在初中物理解題教學中培養學生的審題能力

(江蘇省太倉市實驗中學,江蘇 蘇州 215400)

隨著基礎教育改革的深入，學習評價的目標體系指向了核心素養，解答物理問題依然是當今學習評價的重要方式，各地物理中考的導向是考查學生的物理學科核心素養，之前的“題海”粗放型教學方式早已不能適應形勢了。如何在初中物理解題教學中使核心素養的培養落地生根？這是一個現實的、有意義的研究課題。

1 審題能力與解題教學

解答物理問題，簡稱解題，是把有關物理問題的具體信息與學生頭腦中已有的知識、經驗相聯系的過程。[1]解題教學是以解題為主要內容和形式而開展的教學活動，每一個物理問題的解決通常需要經歷兩大步驟：(1) 審題。包括識別物理現象，分析物理過程，排除無關因素干擾，提取有用信息，選擇合適方法，形成解題思路。(2) 解答。包括應用物理規律、運用數學工具、得出初步結果和總結、驗證結論。具備扎實可靠的審題能力是解題的關鍵所在。

審題能力主要體現為：(1) 把問題或題目文字轉化為物理情境的能力；(2) 把物理情境轉化為清晰的物理模型的能力；(3) 把物理模型轉化為明確的數學模型的能力。

從審題到解答一般需要經歷如下過程：(1) 通過分析、判斷、簡化和抽象等一系列思維活動，把情境化問題轉化為非情境化問題；(2) 運用物理知識、借助數學工具，進行推導、演算，對解答結果進行必要的驗證和評估。[2]整個物理解題過程的思維模型如圖1所示，其中涉及審題與解題方面的能力有：文字到情境的轉換、圖像和表格的信息分析、制約條件分析、變量分析、守恒分析、狀態與過程分析、數學工具運用、答案的評估等等。

圖1

解題教學所要解決的問題是如何讓學生“學會”和“會學”，教學目標分為三個層級：第一層級是基本要求，即通過講解例題，讓學生聽懂并且會做這道題；第二層級是能力提升，通過講解例題和歸納，讓學生會做同類習題，掌握解決同類問題的基本方法策略，能夠舉一反三；第三層級是核心素養，通過對例題的設計和教學實施，提升學生的物理學科核心素養，能夠解決其他不同情境的物理問題。要實現從第二層級到第三層級的躍遷，關鍵在于提升學生的審題能力，解題教學要從關注學科知識，走向關注核心素養。

2 初中物理審題能力培養的案例分析

初中物理電學問題涉及的知識點較多，尤其是涉及電學計算的問題綜合性較高，問題設計的難度層級空間較大，通過解題可以比較客觀地了解學生的掌握狀況，由此也常常成為物理中考試題中考查的重點，現舉例如下。

例1(2019年綏化)：圖2甲是燈L和電阻R的電流隨電壓變化的圖像，將他們按圖2乙所示接入電路中。只閉合開關S，小燈泡的實際功率為0.8W；再閉合開關S1，電流表的示數變化了A。若將R與標有“50Ω 0.5A”的滑動變阻器串聯后接到該電源(電源電壓恒定)上，則滑動變阻器消耗的最大電功率是W。

圖2

審題能力的培養要點：(1) 把文字和圖像轉化為物理情境、進而轉化為非情境化的解題條件是本題審題的關鍵所在。燈L和電阻R并聯連接，只閉合開關S時，燈L通路，電阻R斷路。文中“小燈泡的實際功率為0.8W”是本題的“題眼”，考查學生圖像分析與信息處理的能力。采用圖像分析的方法，在燈L的I-U圖像曲線上找到一個特殊點(0.4V，2A)，該點處小燈泡的實際功率為0.8W，進而根據并聯電路的特點，分析判斷得出題目中隱含的一個重要條件：電路電源電壓為2V。

(2) 狀態分析與變量分析是審題過程中必須關注的要素。再閉合開關S1，表示接通了電阻R所在支路，此時電流表示數為通過燈L和電阻R的電流之和，電流較電路之前的狀態會有所增大，電流的變化量即為通過電阻R支路的電流。因此，需要進一步從圖2甲I-U圖像中獲取定值電阻R的有效信息。

