立分散的知識點聯系起來,編織成網,完成從局部到整體的系統認識,真正讓學生學到系統全面的知識,有利于知識的遷移、思維能力的鍛煉和提高。
二、外化解題思路,進行顯性教學
對物理解題過程形成清晰的認識,是培養和提高物理解題能力的基本要求,教師在教授習題分析過程、思維方法時,不應只是說說而已,而應遵循由內而外的方式,即把教師頭腦中的思維方法或思路提煉出來,明確地、有意識地外化出來,給學生示范,并要求學生模仿、概括和總結,使他們體會解題過程中每一步驟的做法,明確在解題過程中應先做什么后做什么,形成簡單明了的思維程序,這在一定程度上可以避免學生不必要的盲目摸索。然后通過練習逐漸強化,讓學生在具體的物理解題實踐中體會和概括出對物理解題過程的本質理解,進而形成屬于學生自己的分析問題、解決問題的能力。通過這種學習,學生可以逐步掌握分析、思維方法,將教師的經驗轉化為自己的經驗,完善自己的內部認知結構,這是一個由外而內的內化過程。
正確解答物理題都遵循一定的思維程序,如審題,即對題目提供的文字、圖表等信息認真閱讀周密分析,盡量從全局把握,注意題中所敘述的現象、關鍵之處和“隱含條件”挖掘。從而了解到:(1)題中給出了什么;(2)題中要求什么;(3)題中隱含了什么;(4)題中考查了什么;(5)應用什么規律,從而建立一個關于所求問題的比較清晰的物理情境,初步形成解題的物理框架。教師教學時一定要將這些成功的關鍵所在外顯:
1.顯審題。通過反復分析,既縱觀全局又重點推敲關鍵詞句。如“緩慢”、“勻速”、“足夠長”、“至少”、“至多”“恰能”等詞語;還有物體在“豎直”(或水平)平面運動;接觸面“光滑”(或粗糙);物體與彈簧“連接”(或接觸)。這些詞語有的在題中起限制性作用,有的涉及對變化方向的描述及對過程的界定。從中捕捉解題信息,臨界條件,揣摩解題思路和方法。
2.顯挖掘。挖掘隱含在明顯條件背后,物理現象之中、題目所求之中,題目附圖之中的隱含條件,并借助聯想、理論分析和利用圖像進行分析,轉化為明顯條件。
3.顯過程分析。培養學生用物理的眼光模擬物理情景的思維習慣。通過明確物理事件發生發展的過程和研究對象,以及要研究的是哪個物體或哪些物體組成的系統;物體或系統經歷了什么物理過程,該過程又可以劃分為幾個階段,把握各個部分的聯系,直觀形象地反映物理過程的實質,使復雜的物理過程簡單化。
4.顯思維。如何應用物理規律進行分析判斷、邏輯推理、定量計算、得出結果?這要求學生在聽課過程中,緊跟老師分析的腳步,看老師是如何激活頭腦中已有的知識儲備的,是如何按照事物的發生發展順序將一道復雜題目一點點捋清脈絡的。
5.顯畫圖習慣。注意培養學生畫圖的好習慣,將題中已知信息轉化為具體的圖形、將物體受力畫成圖、將過程畫成圖像。
6.顯題后歸納。注重總結歸納解題的思維過程和方法,如等效法、對稱法、理想法、假設法、逆向思維法、類比和遷移法等,要認真領會并掌握運用; 通過一題多解、一題多問、一題多變、多題歸一等形式,舉一反三,觸類旁通,真正做到融會貫通。
把解題過程看做是“獲取信息、理解概念、運用規律、培養思維”的過程,借助思考這把觸類旁通、獲得真知的鑰匙,知識才能轉化為自己的經驗,才能做到舉一反三,它是提高學習能力的關鍵。做物理題并不是單純地為了解題,目的是通過解題的思維訓練過程引起積極地思考,從而獲得思維的鍛煉,使具體的解題過程成為分辨真理的一個片斷。從這個意義上講,每一次解題訓練都是培養思維能力的一個過程,值得我們好好把握。
總之,學會學習能力的培養是新課程改革的核心,它依據人的發展和社會發展的需要,以全面提高學生的能力為根本目的,以尊重學生主體和主動精神,注重開發人的智慧潛能和形成人的健全個性為根本特征。在物理習題教學過程中,教師應運用多種載體,通過多種渠道和手段達到培養學生的思維能力的目的,把學生靈活性、創造性思維的訓練和培養落到實處。