高中物理試題講評的有益探索

【摘要】從一道試題出發(fā)講解物理試題講評的有益探索，分析錯解的原因，提出糾錯的對策。

【關(guān)鍵詞】物理試題講評糾錯分析糾錯對策

【中圖分類號】G【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2014）06B-0112-02

在高中物理試題講評中，一般教師為了節(jié)省時間，都沒有對學(xué)生的錯誤進行具體分析，而是直接給學(xué)生講解正確的解法，因此，學(xué)生不能很好地對自己的錯誤進行反思，找不到錯誤的原因，從而影響了教學(xué)效果。我們在不斷總結(jié)和摸索中發(fā)現(xiàn)，與其直接講解正確答案，不如先把學(xué)生具有代表性的錯誤展現(xiàn)出來，仔細地分析學(xué)生發(fā)生錯誤的原因，讓學(xué)生找到錯誤的根源，然后再引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)題意深化理解，而后應(yīng)用相關(guān)知識來正確解答。這樣做既鞏固了知識，又深化了學(xué)生的思維，提高學(xué)生的應(yīng)用能力。下面就我們進行的有益探索分解如下，供同行參考。

一、問題的提出

高中物理中有一道試題，學(xué)生普遍犯了同樣的錯誤。原題如下：

滑降賽是冬季奧運會高山滑雪項目中的一個小項。如圖1 是簡化后滑降賽的雪道示意圖，運動員腳踏長L＝1.6 m的滑雪板從傾角為θ＝30°的雪道上由靜止開始勻加速下滑，滑雪板先后穿過用旗桿插成的兩個旗門A和B所用時間分別為t1＝0.4 s和t2＝0.1 s。已知滑雪板與雪道之間的動摩擦因素，重力加速度g＝10 m／s2，求兩個旗門A和B之間的距離s。

圖1

【學(xué)生的錯解】運動員在雪道上以加速度a運動，經(jīng)過A和B兩旗門的速度分別為vA和vB。由牛頓第二定律，有；由運動學(xué)公式，有。又有，，聯(lián)立上面四式，代入數(shù)據(jù)得s＝30 m。

【標準答案】滑雪板在雪道上以加速度a運動，滑雪板前端到達旗門A和B時的速度分別為vA和vB。由牛頓第二定律，有；由運動學(xué)公式，有，，。聯(lián)立上面四式，代入數(shù)據(jù)得s＝29.925 m。

二、錯解的分析

學(xué)生產(chǎn)生錯誤的原因是受課本實驗的影響，沒有仔細分析實際情況，直接套用實驗方法來進行求解所致。我們知道，人教版必修1中介紹氣墊導(dǎo)軌和計數(shù)器的使用時，明確說明，根據(jù)遮光條的寬度和遮光時間，可以算出遮光條經(jīng)過光電門時的速度，并且給出了求解的方法。

根據(jù)氣墊導(dǎo)軌和光電門的測速原理編制的各種實驗題種類繁多，也包括高考實驗題。特別是利用遮光條和光電門設(shè)計的有關(guān)牛頓第二定律的試驗，會在不同的實驗類題目中以不同的形式出現(xiàn)，如果不考慮情況，不加分析地應(yīng)用這些實驗方法和與其實驗相應(yīng)的條件，就會出錯。如下是試驗題中常見的一種情境。

某個小組采用圖2所示的裝置探究物體的加速度與所受合外力的關(guān)系?；瑝K的總質(zhì)量為m，裝有寬度為d的遮光板。測出兩光電門1和2間的距離為L，導(dǎo)軌與水平面的夾角為θ。接通氣源，讓滑塊從靜止開始向下運動，遮光板通過光電門1和2的時間分別為tl和t2，重力加速度為g。在這個情境中求解加速度的關(guān)系式為。

圖2

中學(xué)實驗室中單遮光條的寬度L一般是5 mm，遮光條經(jīng)過光電門的時間t也非常短，一般在5 ms以下，遮光條經(jīng)過光電門的速度近似認為不變，用來表示，也就是說，利用遮光條和光電門測速實際上是實驗中的一種近似方法，近似的條件是遮光條的寬度很窄，遮光條經(jīng)過光電門的時間很短。

在本試題中，由于設(shè)置了兩個旗門，還有滑雪板的長度和經(jīng)過旗門的時間，情境和光電門、遮光條類似，特別是和上面提到的圖2的情境幾乎一樣，學(xué)生自然就把兩者聯(lián)系起來。然后應(yīng)用熟悉的實驗測速原理求解滑雪板經(jīng)過旗門的速度。產(chǎn)生這種錯誤的原因是只注意到了他們的表面相似性，沒有注意到它的區(qū)別，忽略了實驗測速原理只是一種近似的方法，而且是有條件的，它不能作為通用方法來使用。本試題中滑雪板本身的長度達到了1.6 m，經(jīng)過旗門的時間也比較長。另外，本試題是一個計算題，要求使用精確的方法來求解結(jié)果，不能隨意使用試驗中的近似方法。

