從一道物理題的解答談學(xué)生思維能力的培養(yǎng)

(安徽師范大學(xué)物理與電子信息學(xué)院，安徽 蕪湖 241000)

當(dāng)前在物理教學(xué)中倡導(dǎo)“立足學(xué)生，促進(jìn)學(xué)生全面而富有個(gè)性的發(fā)展”，階段性測(cè)驗(yàn)作為評(píng)價(jià)學(xué)生的一種方式，其評(píng)價(jià)診斷功能不容忽視。好的測(cè)試題不僅能檢測(cè)學(xué)生的學(xué)習(xí)水平，更能反映學(xué)生在學(xué)習(xí)中的問題。筆者基于一道具有研究?jī)r(jià)值的測(cè)試題，根據(jù)測(cè)評(píng)統(tǒng)計(jì)情況，分析學(xué)生思維能力的現(xiàn)狀，并提出教學(xué)建議。試題選自蕪湖市2016—2017第二學(xué)期八年級(jí)期中物理試卷，測(cè)試對(duì)象為安徽師范大學(xué)附屬外國(guó)語學(xué)校八年級(jí)全體學(xué)生。

1 原題及參考答案

原題：證明在豎直方向?qū)⑽矬w懸掛在彈簧測(cè)力計(jì)下靜止時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)就等于物體所受重力的大小。

參考答案：物體所受重力和彈簧測(cè)力計(jì)對(duì)物體的拉力是一對(duì)平衡力，大小相等；彈簧測(cè)力計(jì)對(duì)物體的拉力和物體對(duì)彈簧測(cè)力計(jì)的拉力是一對(duì)相互作用力，大小相等；所以物體對(duì)彈簧測(cè)力計(jì)的拉力大小等于物體所受重力的大小。而彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)就是物體對(duì)彈簧測(cè)力計(jì)的拉力大小，所以彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)就等于物體所受重力大小。

2 試題分析

本題的創(chuàng)新之處在于它取自于課堂演示實(shí)驗(yàn)：測(cè)量物體所受重力的大小，結(jié)合二力平衡、相互作用力的概念及其特征，突出對(duì)學(xué)生概念理解及其思維能力的考查。通過測(cè)驗(yàn)，本題區(qū)分度D為0.8，依據(jù)艾貝爾的評(píng)價(jià)意見，區(qū)分度D在0.4以上為優(yōu)秀。

3 學(xué)生答題現(xiàn)狀及存在的問題

圖1

經(jīng)統(tǒng)計(jì)，全年級(jí)平均分2.82，難度為0.47。由于試題測(cè)試包含三個(gè)方面的知識(shí)，即二力平衡、相互作用力、二力平衡和相互作用力中各個(gè)力的大小數(shù)量關(guān)系，全年級(jí)學(xué)生0-2分、3-4分、5-6分的比例如圖1所示。

由圖1可知，分?jǐn)?shù)區(qū)間在3-4分的人數(shù)多達(dá)47%，40%的學(xué)生處在0-2分?jǐn)?shù)區(qū)間。由此可知，大部分學(xué)生在解答物理問題方面的思維能力存在較大的發(fā)展空間。

筆者針對(duì)每個(gè)分?jǐn)?shù)區(qū)間選取部分具有代表性的學(xué)生答卷，分析其存在的問題。

5-6分?jǐn)?shù)區(qū)間學(xué)生的代表性答案可以分為三類：① 純文字型：因?yàn)槲矬w和彈簧測(cè)力計(jì)靜止，所以它們處于平衡態(tài)，所以重力和彈簧測(cè)力計(jì)向上的拉力是一對(duì)平衡力，它們大小相等。因?yàn)閺椈蓽y(cè)力計(jì)受到向下的拉力和彈簧測(cè)力計(jì)對(duì)物體向上的拉力是相互作用力，所以它們大小相等。重力等于物體對(duì)彈簧測(cè)力計(jì)向下的拉力，而彈簧測(cè)力計(jì)向下的拉力等于彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)，所以彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)等于物體所受到的重力大小。② 簡(jiǎn)化符號(hào)型：∵靜止，∴二力平衡，∴G=F拉。∵為一對(duì)相互作用力，∴F拉=F彈=F示。③ 結(jié)合圖像型：有學(xué)生答題時(shí)作出了圖像，在此筆者呈現(xiàn)了學(xué)生實(shí)際作答的情況(如圖2)。

圖2

3-4分?jǐn)?shù)區(qū)間學(xué)生的代表性答案：因?yàn)殪o止，所以物體受力平衡，所以物體受彈力與其自身重力相等，所以彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)等于物體重力。

0-2分?jǐn)?shù)區(qū)間學(xué)生的代表性答案：物體懸掛在彈簧測(cè)力計(jì)下靜止，無其他外力，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)就等于物體所受重力的大小。

