狀態分析物理解題法的理論研究*

蘇玲玲，鐘潔霞，韓家慧，謝清連

（廣西高校新型電功能材料重點實驗室 南寧師范大學，廣西 南寧 530001）

1 引言

核心素養是近年來中學教育改革的熱點話題，習題教學可以使學生從物理的視角去觀察、分析和認識生活里的現象，并使學生在習題的訓練中經歷探索、假設、遞推、論證、表述等過程，從而達到提升學生解題能力，發展學生物理核心素養的作用。隨著高考3+1+2 模式的變革，物理學科的基礎性愈加凸顯，物理思維方法的掌握與學生解題過程密不可分，其解題能力的培養仍是一項重要課題。

不同的學生對同一題目的理解和解題方法可能有所不同，但解題過程具有相同的模式。其包括四個環節，即審題、建立模型、求解、回顧錯誤!未找到引用源。。其中，審題與建立模型是解題的核心環節，也是解題方法研究的核心問題。然而對于同一個物理量的計算公式往往是不唯一的，因此公式的選擇成為學生頭疼的問題。一方面，學生對于已積累的公式缺乏梳理整合，另一方面學生在公式的選擇上缺乏理論依據。針對這兩方面的問題我們提出了狀態分析方法，為學生在審題時提供一個思維方向。

2 狀態分析方法的理論概述

狀態分析方法通過分析問題情景中研究對象所處的狀態，針對每一個狀態，結合目標條件聯想相關知識域[3]，選擇描述該狀態的公式作為基本方程。隨后經過梳理題目中的已知條件、關系條件和衍生條件等建立輔助方程，最后聯立基本方程和輔助方程進行數學運算求解問題。圖1 是狀態分析方法的解題思路：

圖1 狀態分析解題思路

例如：一個滑塊在水平面上受到水平牽引力的作用，由靜止開始向左運動，其中滑塊的質量為30kg，牽引力大小為180N，滑塊與地面的間摩擦力始終等于150N，在滑塊運動5s 后，撤去牽引力，計算滑塊開始運動到最后靜止所通過的位移。

解析：從題目中可以知道研究的對象是滑塊，滑塊經歷了兩個狀態，一個是牽引力與摩擦力共同作用的勻加速狀態；另一個是摩擦力作用下的勻減速狀態。在直線運動的知識域中，其基本方程主要包括三個基本公式和兩個推論。由于需要求解位移，因此為本題的基本方程。設牽引力為F，摩擦力為f，結合具體意義可得如下關系：

3 進階式實施方案

第一階段：教學示范

教師利用例題對學生進行教學示范。在習題教學中優先使用狀態分析方法進行求解。在講解過程中注意幫助學生建構該類問題所涉及知識域的基本方程，結合導學卡片幫助學生理解記憶，使學生逐步形成基本方程和輔助方程的概念，初步具備運用狀態分析方法解題的的意識和行為。圖2 為解題導學卡片，教師可結合具體教學運用，從而更好呈現解題思維。此外，學生也可根據其引導完成課后作業。

圖2 狀態分析方法導學卡片

第二階段：進階訓練

根據維果斯基的“最近發展區理論，狀態分析方法的實施中順應學生心理認知特點，習題教學中采用模塊式訓練題，實現解題思維可視化，引導學生獨立解題，使學生逐步形成解題思維和習慣，從而更好的度過思維轉變的時期，最終拋開訓練模塊進入常態式解題，實現真正意義上解題。圖3 為的教學實踐中用到的模塊式訓練題，其在具體實踐中收效良好。

圖3 狀態分析方法訓練題

第三階段：常態式解題

完成一、二階段的訓練，學生潛意識中形成“基本方程-輔助方程-代數運算”的解題思路。此時，撤去 解題導學案，讓學生在沒有引導詞的情況下進行解題。學生通過對基本方程和輔助方程深入思考，從而進一步感悟“物理狀態—模型—數學計算”的物理解題過程。圖4 為某學生 初步進入該階段的解題過程。

圖4 實驗班測評部分答卷

4 適用范圍

（1）遷移性教學

栗曉倩在其研究中說到，不同學科的學習是可以相互影響的，這種影響就是思維的遷移[4]。不僅在物理問題中存在物理狀態，在化學問題也存在化學狀態，不同的學科有不同的狀態描述，狀態分析方法不僅適用于物理問題求解，其解題思維和方法可以橫向遷移到其它學科進行問題求解。此外，初高中的問題復雜程度具有明顯差異，狀態分析方法在解題銜接教學中可以實現縱向遷移。

（2）差異性教學

狀態分析方法訓練卡片是一種教學策略，能在思路上引導學生，幫助學生自主去認識和分析問題，不同程度的學生可以根據自己的情況調整自己的學習進度。對于水平較高的同學能盡快的掌握解題思路和方法，對于水平較低的同學可以先根據其步驟機械解題，培養成就心理，并隨經驗的積累逐步建立解決問題的思維習慣，最終實現有意義解題。