梁炳釗

摘 要：培養(yǎng)學(xué)生解決物理問題的良好思維習(xí)慣是物理教學(xué)的主要任務(wù)。學(xué)生掌握了相關(guān)的物理知識，并養(yǎng)成解決物理問題的良好思維習(xí)慣，才能單獨(dú)或與他人一起有效地解決問題。如何有效培養(yǎng)學(xué)生良好的物理思維習(xí)慣是物理教學(xué)要解決的核心問題。

關(guān)鍵詞：受力分析；思維習(xí)慣；科學(xué)素養(yǎng)；能力

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-6148（2016）6-0015-4

學(xué)校教育的一個(gè)主要目的是訓(xùn)練學(xué)生，使他們能夠單獨(dú)或與他人一起有效地解決問題。學(xué)生有效地解決問題的能力，取決于他們所具備的知識、技能和態(tài)度。所以，教師不但要傳授知識，而且要教會(huì)學(xué)生如何運(yùn)用所學(xué)知識解決問題。 國際經(jīng)濟(jì)合作組織（OECD）認(rèn)為科學(xué)素養(yǎng)是運(yùn)用科學(xué)知識，確定問題和作出具有證據(jù)的結(jié)論，以便對自然世界和通過人類活動(dòng)對自然世界的改變進(jìn)行理解和作出決定的能力。學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識解決問題的能力，屬于科學(xué)素養(yǎng)的范疇。

不少教師可能會(huì)把傳授知識與培養(yǎng)能力看成兩個(gè)獨(dú)立的教學(xué)任務(wù)，或者把能力的培養(yǎng)與學(xué)科知識的掌握放在一個(gè)對立面。如，在初中力學(xué)教學(xué)中，傳授力學(xué)有關(guān)知識與培養(yǎng)利用受力分析解決問題的思維習(xí)慣并不是相對獨(dú)立的。但是，很少有教師會(huì)自己或引導(dǎo)學(xué)生畫出物體的受力示意圖，并教會(huì)學(xué)生如何利用力的示意圖及力的平衡條件、力的作用效果等理論分析問題，解決問題。不少教師把畫受力分析圖和解決力學(xué)問題割裂開來，沒有將其變?yōu)榻鉀Q力學(xué)問題的策略，導(dǎo)致學(xué)生也不會(huì)利用受力分析解決問題。如，2015年廣州的一道中考題。

例1 如圖1所示，用水平向右的力F拉著物體，使其勻速直線運(yùn)動(dòng)了5 m，運(yùn)動(dòng)時(shí)間為10 s。F做功的功率是50 W。這段時(shí)間

1）F做了多少功？

2）F多大？

3）在方框圖內(nèi)畫出物體運(yùn)動(dòng)時(shí)的受力示意圖（如圖2，以“黑點(diǎn)”代表物體）。

4）物體受到的摩擦力多大？

學(xué)生回答第2問時(shí)求出F的大小是100 N。筆者發(fā)現(xiàn)很多學(xué)生在回答第4問時(shí)，直接寫出摩擦力的大小是100 N，沒有分析這個(gè)答案是怎樣得來的。我們從答案就知道這些學(xué)生沒有養(yǎng)成受力分析的習(xí)慣，當(dāng)然也不具備解決力學(xué)問題的能力。獨(dú)立解決問題的能力是科學(xué)素養(yǎng)的重要組成部分，學(xué)生在完成一定的學(xué)習(xí)任務(wù)后，應(yīng)該養(yǎng)成相應(yīng)的科學(xué)素養(yǎng)。如，學(xué)生完成力學(xué)這部分知識的學(xué)習(xí)，他們應(yīng)該具備利用受力分析解決問題這一科學(xué)素養(yǎng)。學(xué)生能否達(dá)到這樣的要求，就看教師在平時(shí)的教學(xué)中如何引導(dǎo)。

1 力學(xué)的學(xué)習(xí)就是利用運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系解決問題

