從思維方法的學習到思維品質的提升——初中物理習題教學的案例分析

徐遠飛

(江蘇省南京市南化第二中學,江蘇 南京 210044)

從思維方法的學習到思維品質的提升
——初中物理習題教學的案例分析

徐遠飛

(江蘇省南京市南化第二中學,江蘇 南京 210044)

在初中物理習題教學中,有不少教師關注解題的思維方法,試圖從思維方法角度來提升學生解題的能力,提高學生的思維能力.然而,學生在教師的這種“方法”引導之下,導致學生關注的是用什么“方法”獲得了解題的成功,沒有觸及思維的本質.從核心素養的角度來講,觸及思維本質就需要在習題教學中從思維方法的學習向思維品質的提升轉化,本文結合具體案例予以說明.

初中物理習題教學；思維方法;思維品質;案例分析

1 引言

筆者通過課堂觀察與學生行為表現的分析發現：在初中物理習題教學中多數教師的處理方法是引領學生運用“簡便”的方法，獲得習題解答的成功,并冠以“思維能力”的培養.這會導致學生在教師的熏陶之下，走向了過度地關注解題方法的優劣,只會去套用曾經用過的解題方法,或通過一些非常規的技巧獲得習題解答,而不是從分析習題的情境、條件與需求出發,難以提升思維品質，下面就一個典型案例分析來說明.

2 案例分析

2015年鎮江市中考試題：小明用圖1所示電路來測量小燈泡的電功率(部分實驗器材的規格已標明).

圖1

(1) 請用筆畫線代替導線將圖1中滑動變阻器連入電路，使之接入電路的阻值最大;

(2) 實驗中,小明發現無論怎樣調節滑動變阻器，兩電表指針始終處于圖2所示位置,則接線柱_________間(填接線柱的數字編號)出現了_________(選填“短路”或“斷路”);

圖2

(3) 故障排除后,小明從滑動變阻器接入電路阻值最大時開始記錄數據,得到小燈泡U-I圖像,如圖3所示.則小燈泡的額定功率是_________W,所用滑動變阻器的規格是下列四個選項中的__________________(選填選項前字母);

A. 5Ω 2A__________________B. 15Ω 2A

C. 25Ω 2A_________D. 30Ω 2A

(4) 在某次調節中,滑動變阻器接入電路的阻值減小了ΔR1,小燈泡的阻值變化了ΔR2,則ΔR1_________ΔR2(選填“>”、“<”或“=”),你的理由是:_________.

2.1 基于特殊值的解答

試題(1)～(3)問的解答屬于常規解答,此處不作分析.對于第(4)問的解答方法較多，在教學實踐中,多數學生在教師指導之下,運用特殊值法獲得習題的解答.

顯然,這種解法是運用“特殊值”解答的思維方法,所獲得的答案能夠滿足題設要求,也能夠得到相應的分數,同時也使得解題具有一定的技巧性和趣味性.然而,從思維品質的角度來看,這種解法具有一定的合理的科學“投機性”,缺乏一般性、嚴謹性、邏輯性，也缺少靈活性、創造性.在正常教學過程,如果僅此而已是不符合能力培養要求的.

2.2 基于思維品質提升的習題教學

邵瑞珍教授在《教育心理學》一書中指出：思維品質主要包括思維的廣闊性、思維的批判性、思維的深刻性、思維的靈活性和思維的敏捷性.就本案例第(4)問的教學而言,可以從思維的批判性、深刻性、靈活性角度加以培育與提升.

2.2.1 從思維的批判性角度分析

題設說到：在某次調節中，滑動變阻器接入電路的阻值減小了ΔR1,小燈泡的阻值變化了ΔR2，要求判斷兩者大小關系,題目提供的信息看上去比較少,且由于“某次調節”的不確定性,導致思維方向的無適性.從批判性思維角度來講,既然對正確的結論無法把握,不妨先做一個假設,假設ΔR1=ΔR2,然后再去搜尋相應的依據.

批判性地思考:如果ΔR1=ΔR2,那么燈絲電阻增大的幅度和變阻器電阻減小的幅度相同,由兩者的串聯關系可知,電路中的總電阻將保持不變.因為電源電壓恒定,由歐姆定律可以判斷：電路中的電流大小不會發生變化.然而,從題中給出的U-I圖像可知,燈絲中(即電路中)的電流是增大的,電路中的總電阻必然變小,由此判斷電路總電阻變化量ΔR=R′-R<0.其中,調節前電路中總電阻R=R1+R2,調節后為R′=R1′+R2′.則ΔR=-ΔR1+ΔR2(考慮到燈絲電阻增大的過程,即電流增大,滑動變阻器接入電路的電阻是減小的,則ΔR1=R1-R1′,故代入負號),由此可見變阻器電阻變化ΔR1>ΔR2.

2.2.2 從思維的深刻性角度分析

本解答運用基本的物理規律與數學推演進行深刻分析,從而得到較為普遍的結論.這種嚴謹的演繹思維訓練，對于提升學生的思維品質是極為有益的.

2.2.3 從思維的靈活性角度分析

思維的靈活性指在面對問題的時候能夠敏捷地抓住一切能夠指向問題解決的機會，表現在能夠主動克服思維定勢的影響,不墨守成規、因循守舊,機動靈活地從多角度、多層次去探求問題的解決方案.

試題提供了U-I圖像,能否就圖像進行思考而靈活地解決問題呢?

試題要求對滑動變阻接入電路的電阻變化量ΔR1與燈絲電阻變化量ΔR2大小進行比較,試題提供了燈絲電阻的伏安曲線,能否畫出滑動變阻器接入電路的伏安曲線?如果能,圖線如何?

根據串聯電路中電流相等,且燈泡和變阻器上電壓之和等于電源電壓3V不變,可知U變=U-U燈,則可作出變阻器的U-I圖像如圖4所示，該圖線以電壓U中=1.5V這條水平線為對稱軸.

圖4

由于R=U/I，因此,任何一個工作狀態的阻值可以用曲線上的點與坐標原點連線的斜率表示.例如,在圖4中過原點作一直線與燈絲伏安曲線交于a、b(a為初始工作狀態),發現b狀態的燈絲工作電阻與a狀態的工作電阻相等,顯然這個過程中ΔR2=0,而對應的滑動變阻器的電阻變化量ΔR1不為零,可知ΔR1>ΔR2.當然,這也是運用特殊值來判斷的，其他各點的情況利用兩曲線的對稱性同樣可以判斷出來.

[1] 邵瑞珍.教育心理學[M].上海:上海教育出版社,1983：76.

[2] 史獻計.初中物理理解能力考查的實踐與思考[J].教育與教學研究,2014，(5)：114-117.