學(xué)生的錯解從心理學(xué)的角度來看是受思維定勢的影響。思維定勢是人們在思維活動中所傾向的特定的思維模式。積極的思維定勢有利于物理概念的形成和對物理規(guī)律的理解。消極的思維定勢是指學(xué)生將頭腦中固有的、習(xí)慣的認知結(jié)構(gòu)或模式生搬硬套到新的物理情景中去的思維方式。消極的思維定勢經(jīng)常表現(xiàn)為先前學(xué)習(xí)對后繼學(xué)習(xí)的消極影響，關(guān)注新問題或情境中表面現(xiàn)象，不能注意到新問題或情境中條件的變化，不能采用新的思維方式和解決問題的方法去解決新的問題，由此出現(xiàn)知識和方法的負遷移。

皮亞杰認為：人的心理的發(fā)展是通過其認知結(jié)構(gòu)的發(fā)展而實現(xiàn)的，而圖式（個體對世界的知覺理解和思考的方式）是認知結(jié)構(gòu)的起點和核心。圖式的形成和變化是認知發(fā)展的實質(zhì)。當(dāng)個體面臨新的刺激時，總是試圖先把它們納入頭腦中原有的圖式之中去，以引起個體原有認知結(jié)構(gòu)量的變化，這個過程叫同化；如果個體頭腦中已有圖式不能同化新刺激時，他必須修改原有圖式或者重建新的圖式以容納新刺激，這個過程叫順應(yīng)。

學(xué)生面臨新的問題時，總是先采用同化的方式去理解它，這是思維定勢。如果學(xué)生不能認識到新的問題與頭腦中已有的認知圖式有著本質(zhì)的區(qū)別，他們很可能采取已有的認知圖式去同化它，這就是消極的思維定勢。當(dāng)問題無法同化時，就會在學(xué)生頭腦中形成認知沖突，迫使學(xué)生采用順應(yīng)的方式去理解它。就我們討論的問題而言，學(xué)生沒有認識到滑降賽問題與他們頭腦中已知的遮光條和光電門測速問題有本質(zhì)的區(qū)別，因而沒有在他們頭腦中形成強烈的認知沖突。

三、糾錯的對策

（一）引發(fā)認知沖突。引發(fā)學(xué)生的認知沖突是讓學(xué)生反思自己頭腦中固有認知結(jié)構(gòu)的開始。在本滑降賽中，學(xué)生的錯解s＝30 m與標準答案s＝29.925 m相差不大。教師可以通過改編的方式將錯解和標準答案的數(shù)值擴大，引發(fā)學(xué)生的認知沖突。比如，可以把運動員的加速度縮小為原來的1/10。這樣得出的錯解s＝300 m，而標準答案s＝239.994 m。這就在學(xué)生頭腦中形成了強烈的反差，知道用兩種方法來解決同一個問題，其結(jié)果是完全不同的，不要以為相似就可以互用，在科學(xué)研究上，追求的是精確、準確，來不得半點馬虎，當(dāng)我們面對相似的問題時，要仔細分析，不要被現(xiàn)象所迷惑。

（二）比較規(guī)律條件。通過比較兩個物理情境中蘊含的規(guī)律的條件，讓學(xué)生重新構(gòu)建新的認知結(jié)構(gòu)。詳細說明實驗測速原理應(yīng)該滿足的條件，分析計算題應(yīng)該遵循精確求解的原則，讓學(xué)生在以后的應(yīng)用中注意區(qū)分和比較，在頭腦中把新的認知和原有認知進行整合、順應(yīng)，積極地把知識進行有效遷移，而不是盲目類比。

（三）強化認知結(jié)構(gòu)。通過變式訓(xùn)練鞏固學(xué)生新的認知結(jié)構(gòu)，強化新的順應(yīng)。比如我們可以利用下面的習(xí)題來鞏固學(xué)生新的認知結(jié)構(gòu)：如圖3所示，一長為L的長方形木塊在斜面上以加速度a滑下，連續(xù)經(jīng)過點1和點2，點1和點2之間有一段距離，物塊經(jīng)過點1和點2所用時間分別為t1和t2，那么物塊前端P在1和2之間運動所需時間為多少？

圖3

利用這個題目來進一步深化學(xué)生對問題的理解，培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成縝密的思維習(xí)慣，科學(xué)地解決問題，強化認知結(jié)構(gòu)。

四、結(jié)論

在高中物理試題講評中，教師不但要注意講清楚試題的標準答案，還要注意分析學(xué)生的錯誤。本文通過對滑降賽問題的錯解的分析及改錯對策，希望能夠提高教師對學(xué)生錯誤的認識。在試題講評前，教師應(yīng)該認真比較學(xué)生原有的認知圖式與錯誤問題之間的關(guān)系。如果原有認知圖式與錯誤之間不能同化，教師要想辦法引導(dǎo)學(xué)生進行圖式的重新構(gòu)建，以期能順應(yīng)新的問題。教師在講評完試題后，要讓學(xué)生進行錯題的校正，并適當(dāng)布置一點拓展練習(xí)，強化學(xué)生新的認知圖式。

【參考文獻】

［1］人民教育出版社課程教材研究所物理課程教材研究開發(fā)中心．普通高中課程標準實驗教科書物理1［M］.北京：人民教育出版社，2010

［2］湯家合．物理解題中常見的思維障礙與對策［J］.教學(xué)參考·中學(xué)版，2010（10）

［3］杭國榮，胡生青．例析從認知心理學(xué)分析學(xué)生的犯錯［J］.中學(xué)物理，2009（19）

（責(zé)編盧建龍）