人教版八年級下冊都是力學(xué)的內(nèi)容，分別是第七章《力》，包括：第一節(jié)《力》、第二節(jié)《彈力》、第三節(jié)《重力》；第八章《運(yùn)動(dòng)和力》，包括：第一節(jié)《牛頓第一定律》、第二節(jié)《二力平衡》、第三節(jié)《摩擦力》；第九章《壓強(qiáng)》，包括：第一節(jié)《壓強(qiáng)》、第二節(jié)《液體壓強(qiáng)》、第三節(jié)《大氣壓強(qiáng)》、第四節(jié)《流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系》；第十章《浮力》，包括：第一節(jié)《浮力》、第二節(jié)《阿基米德原理》、第三節(jié)《物體的浮沉條件及應(yīng)用》。課本編排教學(xué)內(nèi)容的邏輯線是先認(rèn)識力，然后理解運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系（即牛頓第一定律和二力平衡條件），最后利用運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系解決問題。不少教師可能會(huì)認(rèn)為各章節(jié)都是講授不同的內(nèi)容，所以把這些章節(jié)割裂開來。教師的教沒有突出最基本的思路，學(xué)生就會(huì)覺得力學(xué)要學(xué)習(xí)的知識點(diǎn)很多，無法一一掌握。利用運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系解決問題的思路是：1） 根據(jù)物體的受力情況分析其運(yùn)動(dòng)情況；2）根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)情況推測其受力情況。學(xué)生只需掌握這一思路，就能以不變應(yīng)萬變，用同一思維方法解決不同情境下的力學(xué)問題。學(xué)生學(xué)習(xí)完第七章及第八章的一、二節(jié)內(nèi)容后，掌握了受力分析、牛頓第一定律、二力平衡條件等知識，教師就可以引導(dǎo)學(xué)生利用受力分析及運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系解決問題。包括解決重力的測量以及重力方向的確定等問題。如，確定重力方向時(shí)，教師先用繩子系著一物體在空中處于靜止?fàn)顟B(tài)，然后引導(dǎo)學(xué)生對物體進(jìn)行受力分析，從受力分析可知物體受到重力和拉力的作用。教師讓學(xué)生畫出物體受到拉力的示意圖（如圖3甲所示）。教師接著讓學(xué)生判斷物體所處的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，根據(jù)物體處于靜止?fàn)顟B(tài)判斷物體受到的重力與拉力是一對平衡力，它們的方向相反，已知拉力的方向，可以確定重力方向，教師要求學(xué)生畫出物體受到重力的示意圖（如圖3乙所示）。所以，若把第七章第三節(jié)《重力》的學(xué)習(xí)移到第八章第二節(jié)《二力平衡》之后，學(xué)生在后面的學(xué)習(xí)中就是不斷重復(fù)地用運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系解決力學(xué)問題。第八章后半段的學(xué)習(xí)過程，學(xué)生可以利用受力分析及二力平衡條件解決“如何測量重力及摩擦力”的問題，“如何確定重力方向”的問題。第九章的學(xué)習(xí)過程，學(xué)生可以利用受力分析解釋“氣體壓強(qiáng)的壓力差”問題。第十章的學(xué)習(xí)過程，學(xué)生利用受力分析就可以知道“浮力是物體受到液體上下表面的壓力差”，利用受力分析及力的平衡條件就可以解決“如何測量浮力以及浮力的應(yīng)用”等問題。再如，在《浮力》一節(jié)的學(xué)習(xí)中，教師將一木塊放在水中，發(fā)現(xiàn)木塊能在水面處于靜止?fàn)顟B(tài)，教師此時(shí)同樣讓學(xué)生對木塊進(jìn)行受力分析，學(xué)生知道木塊受到重力的作用，并畫出重力的示意圖。根據(jù)二力平衡條件可知，木塊處于靜止?fàn)顟B(tài)，它肯定受到另外一個(gè)力跟重力平衡，即這個(gè)力的大小等于重力，并與重力方向相反，這就是物體受到的浮力。用彈簧測力計(jì)測量鐵塊浸沒在水中受到的浮力時(shí)，同樣是用上述方法。所以，受力分析在力學(xué)的學(xué)習(xí)中處于非常重要的地位。美國實(shí)用主義教育家約翰·杜威在《我們怎樣思考·經(jīng)驗(yàn)與教育》中說道：“學(xué)習(xí)就是要學(xué)會(huì)思維，即教育在理智方向的任務(wù)是讓學(xué)生形成清醒的、細(xì)心的、透徹的思維習(xí)慣?！迸囵B(yǎng)學(xué)生良好的思維習(xí)慣是物理教學(xué)的一個(gè)主要任務(wù)，也是學(xué)生長遠(yuǎn)發(fā)展的需要。學(xué)生應(yīng)該養(yǎng)成受力分析的好習(xí)慣。

