摘要：高中物理新課程的基本理念是在課程目標(biāo)上注重提高全體學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，在課程實(shí)施上重自主學(xué)習(xí)，培養(yǎng)科學(xué)探究能力。而探究性學(xué)習(xí)的核心是圍繞“問題”開展科學(xué)的探索、研究。因此，教師在課堂教學(xué)中應(yīng)加強(qiáng)對(duì)學(xué)生解題過程中的目標(biāo)意識(shí)與思維監(jiān)控的培養(yǎng)，充分激發(fā)學(xué)生的探究欲望和參與情感，從而提高全體學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。本文從具體的案例出發(fā)，就中學(xué)物理解題過程中的目標(biāo)意識(shí)與思維監(jiān)控等方面進(jìn)行了研究和闡述。

關(guān)鍵詞：物理解題過程；目標(biāo)意識(shí)；思維監(jiān)控

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-6148(2008)12(S)-0032-2

1 問題的提出與意義

解物理題，尤其是求解探索性的物理問題，是一個(gè)復(fù)雜的智力活動(dòng)，它是解題者的一種有目的、有計(jì)劃的科學(xué)活動(dòng)。在解題過程中，解題者所采取的種種行為，都不是無意識(shí)的盲目的嘗試，而是有著明確的目標(biāo)指向的。解題者首先需要對(duì)問題的信息有充分的感知，需要將問題的信息與大腦里貯存的信息相互作用，進(jìn)行科學(xué)的決策，然后對(duì)決策加以實(shí)施，通過嚴(yán)格的推演，得出正確的結(jié)論。但是，所有這些步驟并非是一蹴而就的。解題并不是按照事先制定好的程序一成不變地實(shí)施的機(jī)械過程，事先確定的解題思路往往是粗線條的、概略性的，有的則是嘗試性的。由于問題的復(fù)雜性，或解題者思維的缺陷等主、客觀原因，解題的進(jìn)程有時(shí)會(huì)中斷，或偏離正確的方向。因此，解題者應(yīng)當(dāng)隨時(shí)接收有關(guān)信息，及時(shí)地加以修正和調(diào)節(jié)。由此可見，解物理題的過程是一個(gè)需要不斷對(duì)所發(fā)生的情況進(jìn)行自我評(píng)估并隨時(shí)加以必要調(diào)整的動(dòng)態(tài)過程。

有很多學(xué)生在解答習(xí)題的時(shí)候帶有很大的盲目性，找不到正確的思路。如何克服這種盲目性呢?我們認(rèn)為樹立求解過程中的目標(biāo)意識(shí)，積極加強(qiáng)思維過程中有意識(shí)的監(jiān)控是有效克服解題過程中盲目性的重要途徑。習(xí)題解答過程需要學(xué)生自始至終保持自覺、積極的思維。因此，在解答習(xí)題的每一個(gè)階段，需要解答者不斷地提出各種輔助性的問題，為思維的方向確定一個(gè)個(gè)具體的目標(biāo)，這就是目標(biāo)意識(shí)。目標(biāo)確定好以后，還需要解答者對(duì)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)過程不斷地進(jìn)行控制、分析、適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)，保證整個(gè)解題過程中的思維處于一種自覺、積極和有序的狀態(tài)，這就是解題過程中思維監(jiān)控。下面結(jié)合幾種常見類型來談?wù)勅绾螛淞⒛繕?biāo)意識(shí)，以及怎樣進(jìn)行思維監(jiān)控。

2 幾則案例的剖析

類型1 目標(biāo)明確的問題

如果所遇問題要求解的目標(biāo)明確，此時(shí)，要緊扣目標(biāo)，充分運(yùn)用分析和綜合的思維方法確定每一個(gè)解答步驟的思維方向和突破口。

例題1 一個(gè)物體由靜止從某處自由落下，已知在到達(dá)地面前最后一秒內(nèi)通過的位移為整個(gè)位移的9/25，試求塔高H。(g=10m／s2)

解析 此問題要求物體在整個(gè)下降過程中的位移， 目標(biāo)十分明確。

怎樣才能達(dá)到此目的呢?

(1)確定計(jì)算公式：初速度為零時(shí)求位移有如下幾種方法：①H=12gt2； ②v2t=2gH；③H=vt2t。我們不妨選擇①。要實(shí)現(xiàn)目標(biāo)，求出整個(gè)過程下落的時(shí)間t是關(guān)鍵。

(2)如果著眼點(diǎn)放在圖1的BC階段，涉及到的物理量會(huì)比較多，求解過程將會(huì)比較麻煩。我們現(xiàn)在分析問題中的已知條件，為了充分利用初速度為0的條件，從整體與部分的關(guān)系，將原來的視角調(diào)整到AB段：AB段的位移是整個(gè)過程的1625H，時(shí)間為（t-1）s。因此，有：1625H=12g（t-1）2可以求出H=125m。

