陳信余

摘 ? 要：本文以一道具體的測試題為例，在分析試題特點的基礎上，結合部分學生的答題情況，對思維的廣度、梯度和深度與學生的能力層次做了簡要的分析，強調(diào)在物理教學中要重視思維層次、培養(yǎng)思維能力，提出思維能力培養(yǎng)可以通過“討論與判斷”問題的方式來實現(xiàn)。

關鍵詞：思維;廣度;梯度;深度

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A ? ?文章編號：1003-6148（2015）9-0028-3

分析、綜合、比較以及抽象、概括等既是思維活動的基本過程，又是思維活動的基本方法?？疾閷W生解決或處理物理問題能力的試題，其著力點往往會落在思維的過程和方法上。而思維的廣度、梯度和深度則是這個過程和方法的具體表現(xiàn)?，F(xiàn)以2015廣州市理科綜合（物理）測試第36題為例，在分析試題特點的基礎上，結合部分學生的答題情況，對思維的廣度、梯度和深度與學生的能力層次做簡要分析，為思維能力培養(yǎng)的方法和途徑提供參考。

案例1 ?如圖1，軌道固定在豎直平面內(nèi)，水平段DE光滑、EF粗糙，EF上有一豎直擋板， ABCD光滑并與水平段平滑連接，ABC是以O為圓心的圓弧，B為圓弧最高點。物塊P2靜止于E處，滑塊P1從D點開始水平向右運動并與P2發(fā)生碰撞，且碰撞時間極短。

已知：P1的質(zhì)量m1=0.5 kg，與P2碰撞前后的位移圖像如圖2。P2的質(zhì)量m2=1.8 kg，與EF軌道之間的動摩擦因數(shù)μ=，與擋板碰撞時無機械能損失。圓弧半徑R=?m，P1、P2可視為質(zhì)點且運動緊貼軌道。（取g=10 m/s2）

求：（1）P2被碰后獲得的速度大?。?/p>

（2）P1經(jīng)過B時受到的支持力大?。?/p>

（3）用L表示擋板與E的水平距離。若P2最終停在了EF段距離E為X的某處，試通過分析與計算，在圖3中作出X-L圖線。

1 ? ?試題特點的分析

1.試題設置了一個較真實的情境，物體在水平面內(nèi)和豎直面內(nèi)運動，涉及直線運動和曲線運動。2.涉及較多的知識點，主要包括s-t圖像、勻速直線運動、勻變速直線運動、動量守恒定律、圓周運動、機械能守恒定律、牛頓運動定律。3.信息量大，有文字信息、圖片信息、圖像信息。4.過程往復，P1向右運動，與P2碰撞后向左運動，沖上圓弧后離開。P2被P1碰撞后向右運動，碰擋板后又向左運動，沖上圓弧后返回水平面又向右運動。5.思維周密、嚴謹，而且有層次、有梯度和深度。P2最終停在EF段的情況有多種可能性，一種是直接減速到停下來;第二種是與擋板碰撞后返彈減速到停下來;第三種是返彈經(jīng)過E處后進入DE段再沖上圓弧又返回到水平段向右減速到停下來，其中這里面還要判斷與擋板是否有多次碰撞，思維深度要求很高。6.數(shù)學要求比較全面，主要涉及基本的運算和推斷、識圖、用圖和作圖、分段函數(shù)的表達與作圖。

2 ? ?思維層面的考查

試題的第（1）（2）問考查的是比較基本的、常規(guī)的物理知識，對思維能力要求不高。下面結合學生答題重點就第（3）問做簡要的評析。

2.1 ? ?思維的廣度

思維廣度是指在同一思維層面上，對影響、制約問題的各種可能因素有一個大致的認識。各因素之間沒有遞進和深淺的并列關系，講究思維的發(fā)散度，如簡單的分類和事實羅列之類。此類思維層次學生的答題情況如圖4。

對學生來說，解答物理問題就是一種認識過程。從該類學生的答題來看，學生沒有從具體的現(xiàn)象、條件出發(fā)，運用相關知識，由此及彼、由表及里地揭示該題中存在的物理現(xiàn)象及內(nèi)在聯(lián)系，實現(xiàn)從認識表面現(xiàn)象到認識內(nèi)在本質(zhì)及其聯(lián)系的轉(zhuǎn)變。學生只認識到擋板距E的距離L≥1.5 m和L<1.5 m時，P2停在EF段的兩種可能情況，至于為什么要0.75≤L這個條件，沒有在這個解題中留下思維痕跡，反映出學生條件意識的缺乏。由于沒有從已有條件出發(fā)，對P2停在EF段有兩種可能情況的確立，在思維層面上屬于同一層次的，沒有梯度。而且思維廣度也不夠，因為第三種停在EF段的可能情況沒有反映出來。