2 如何培養(yǎng)學(xué)生受力分析的習(xí)慣

雖然初中力學(xué)的學(xué)習(xí)就是不斷利用受力分析、運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系解決問題的過程。但是，如果教師不注意學(xué)生受力分析習(xí)慣的養(yǎng)成，在解決力學(xué)問題時(shí)常常直接說答案，沒有分析過程，或只是口頭問問學(xué)生物體受到幾個(gè)力，沒有畫圖做好示范，學(xué)生同樣不畫受力分析圖，不會(huì)養(yǎng)成利用運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系解題的習(xí)慣。因?yàn)閷W(xué)生只是在背答案，沒有養(yǎng)成受力分析的習(xí)慣，所以遇到新情境的題目就不會(huì)解答，從近兩年中考中，學(xué)生的答題情況就反映出這些問題。所以，采取怎樣的策略才能有效培養(yǎng)學(xué)生受力分析的習(xí)慣是教師需要解決的問題。

2.1 教師要做好言傳身教，向?qū)W生展示規(guī)范的思維過程

學(xué)生利用新知識解決問題，往往是從模仿教師的思路開始，然后經(jīng)過一段時(shí)間的訓(xùn)練才能達(dá)到靈活運(yùn)用知識的境界。教師的示范是否規(guī)范直接影響學(xué)生的解題規(guī)范，所以，培養(yǎng)學(xué)生受力分析的習(xí)慣，要從教師解決問題的規(guī)范示范中開始。例如，在《重力》一節(jié)的學(xué)習(xí)中，書本提到用彈簧測力計(jì)掛鉤勾著鉤碼在空中處于靜止?fàn)顟B(tài)（如圖4所示），彈簧測力計(jì)的讀數(shù)就等于鉤碼所受重力的大小?？赡芎芏嘟處煵恢匾曌约旱难詡魃斫?，在分析這一問題時(shí)并沒有在黑板上作出鉤碼的受力示意圖，而是口頭上說說物體受到重力和拉力作用，物體處于靜止?fàn)顟B(tài)，所以這兩力大小相等。教師的示范不規(guī)范，學(xué)生也會(huì)依樣畫葫蘆，并不能養(yǎng)成好的習(xí)慣。或者有的教師根本就不作任何的解釋，學(xué)生只會(huì)把這當(dāng)作一個(gè)結(jié)論來記憶，而不知道為什么？教師也浪費(fèi)了一個(gè)培養(yǎng)學(xué)生受力分析習(xí)慣的好素材。教師可以給學(xué)生展示規(guī)范的思維過程。首先，讓學(xué)生對物體進(jìn)行受力分析，并畫出物體的受力示意圖，教師檢查學(xué)生的作圖情況，對做錯(cuò)的加以糾正。然后進(jìn)行分析：因?yàn)殂^碼處于靜止?fàn)顟B(tài)，根據(jù)二力平衡條件可以知道鉤碼受到的重力和拉力是一對平衡力，它們的合力為零，所以重力的大小等于拉力的大小。教師的解題過程是規(guī)范的，是有理有據(jù)的，學(xué)生的模仿就會(huì)有一定的條理性。接著教師可以讓學(xué)生模仿剛才的思路解決如何確定重力方向的問題。

2.2 搭建問題腳手架，引導(dǎo)學(xué)生按照正確的思路解決問題

良好的思維習(xí)慣不是一朝一夕就能養(yǎng)成的。教師除了做好言傳身教外，還需要多創(chuàng)設(shè)機(jī)會(huì)，讓學(xué)生獨(dú)立經(jīng)歷利用受力分析解決問題的思維過程。后面章節(jié)的新授課內(nèi)容，教師可以多讓學(xué)生獨(dú)立用受力分析以及運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系解決問題。缺少了教師的引導(dǎo)，學(xué)生在獨(dú)立解決問題時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)不進(jìn)行受力分析，或不分析過程而直接得出答案的情況。解決力學(xué)問題時(shí)，如果缺少了受力分析，學(xué)生后面的分析就可能出現(xiàn)各種各樣的錯(cuò)誤。為了防止這些情況的出現(xiàn)，教師可以設(shè)計(jì)有一定邏輯順序的問題作為腳手架，引導(dǎo)學(xué)生按照正確的思維過程解決問題。