以上的思維過程始終以目標(biāo)為參照物，遵循求解的最簡(jiǎn)原則，適時(shí)調(diào)整思維的著眼點(diǎn)，避免了思維方向的盲目性。解題者在解題時(shí)應(yīng)當(dāng)經(jīng)常自我發(fā)問，提出一連串與解題相關(guān)的問題，這些問題概括為：“什么?(你現(xiàn)在在干什么或準(zhǔn)備干什么)為什么?(為什么要這樣干)怎么樣?(實(shí)際的效果如何)”，這是進(jìn)行或促進(jìn)思維自我調(diào)節(jié)的最有效的方法。

類型2 目標(biāo)較遠(yuǎn)的問題

如果問題要求解的目標(biāo)不容易實(shí)現(xiàn)的時(shí)候，應(yīng)該將目標(biāo)分解為幾個(gè)子目標(biāo)，分階段來逐一實(shí)現(xiàn)要求解的最終目標(biāo)。在確定子目標(biāo)的時(shí)候，以及在每一個(gè)子目標(biāo)的求解過程中要及時(shí)進(jìn)行思維監(jiān)控。

例題2(1997年全國(guó)) 質(zhì)量為m的鋼板與直立輕彈簧的上端連接，彈簧下端固定在地上。平衡時(shí)，彈簧的壓縮量為x0，如圖2所示。一物塊從鋼板正上方距離為3x0的A處自由落下，打在鋼板上并立刻與鋼板一起向下運(yùn)動(dòng)，但不黏連。它們到達(dá)最低點(diǎn)后又向上運(yùn)動(dòng)。已知物塊質(zhì)量也為m時(shí)，它們恰能回到O點(diǎn)。若物塊質(zhì)量為2m，仍從A處自由落下，則物塊與鋼板回到O點(diǎn)時(shí)，還具有向上的速度。求物塊向上 運(yùn)動(dòng)到達(dá)的最高點(diǎn)與O點(diǎn)的距離。

解析 目標(biāo)分析：這是一道復(fù)雜的動(dòng)量與能量綜合題。問題中涉及的物理過程和相關(guān)的物理量比較多，要實(shí)現(xiàn)問題中要求的最終目標(biāo)不容易達(dá)到。故要逐個(gè)地確定子目標(biāo)。

思維監(jiān)控：我們要把復(fù)雜的狀態(tài)、整體過程進(jìn)行“拆解”，把它變成一個(gè)個(gè)我們熟悉的小過程、小模型，就能做到化難為易，化繁為簡(jiǎn)！

目標(biāo)1 求出彈簧被鋼板壓縮，平衡時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能Ep

狀態(tài)1：彈簧被鋼板壓縮，平衡時(shí)彈簧的壓縮量為x0，此時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能設(shè)為Ep。

過程1：質(zhì)量為m的物塊自A點(diǎn)自由下落(此時(shí)物塊可抽象為一個(gè)質(zhì)點(diǎn)模型)，下落的距離為3x0，則獲得的末速度為：

mg#8226;3x0=12mv20，v0=6gx0。

過程2：物塊m以v0的末速度與鋼板發(fā)生碰撞，碰撞過程時(shí)間極短，于是，物塊和鋼板組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒：mv0=2mv1。碰撞過程中要損失一部分機(jī)械能，因?yàn)椴皇峭耆珡椥耘鲎?

過程3：物塊和鋼板以v1的共同速度將彈簧下壓到最低點(diǎn)，然后從最低點(diǎn)“剛好”回到到O點(diǎn)，即速度為零，O點(diǎn)是彈簧為原長(zhǎng)的位置，此時(shí)彈簧沒有彈性勢(shì)能。這個(gè)過程中只有重力和彈力做功，物塊、鋼板和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，以鋼板的平衡位置為勢(shì)能零點(diǎn)，初狀態(tài)的總機(jī)械能為：Ep+12#8226;2mv12，末狀態(tài)的總機(jī)械能為：2mg#8226;x0，由機(jī)械能守恒定律有：

Ep+12#8226;2mv21=2mg#8226;x0。

目標(biāo)2 物塊的質(zhì)量為2m時(shí)，當(dāng)彈簧的彈性勢(shì)能與前面相等時(shí)，應(yīng)用機(jī)械能守恒來確定二者分離時(shí)的速度

當(dāng)物塊的質(zhì)量為2m時(shí)，

過程1：物塊的末速度仍是v0=6gx0。

過程2：動(dòng)量守恒過程為2mv0=3mv2，v2是碰撞后物塊和鋼板獲得的共同速度。

過程3：物塊和鋼板以v2的共同速度將彈簧下壓到最低點(diǎn)，然后從最低點(diǎn)回到O點(diǎn)，此時(shí)它們還具有向上的速度。這個(gè)過程機(jī)械能守恒，有：Ep+12#8226;3mv22=3mg#8226;x0+12#8226;3mv23。