(3) 選擇合適的方法是把物理問題轉化為數學問題的關鍵環節。求解滑動變阻器消耗的最大電功率，需要運用定量分析的方法，根據相關的物理規律,尋找出滑動變阻器消耗的電功率與其接入電路中阻值之間的定量關系。該問重點考查了學生運用數學工具的能力，題目涉及兩個物理狀態之間的轉換，由“電阻R與燈L并聯”轉換為“電阻R與滑動變阻器串聯”，在兩個狀態轉換的過程中，電源電壓不變，電阻R阻值不變，限制條件為：滑動變阻器標有“50Ω 0.5A”。

(2) 將R與標有“50Ω 0.5A”的滑動變阻器R0串聯到原電源兩端，畫出等效電路如圖3所示。

圖3

該題在審題與解答過程中,有兩個關鍵之處，也是問題的難點所在,一是需要由題干“小燈泡的實際功率為0.8W”，分析出一個重要隱含條件：電源電壓為2V，這個難點不是難在物理知識上，而是難在圖像分析與搜集有效信息的審題能力方面；二是運用定量分析方法推導得出滑動變阻器消耗電功率的關系式，并且要求借助數學知識進行極值問題的討論，這一環節需要學生具有較高的運用數學工具的能力。

3 相關思考

3.1 物理學習評價的方向要指向物理學科核心素養

較長一段時間以來，基礎教育領域對傳統的“應試教育”進行了深刻的反思，新課程改革倡導的教育理念可以說已爛熟于心。與此同時，實際教學活動中又出現了一些矯枉過正的偏差，如課堂教學一味追求形式上的熱鬧與新奇，尤其不敢在公開課、觀摩課上理直氣壯地講題、解題，怕被貼上“應試”的標簽。物理解題教學是中學物理教學的一個重要組成部分，通過解題教學可以使學生深刻理解重要的物理概念和規律，形成物理觀念，發展科學思維能力。我們要摒棄簡單提取、機械記憶和低層次的重復做題的教學方式，改革淺層理解、甚至采用默寫、背記的學習評價方式。目前各地物理中考的學業評價方向正在轉向考查學生的物理學科核心素養，提高學生的學習成績與提升核心素養的目標在本質上是一致的。

3.2 審題能力是物理學科核心素養的一個重要因素

物理解題教學所要求的審題能力，在物理學科核心素養的“物理觀念”“科學思維”“科學探究”“科學態度與責任”四個方面中都有涉及，[3]尤其在“科學思維”方面更是占有重要位置。審題過程本質上是一系列科學思維的過程，通過對物理問題情境的分析與解讀，把握對解決問題有實質性影響的相關要素，區分表象與本質，排除可能的干擾因素，提取有用的信息，對題設條件和數據進行必要的因果推理，建立物理現象之間的相互聯系，構建相應的物理模型。可以看出，提升學生的審題能力，不僅是為了解幾道習題、做幾份試卷，重要的是為了幫助學生尋找物理概念和規律之間的區別與聯系，習得思考問題和解決問題的科學方法；在培養學生的審題能力的過程中，可培養學生對物理概念的辨析能力、知識梳理能力和問題解決的能力，發展學生的抽象概括和邏輯推理能力。

3.3 要重視科學方法的滲透與教育

物理學是一門以實驗為基礎的學科，也是具有方法論性質的學科，在重要概念和規律的形成過程中蘊含著豐富的科學方法因素，當下物理課堂的解題教學，實質上是運用概念和規律解決物理問題的過程，同樣涉及許多科學方法。在具體的審題與解答環節中，常常應用到的有：控制變量法、轉換法、類比法、等效替代法、理想實驗法、建立模型法、圖像法、極限法等，這些方法有些指向問題解決的目標和基本思路，有些則是問題解決的具體方法，是引領學生運用物理規律解決實際問題的重要保障。因此我們在解題教學中要重視科學地設置具有挑戰性的學習任務，貼近學生的最近發展區，促進深度學習的發生，在審題和解題過程中重視培養學生運用科學方法的意識與能力，推動物理學科核心素養培養目標的落實。