例如，在《摩擦力》一節(jié)的學(xué)習(xí)中，讓學(xué)生獨(dú)立解決“為什么用彈簧測力計(jì)沿水平方向拉木塊做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)（如圖5所示），拉力大小就等于摩擦力大??？”問題時(shí)，可以搭建下面的問題腳手架：問題一，木塊受到哪些力的作用？請作出木塊的受力示意圖；問題二，根據(jù)所給信息，判斷木塊的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；問題三，根據(jù)什么原理可以判斷拉力和摩擦力的大小關(guān)系？它們的大小關(guān)系是怎樣？

學(xué)生忘記了受力分析，我們就通過問題提醒學(xué)生。學(xué)生沒有說出解答的依據(jù)，我們同樣通過問題引導(dǎo)學(xué)生說出解題依據(jù)，問題腳手架就起到這樣的作用。學(xué)生在每一次的解題過程中都經(jīng)歷這樣的思維過程，他們慢慢就會(huì)養(yǎng)成好的思維習(xí)慣。

2.3 給學(xué)生制造在錯(cuò)中學(xué)、錯(cuò)中悟的機(jī)會(huì)

教師只是示范好的習(xí)慣讓學(xué)生模仿，有的學(xué)生就可能會(huì)覺得自己在做題（主要是簡單的題目）時(shí)，沒有畫受力分析圖，沒有分析過程，同樣可以得出正確答案，為什么非要按照教師的要求做呢？吃一塹，長一智，要學(xué)生知道受力分析的重要性，并樂意利用受力分析解題，教師可以在編寫習(xí)題時(shí)，故意設(shè)計(jì)一些陷阱，讓學(xué)生踩進(jìn)去。學(xué)生在那里栽過跟斗，他就能體會(huì)到利用受力分析解題的好處。

例如，筆者改編了2013年廣州的一道中考題：

例2 如圖6甲所示，小明順著豎直的桿勻速下滑。

原中考題在這兩問之前還有一問：“在乙圖代表小明的圓點(diǎn)A上畫出其豎直方向受到的力?！惫P者故意把這一問刪掉，然后讓學(xué)生直接完成上面兩問。如果學(xué)生在分析的時(shí)候沒有受力分析，根據(jù)運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系判斷物體受到摩擦力的情況，很容易判斷錯(cuò)誤。第二問就是一個(gè)陷阱，很多學(xué)生想當(dāng)然地認(rèn)為摩擦力方向是向上的。教師等學(xué)生都寫出自己的答案后公布正確的答案，然后讓做錯(cuò)的學(xué)生按順序完成下面的問題。

1）小明勻速下滑時(shí)，受到哪些力的作用？作出小明受到的重力。

2）根據(jù)什么原理可以知道小明受到豎直方向各力的大小關(guān)系？它們的大小關(guān)系是怎樣的？

3）小明勻速上爬時(shí)，受到哪些力的作用？作出小明受到的重力。

4）根據(jù)什么原理可以知道小明受到豎直方向各力的大小關(guān)系？它們的大小關(guān)系是怎樣的？

學(xué)生發(fā)現(xiàn)，他們按照這樣的思路解題就很容易得出正確的答案。他們嘗到甜頭后，自然會(huì)認(rèn)識到受力分析的重要性，在以后的解題過程中，他們都愿意利用受力分析解決問題。

培養(yǎng)學(xué)生良好的思維習(xí)慣，是初中物理教學(xué)的主要任務(wù)，除了培養(yǎng)學(xué)生受力分析的習(xí)慣，教師還要培養(yǎng)學(xué)生畫光路圖解決光學(xué)問題的習(xí)慣，畫電路圖解決電學(xué)問題的習(xí)慣等。學(xué)生養(yǎng)成了好的習(xí)慣，他們在將來的學(xué)習(xí)、工作、生活中將受益無窮。

參考文獻(xiàn)：

[1]約翰·杜威.姜文閔，譯.我們怎樣思考·經(jīng)驗(yàn)與教育[M].北京：人民教育出版社，1991：64—71.

[2]美國科學(xué)促進(jìn)協(xié)會(huì).中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)，譯.科學(xué)素養(yǎng)的基準(zhǔn)[M].北京：科學(xué)普及出版社，2001：3—6.

[3]符東生.淺談如何培養(yǎng)初中學(xué)生受力分析的良好思維習(xí)慣[J].物理教學(xué)，2012（5）：45—46.

（欄目編輯 趙保鋼）