2.2 ? ?思維的梯度

思維梯度是在思維廣度的基礎上，不僅能找出影響、制約問題的各種因素，而且還能將各種因素的邏輯關系理順，各因素之間有層層遞進的關系，講究的是思維的周密性。在具體處理問題時，往往表現(xiàn)為有條件意識，能充分考慮到已知條件的作用與限制，在已有的條件下分析與討論問題。這類思維層次學生的答題情況如圖5。

可以看出，該類學生的思維層次比上一類學生明顯有提高。對P2能停在EF段的各種可能情況做了全面的考慮，并對其中幾種可能情況的相應條件也做了比較清楚的表述。但思維的深度仍有欠缺。學生分析論證了當L<0.75 m時，P2總能返回到EF上來。但對L<0.5 m時P2有可能沖出軌道的情況沒有考慮周全，反映出學生思維的嚴謹性不夠。從思維方法上來看，學生采用的是分析法而不是綜合法，即把事物的整體分解成若干個部分來考慮，而不是把事物的各個部分、各種特性聯(lián)系起來從整體上考慮。本試題中P2與擋板碰后能停在EF段的條件是：P2不會從彎曲軌道飛出。設此時擋板距E的距離為L1，即：m2v-μm2g·2L1

2.3 ? ?思維的深度

思維的深度是指在縱橫兩個緯度對問題的全面思考，講究的是思維的嚴謹性。在處理具體問題時，往往表現(xiàn)為不僅僅能充分應用已有的條件，而且還能挖掘隱含條件，在分析、比較的基礎上，還會對一些特殊情況做出必要的判斷。這類思維層次學生的答題情況如圖6。

從答題情況來看，這類學生的思維嚴謹程度顯然比前面兩類學生要高，反映出該類學生具備一定的思維深度。對控制P2最終能停在EF段的因素有清楚的認識：擋板到E的距離L、曲面的高度和P2向左運動經(jīng)過E的速度大小。在這個大前提下又對各種情況做了比較詳細的分析，對每一種情況都有邏輯推理和分析，層層遞進，且每一種可能情況也都有對應的條件，思維比較周密、嚴謹。對L<0.5 m時，P2會從B點沖出這一隱含條件挖掘出來了，并做了判斷和說明，顯然思維的廣度、梯度和深度很明顯地展現(xiàn)出來了。但該類學生的思維深度也沒有達到最高狀態(tài)，對P2返回EF后，是否與擋板存在多次碰撞的問題，沒有留下任何思維痕跡（雖然作圖沒有問題，但分析與計算中沒有反映這一點），也許學生根本就沒有考慮或發(fā)現(xiàn)這個問題，或者想當然地認為只發(fā)生了一次碰撞。而這個問題必須做出判斷，否則，L在0.5～0.7 m之間還有其他可能情況出現(xiàn)。判斷是對思維對象是否存在、是否具有某種屬性以及事物之間是否具有某種關系的肯定或否定。判斷是思維活動中最基本的過程，也是最基本的方法，往往要結合具體的情境，充分利用已有的條件，進行分析、綜合和比較。本題在確定P2最終停在EF段的條件是L≥0.5 m后，可以通過假設或比較判斷來確定P2與擋板發(fā)生碰撞的次數(shù)。設擋板距E的距離為L1≥0.5時，P2與擋板能碰N次，此時滿足：mv>μmg·（2N-1）L，求出N的具體值。或者通過能量比較：mv≤3μmg·L來確定碰撞的次數(shù)。該問題可以考查學生思維的周密、細致和嚴謹，把學生的能力層次區(qū)分出來。

3 ? ?思維層次與能力

從以上的分析可以看出，學生處理或解決物理問題的能力，往往可以通過思維層次來體現(xiàn)。因此，在物理教學中重視思維層次，培養(yǎng)思維能力就顯得尤為重要。

培養(yǎng)思維能力的方法和途徑多種多樣，其中通過“討論與判斷”問題的訓練是一種不錯的選擇。“討論”涉及到分類，可以保證思維廣度這個層面的訓練;“討論”容易誘發(fā)新的問題，這可以讓思維的梯度得到訓練;“判斷”是推理的最基本的思維形式。推理就是根據(jù)一個或幾個已有的判斷得出一個新判斷的思維形式。因此，“判斷”可以確保思維深度的訓練。

討論與判斷問題對學生獨立分析問題的能力和思維周密性、嚴謹性要求較高，因為任何物理問題都是由物理情境和條件組成的，物理情境和條件發(fā)生變化，必然會使物理現(xiàn)象和相應結果發(fā)生變化。對在什么條件下遵循什么樣的物理規(guī)律、在什么情境下發(fā)生什么樣的物理現(xiàn)象，必須全面考慮。另外經(jīng)數(shù)學處理后得到的結果，在物理上是否合理、是否合乎實際以及所得結果的物理意義如何，都需要進行討論和判斷，這既是一種能力，也是一種科學態(tài)度。

參考文獻：

[1]袁守華.物理解題思維的理論和方法[M].北京：北京師范大學出版社，2011.（欄目編輯 ? ?李富強）