淺談習題教學中培養 思維能力的方法和途徑

劉勁松

摘 要：習題教學是初中物理教學的基本內容和重要環節，文章結合實際案例從三個方面來闡述物理習題教學中培養和提高學生思維能力的方法和途徑。

關鍵詞：初中物理教學;習題教學;思維培養

習題教學是初中物理教學的基本內容和重要環節，以習題教學的形式，讓學生在“游泳”中學會“游泳”，也是思維能力培養的重要途徑。本文結合實際案例從三個方面來闡述物理習題教學中培養和提高學生思維能力方法和途徑。

一、抓住問題的本質和特征進行分析、變通、延伸、發散，培養學生善于抓住問題本質的能力

通過深入分析問題的表象，揭示問題的本質和外延，通過“同一問題多種條件變化”的訓練，培養并提高學生思維的深刻性。

例1? 如圖1所示，有一質量不計的杠桿OM，在杠桿的中點掛一個20N的重物，在杠桿的右端施加一個與杠桿垂直且向上的力F，使杠桿水平靜止，則F = N。

解析：當杠桿水平靜止時，由杠桿平衡條件F×lF= G×lG可得：F=G=G=×20N=10N.

變化1：在上述例1中，若F方向始終垂直于杠桿向上（也就是力F隨杠桿的轉動方向也發生改變，但力F始終與杠桿垂直），將重物G緩慢勻速提高的過程中，F的大小將 （選填“變小”“不變”或“變大”）。

解析：本題設計了一個杠桿動態平衡的模型情景，當杠桿位置發生變化時，相應的動力臂、阻力臂可能隨之變化。解題關鍵是，由平衡條件可得F=G。在杠桿轉動的動態平衡過程中，通過作圖可得lG在變小，而動力臂lF、物重G保持不變，從而得出動力F將變小。學生對于杠桿動態平衡過程中的力臂變化問題往往無從下手，若通過作圖并結合杠桿平衡條件進行分析，問題便迎刃而解了。

變化2：例1中，保持動力F的方向始終豎直向上，將重物G勻速緩慢提高的過程中，動力F的大小將? ? ? ? ? （選填“變大”“變小”或“不變”）。

解析：杠桿轉動后，動力臂和阻力臂都變小了，但從杠桿力臂的示意圖可以看出，動力臂和阻力臂之比不變，始終是=。由杠桿平衡條件可得F=G=G，于是得出動力F保持不變。學生往往受到變化1中思維方式的干擾，列出式子F=G后，他們只發現圖中lG變小了、lF也變小了，而沒有發現lG、lF都變小的同時，其兩者的比值是不變的。

變化3： 如圖2所示，例1中保持杠桿始終處于水平靜止狀態，動力F的方向從a位置旋轉到b位置，動力F的大小將 （選填“變大”“變小”或“不變”）。

解析：本題設計了一個杠桿靜止而動力方向發生改變的動態平衡模型情景，當動力F的方向發生變化時，相應的動力臂lF、阻力臂lG可能隨之變化。解題關鍵是，由平衡條件可得F=G. 在杠桿轉動的動態平衡過程中，通過作圖可得物重G、阻力臂lG不變，而動力臂lF先變大后變小，從而得出動力F將先變小后變大。

通過問題條件的改變，讓學生在“一題多變”的過程中悟出問題的本質和解決該類型問題的核心思路及本質方法，擴大了視野，深化了對問題本質的理解，有效地培養和提高了學生思維的深刻性。

二、引導學生回看思路，通過換角度、多方位的分析和反思，通過“同一問題多種方法對比”，培養并提高學生思維的靈活性

例2? 京滬高速收費站于今年開始對超載貨車實施計重收費：（1）小王結合所學物理知識設計了圖3稱重原理圖，下列說法正確的是（ ）

A.稱重表是由電壓表改裝的

B.電路中的R1是沒有作用的

C.當車輛越重時，稱重表的示數越小

D. 車輛越重時，稱重表的示數越大

解析：A選項，由電路連接方式分析，串聯在電路中的稱重表是電流表;B選項，從極端化的角度來分析，當貨車太重導致滑動變阻器R2阻值過小，R1的存在可以防止電流過大，起到保護電路的作用;C、D選項，從串聯電路的歐姆定律角度來分析I= ，U、R1不變，車越重，滑動變阻器R2阻值約小，電流I越大。通過回看思路，利用三個不同角度，提高學生的思維能力。

（2）如果稱重表是一個電壓表，利用原來的器材，用三種方法分別設計三個電路，使得貨車越重，稱重表的示數越大 .