目標(biāo)3 物塊與鋼板分離后，求出物塊運(yùn)動(dòng)高度h

狀態(tài)2：回到O點(diǎn)時(shí)，物塊和鋼板都還有向上的速度，而鋼板有彈簧拉住，物塊與鋼板“不黏連”，所以物塊和鋼板將分離。

過程4：物塊與鋼板分離后（此過程還原為豎直上拋運(yùn)動(dòng)），以v3的初速度向上做上拋運(yùn)動(dòng)：h=v232g。

綜合以上各式，解得：h=x02，h即物塊到達(dá)的最高點(diǎn)距O點(diǎn)的距離。

本題涉及復(fù)雜情境，給人以無從下手的感覺。其實(shí)只要根據(jù)時(shí)間或空間順序分清運(yùn)動(dòng)過程(即幾個(gè)目標(biāo))以及這些過程中涉及哪些規(guī)律，這樣將復(fù)雜情境的問題還原成了熟悉的典型運(yùn)動(dòng)模型，復(fù)雜問題就會(huì)迎刃而解。

類型3 目標(biāo)模糊的問題

對(duì)于條件隱蔽，求解目標(biāo)比較模糊的問題，識(shí)別和分析物理問題的能力相當(dāng)重要。識(shí)別和分析物理問題的能力是指正確理解題意，善于發(fā)現(xiàn)問題中的隱含條件，恰當(dāng)選擇研究對(duì)象，正確分析研究對(duì)象所受的外界影響及運(yùn)動(dòng)變化過程的能力。此時(shí)應(yīng)該利用思維監(jiān)控，具體問題進(jìn)行具體分析，提出一些輔助性的問題，使隱蔽條件顯現(xiàn)出來，求解目標(biāo)明朗化。具體過程為：首先，對(duì)問題作深入的定性分析，認(rèn)真考慮物體的運(yùn)動(dòng)過程。然后，應(yīng)用公式進(jìn)行定量計(jì)算。最后，再對(duì)結(jié)果進(jìn)行可行性分析，直至滿意。其思維模式如圖3所示。

例題3 如圖4所示，豎直墻壁和水平地面都是光滑的。固定在長(zhǎng)度為L(zhǎng)的輕桿兩端的A、B兩球的質(zhì)量均為m，桿與水平地面的夾角為60°，現(xiàn)在將桿由靜止釋放。問A球脫離豎直墻壁時(shí)桿與水平面的夾角為多少?

解析 問題中的求解目標(biāo)不是很清晰。為了尋找A球何時(shí)脫離墻壁，先來研究整個(gè)裝置的運(yùn)動(dòng)情況。

(1)設(shè)某時(shí)刻桿與水平面的夾角為θ的時(shí)候，A的速度為vA，B的速度為vB，由機(jī)械能守恒有：

mgL(sin60°-sinθ)=12mv2A+12mv2B， ①

兩者的速度關(guān)系：vAsinθ=vBcosθ，②

由①②得到：

v2B=2gL(sin60°-sinθ)sin2θ。③

(2)思維監(jiān)控：由于運(yùn)動(dòng)與力之間存在著必然的聯(lián)系。我們有必要來分析系統(tǒng)所受的作用力。墻壁給A水平向右的彈力對(duì)系統(tǒng)起加速作用。我們由此可以提出這樣一個(gè)問題：A、B的速度多大時(shí)A會(huì)脫離墻壁呢?A脫離墻壁的時(shí)候，墻壁給系統(tǒng)的作用力為0。墻壁不再給系統(tǒng)加速了，此時(shí)B球的速度達(dá)到最大(這里是指A還沒有脫離墻壁的瞬間)。因此，B的速度達(dá)到最大時(shí)，A脫離墻壁。

由③有：

v2B=gL(3-2sinθ)sinθ#8226;sinθ，④

由數(shù)學(xué)知識(shí)得：

v2B≤gL［(3-2sinθ)+sinθ+sinθ］3)3=39gL。

當(dāng)3-2sinθ=sinθ時(shí)等號(hào)成立。

此時(shí)：θ=arcsin33問題得以求解。

理想的解題過程應(yīng)是一個(gè)“準(zhǔn)靜態(tài)”的過程，即解題系統(tǒng)所涉及的各個(gè)狀態(tài)都應(yīng)是平衡的狀態(tài)。但在實(shí)際解題中，解題者對(duì)問題的認(rèn)識(shí)和把握總是相對(duì)的，解題的過程時(shí)?；蚨嗷蛏俚仄x正確的軌道，而失去平衡。樹立強(qiáng)烈的目標(biāo)意識(shí)，以及加強(qiáng)解答過程中的思維監(jiān)控有利于克服解答習(xí)題過程中的盲目性，有利于快速切入解題突破口，使解題進(jìn)程不致偏離正確軌道太遠(yuǎn)，促使解題系統(tǒng)從不平衡趨向平衡，從舊的平衡趨向新的平衡，從而更順利地達(dá)到問題要求解的目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

［1］劉熠，胡夢(mèng)姣．例析中學(xué)物理解題中的構(gòu)建理想模型法［J］.中學(xué)物理教與學(xué).2008．4

［2］虞利剛．問題討論法在中學(xué)物理教學(xué)中的應(yīng)用研究［J］．井岡山師范學(xué)院學(xué)報(bào)(哲學(xué)社會(huì)科學(xué))，2002

［3］朱鐵成．物理教育研究［M］．杭州：浙江大學(xué)出版社.2002

(欄目編輯羅琬華)