由此可知，5-6分?jǐn)?shù)區(qū)間的學(xué)生對(duì)題目都有較好的情境把握，能夠全面地分析該情境中所包含的“二力平衡”和“相互作用力”知識(shí)。純文字型答題的學(xué)生敘述能力強(qiáng)，表達(dá)具有邏輯性。簡(jiǎn)化符號(hào)型答題的學(xué)生對(duì)概念理解得透徹，能將物理概念的文字描述轉(zhuǎn)化為自己頭腦中的符號(hào)表示，從而將復(fù)雜的問題簡(jiǎn)單化。結(jié)合圖像型答題的學(xué)生能通過題干描述的情境，將其形象化，呈現(xiàn)了直觀的分析依據(jù)。不同類型的答卷方法各有千秋，但何種答題方式更具形象化思維的特點(diǎn)，值得探討。

對(duì)于3-4分?jǐn)?shù)區(qū)間的學(xué)生，基本上是因?yàn)橹豢紤]到了題目情境中的“二力平衡”現(xiàn)象，卻忽略了“相互作用力”，從而想當(dāng)然地認(rèn)為彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)就等于物體所受的重力。所以，此分?jǐn)?shù)區(qū)間學(xué)生存在的問題是對(duì)物理情境分析不全面，即思維缺乏全面性。0-2分?jǐn)?shù)區(qū)間的學(xué)生對(duì)題目情境的認(rèn)識(shí)則明顯不足，對(duì)概念的理解不深入，而導(dǎo)致“只知彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)等于物體重力的大小，卻不知緣由”的現(xiàn)象。

4 思考與討論

由上面對(duì)各個(gè)分?jǐn)?shù)區(qū)間學(xué)生答卷存在問題的分析，值得我們思考的是：如何優(yōu)化優(yōu)秀學(xué)生思維加工能力?如何培養(yǎng)中等學(xué)生思維的全面性?如何培養(yǎng)學(xué)困生的概念理解和思維能力？

4.1 優(yōu)秀答卷折射學(xué)生思維方法的培養(yǎng)傾向

雖然三類優(yōu)秀答卷均說明這批學(xué)生對(duì)情境把握到位，有正確且全面的概念理解。但就效率而言，純文字型需花較長(zhǎng)時(shí)間解答此題，而簡(jiǎn)化符號(hào)型僅用一些必要的文字和物理表達(dá)式就足以說明問題。就說服力而言，結(jié)合圖像型在敘述問題時(shí)可充分運(yùn)用圖像的直觀性，讓人有更形象的認(rèn)識(shí)。由此可見，培養(yǎng)學(xué)生的物理思維能力，基于學(xué)生運(yùn)用文字表述對(duì)問題加以概括，將物理問題符號(hào)化、圖像化，能“重新安排、組合已有的物理知識(shí)，創(chuàng)造出新的形象”。

4.2 答題錯(cuò)因透露出學(xué)生思維能力的薄弱點(diǎn)

3-4分?jǐn)?shù)區(qū)間學(xué)生在對(duì)情境中“相互作用力”欠考慮，說明一個(gè)物體上的兩個(gè)作用力容易被學(xué)生所考慮并分析，卻忽略了兩個(gè)物體上具有聯(lián)系的兩個(gè)作用力。在本題中具體表現(xiàn)為：學(xué)生想當(dāng)然地認(rèn)為彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)就是物體拉彈簧測(cè)力計(jì)的拉力大小，卻忽略了其原因——相互作用力。因此，學(xué)生在學(xué)習(xí)力學(xué)當(dāng)時(shí)，難以對(duì)物體進(jìn)行全面的受力分析。針對(duì)這部分學(xué)生，既然其思維全面性不足，那就多讓學(xué)生對(duì)物體進(jìn)行受力分析，在分析物體受力的過程中，考慮到情境中各個(gè)有關(guān)聯(lián)的作用力，防止對(duì)力的漏分析。

4.3 對(duì)學(xué)困生概念理解及思維能力培養(yǎng)的思考

0-2分?jǐn)?shù)區(qū)間的學(xué)生對(duì)情境中包含的概念沒有清晰的理解，只是很模糊地認(rèn)識(shí)到物體處于平衡態(tài)，卻不能思考到因?yàn)槠胶?，物體受到的拉力和物體所受的重力相等。因此，在測(cè)試之后，不能忽視這部分學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況，這部分學(xué)生答不出此題，說明其概念理解不深刻，分析、解決問題的能力較弱。概念理解不深，就得強(qiáng)化學(xué)生對(duì)概念的理解，與培養(yǎng)3-6分?jǐn)?shù)區(qū)間學(xué)生的思維能力一樣，加強(qiáng)他們的思維訓(xùn)練，增進(jìn)其對(duì)概念的理解。

[1] 中華人民共和國(guó)教育部.義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)(2011年版)[M].北京：北京師范大學(xué)出版社,2012：33-35.

[2] 郭懷中.物理教學(xué)論[M].合肥：安徽人民出版社,2007：135.

[3] 田世昆,胡衛(wèi)平.物理思維論[M].南寧:廣西教育出版社,1999:248.