a b c

解析：方法1，利用原圖結合串聯分壓的原理，車越重，滑動變阻器R2阻值越小，其兩端電壓U2越小，電源電壓不變，R1兩端電壓U1越大，稱重表（電壓表）應該并聯在R1兩端（如圖4a）。方法2，利用串聯分壓，逆向思考，改變滑動變阻器R2的接線方式，使得車越重，滑動變阻器R2阻值越大，其兩端電壓U2越大，電壓表（稱重表）應并聯在滑動變阻器R2兩端（如圖4b）。方法3，滑動變阻器同接下接線柱，電壓表并聯在上、下接線柱上，使得車越重，電壓表所測電壓部分的電阻值越大，電壓表示數越大（如圖4c）。

通過從三個不同的角度來分析同一問題，從而得出解決同一問題的三種方法，通過多角度分析問題，培養了學生思維的靈活性。

三、通過對比解題思路和優化思維流程，引導學生尋找問題間的本質聯系，通過“限時解決問題”的訓練，培養并提高學生思維的敏捷性

例3? 某實驗小組的同學為了進一步探究電路的性質，他們選擇了一個電壓可調的電源進行實驗.實驗所用電路如圖5a，但電壓表位置不詳，定值電阻R1的阻值為8Ω，所用滑動變阻器R2是“10Ω2A”和“5Ω3A”中的一個。若某次實驗時，滑動變阻器R2接入電路阻值為最大值的一半，兩表刻度盤上的指針位置如圖5b所示，請通過計算推測他們實驗時所用滑動變阻器R2的規格和R2兩端的電壓。

a b

解析：按常規思路進行分類討論，電壓表所接位置分為三種可能的情形：①與R1并聯;②與R2并聯;③與電源并聯。電流表讀數分為兩種可能的情形：①1A;②0.2A。電壓表讀數分為兩種可能的情形：①13V;②2.6V?；瑒幼冏杵鱎2的阻值有兩種可能的情形：①2.5Ω;②5Ω。一共需要討論24種組合的情形，分類討論的情形過多，解決問題的過程過于煩瑣，解決問題所需時間太長。如果對思維流程進行反思和優化可發現，抓住“電壓表和電流表的比值”進行分類討論，電壓表所測電阻只有三種可能：① =? = 13Ω;② = 65Ω;③? = 2.6Ω?？紤]到R1=8Ω，R2 = 5Ω或2.5Ω，可排除上述②③兩種可能，電壓表一定接在R1、R2這個整體兩端（即電壓表所測電壓為電源電壓），電壓表測電源電壓，且R2 = 5Ω。這樣迅速得出只有兩種可能的情形：電壓表并聯在電源兩端且R2 = 5Ω，電壓表示數2.6V且電流表示數0.2A，或電壓表示數13V且電流表示數1A。所以滑動變阻器R2的規格為“10Ω 2A”，R2兩端的電壓為“1A×5Ω=5V”或“0.2A×5Ω=1V”。

在教學過程中，通過反復對比解題思路從而優化思維流程，引導學生尋找問題間的本質聯系，減少不必要的冗余步驟，培養并提高學生思維的敏捷性。

四、注重方法的教學

正如教育家布魯納所說：“教和學從根本上講都是為了掌握學科內容的結構。”要讓學生從整體上掌握學科知識且具有完整意義的認知結構，知識和方法是不可分的，具有同等的重要性。在實際教學中要特別注重方法的教學，學生通過學習能將教材的知識轉化為學生的認知結構并形成知識的遷移。只有知識，沒有方法，很難有認知的形成及知識的遷移。

比如說學習壓強時，如果不用比值定義法建立物理概念，很難建立起壓強的概念，頭腦里原有的知識也就得不到遷移。那么學生頭腦中的知識往往不具有條理性，不能融會貫通，也就不能稱之為認知結構了。例如2001年蘇州市中考第40題就是考查學生是否掌握了這種科學方法。

（2001年蘇州市中考第40題）已知我國已研制成的碳納米管的強度（可理解為“單位面積能承受的最大拉力”）是鋼的100倍，而碳納米管的密度僅為鋼的，假設有兩根足夠長的細繩，一根由上述碳納米管制成，一根由鋼制成，將它們分別在地面附近豎直懸掛起來，設它們能承受自身重力而不斷裂時的最大長度分別為l納米與l鋼，則= 。

本題中的“強度”的概念初中生是沒有學過的，但根據題目中的定義“單位面積能承受的最大拉力”與學過的壓強（單位面積上受到的壓力）的定義進行類比，從而發現“強度”“壓強”都是比值定義法建立的物理概念，因此得出強度=，強度=。

如果我們確認物理教學應該遵循教育的規則，接受知識的目的是建立認知結構，那么物理教學的目的不僅要用掌握知識，更重要的是理解科學方法。習題教學中，不能只是為了傳授知識而單純地講解題目本身，重要的是培養學生思維的深刻性、思維的靈活性、思維的敏捷性，注重方法教學，才能提高學生的學習能力。