試論基于問題解決循環模式下的高中物理一題多解

羅勇

【摘 要】問題循環模式下的一題多解不僅可以實現對學生解題思路的啟發和拓展，而且還強化了學生對物理問題求解步驟的掌握能力，而這些都對實現高中物理教學目標具有積極意義，值得進行推廣和應用。本文對基于一題多解的高中物理問題循環解決模式進行了一些有意義的探討，希望對相關教學工作能夠有所幫助。

【關鍵詞】高中物理；問題解決循環模式；一題多解

1.問題解決循環模式

問題解決從本質來說是人類的一種有目的性的認知活動。學生在解答物理習題時，需要將問題給定的情景轉化為目標情景，而這個轉化過程就是一種有目的性的認知過程，它具有以下三個方面的特征：第一，目的指向性。高中物理習題都具有明確的指向性，而這就要求學生對物理問題的認知過程也必須具有目的性，整個解答過程必須朝著某個特定的終結狀態演進。第二，操作的順序性。物理問題的解答涉及到學生一系列的心理活動，例如對物理問題的分析、對求解方向的大致計劃擬定、從計劃切入點來嘗試解答問題的計算活動等等，而這些心理活動必須遵循一定的前后次序，即形成解答問題的心理操作過程序列。第三，認知操作。物理習題的解答必須通過學生的認知操作來實現。

通過以上分析不難發現，高中學生對物理習題的科學解答需要經過分析、擬定解答計劃、組織和調用已有的知識儲備、嘗試解決、監控解答中的每一個步驟以及事后對解答過程進行評價等一系列環節，而這些環節就構成了物理習題解答過程中的“問題循環解決”模式，這種模式貼合高中物理學習的客觀規律，對提升學生分析和解決物理問題的能力效果明顯。

2.基于一題多解的高中物理問題循環解決模式

2.1呈現問題

【習題】如圖所示，質量為4kg的長木板B靜止置放于光滑的地面上，在其右端上放一個質量為1kg的滑塊A。現在分別讓A、B以v■=2m/s的速度向左、右運動，已知A、B間的動摩擦因數μ=0.4，最后A恰好沒有滑出B，則求B的長度L為多少。

習題示圖

2.2分析問題

分析問題是解答物理習題的第一步，物理教師要引導學生提取出習題給定的已知條件和要達到的解題目標。這一過程可以先由教師給學生進行示范演示，然后和學生進行共同討論，最后讓學生獨立提取出“已知什么”和“要達到什么目的”。當接觸到該習題時，教師和學生共同分析到的信息如下：

已知條件：A、B的質量m■和mb；A、B的初始運動速度大小為v■，方向相反；B與地面之間不存在摩擦力做功；A在B上滑動時會產生摩擦力，這個摩擦力的大小可以由A的重力和μ的乘積得到；A最終和B的速度會保持一致，并且相對靜止于B的左端上。

求解目標：A相對于B的滑行距離。

2.3產生計劃

習題的解答需要學生制定一個初步的計劃，如準備以什么已知條件為突破口、調用哪方面的物理知識來求解問題等等。一般而言，學生的思維角度不同，在此過程中應該結合自身的情況，靈活地確定出解題的切入點。

2.4組織信息

要解決物理習題，需要學生組織和調用已有的物理知識，能夠回憶起已有的信息或發現新的信息，從而縮短解答過程與最終目標間的距離。對于該習題，學生可以從自身的解題切入點入手，調用力和運動、摩擦力做功、能量守恒以及動量守恒等相關知識來實現問題解答。

2.5嘗試解決

學生根據自身擬定的解題計劃和切入點，并調用和總結相關信息，對物理習題進行嘗試解答。

【解題切入點】A和B構成的系統只存在摩擦力做功，所以摩擦力所做的功就等于系統動能的損失量，進而產生如下解答方案：

A、B的最終共速速度為：

v=-v■+aat=v■+a■t=1.2m/s

則利用能量關系可以得到：

m■gμL=（1/2）（m■+m■）v■■■■■-（1/2）（m■+m■）v■

因而可得L=1.6m

2.6過程監控

在習題解答的過程中，高效的學習方式不光要求學生在問題解決后進行反思，更要求學生能夠監控自己解題的每一步，以分析評價自身當前的解答方式是否能夠最快和最有效地達到總體目標。在上述兩個求解過程中，方案2的求解效率更高，但在求解A、B的共速速度時還是比較繁瑣，沒有達到最佳的方案。事實上，A、B系統在作用過程中動量守恒，結合動量守恒和能量轉換關系，可以對上述求解過程進行優化。

2.7評估反饋

在解答結束后，學生應該對解答過程進行評估。通過評估，學生可能會發現新的解題思路和方式，從而實現對既有解答過程的優化。例如通過評估后發現，A、B的最終共速速度可以利用動量守恒關系求解，這就避免了方案1、2在分析摩擦力作用下的勻加速直線運動時的繁瑣步驟，進而使問題的求解效率進一步提升。

3.結束語

問題循環模式下的一題多解不僅可以實現對學生解題思路的啟發和拓展，而且還強化了學生對物理問題求解步驟的掌握能力，而這些都對實現高中物理教學目標具有積極意義，值得進行應用和推廣。

【參考文獻】

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