郭本剛

(江蘇省震澤中學 江蘇 蘇州 215200)

舍簡取繁：回歸學生思維原點提升學生核心素養(yǎng)*

郭本剛

(江蘇省震澤中學 江蘇 蘇州 215200)

站在提升學生核心素養(yǎng)的高度提出，高中物理習題教學應該“舍簡取繁，回歸學生思維原點”,而后通過利用等比數(shù)列所有項的和求解兩道題闡述了其必要性，并通過兩個經(jīng)典習題的繁解論述了其實施的可行性.最后指出，這是提升學生核心素養(yǎng)之科學推理能力的必然要求.

舍簡取繁 思維原點 核心素養(yǎng) 科學推理 所有項的和

過去，高中物理習題教學中往往追求“舍繁取簡”，這種傾向似乎是理所應當?shù)?但是，放在著重學生核心素養(yǎng)的當下來審視，這種做法是不可取的.“舍繁取簡”中，教師往往脫離學生思維原點，側重于知識和技能的短期植入，是立足于學科本位的急功近利，如此教學下的評價也必然是近期的.筆者認為，高中物理習題教學應該“舍簡取繁，回歸學生思維原點”，使教學側重于能力的培育，從而服務于學生核心素養(yǎng)的提升.學科教學應該著眼于一般素養(yǎng)的必備品格和關鍵能力，使自主、創(chuàng)新、反思等成為學生的自覺行為，從“過去取向的評價”走向“未來取向的評價”[1]. 為此，教師要向學生提供應用科學方法研究問題的機會[2]，與學生一起分析、探究和反思，從“書本知識的傳遞者”走向“支撐兒童學習的教練”[1].

1 問題的提出

2016年春，江蘇兩道模擬題(例1和例2)引起了筆者的關注，發(fā)現(xiàn)：對于例1，多數(shù)學生想不到參考答案的解法或不能像它那樣全面而準確地考慮問題；對于例2，很多學生在總路程的求解中犯錯而在總時間的求解上無從下手.研究發(fā)現(xiàn)，這兩道題其實都可借助等比數(shù)列分析，利用所有項的和求解，但必須要能對過程進行完整分析.筆者與學生交流后得知，很多學生的思維也是從過程分析開始，但不能堅持下去，更不能洞察規(guī)律從而解決問題.

學生為什么不具備分析這種復雜過程的思維能力和意志品質呢？很多教師依據(jù)自身經(jīng)驗，將加工、提煉好的思路灌輸給學生，往往忽略對過程的耐心分析，缺乏對學生體驗過程的引領.長此以往，學生不再像最初那樣從頭開始分析，也總試圖像老師那樣快速找到問題的突破口和最佳的解決角度，學生分析復雜問題的耐心和能力逐步喪失.這種教學導向還是在強調“知識與技能”，而忽略“過程與方法”.殊不知，讓學生自主體驗過程并獨立領悟方法，才能更好地掌握“知識與技能”.基于上述現(xiàn)狀，筆者提出高中物理習題教學應該“舍簡取繁，回歸學生思維原點”，讓學生在問題解決中獲取基本方法，在體驗、認識及內化等過程中逐步養(yǎng)成相對穩(wěn)定的思考問題、解決問題的思維方法[3].

2 “舍簡取繁 回歸學生思維原點”是必要的

2.1 舍簡取繁 分析過程中發(fā)現(xiàn)規(guī)律

【例1】[2016年春學測(必修)南京市模擬]如圖1所示，光滑斜面傾角為θ，底端固定一垂直于斜面的擋板C.在斜面上放置長木板A，A的下端與C的距離為d，A的上端放置小物塊B(可視為質點)，A與B質量相等，A,B間的動摩擦因數(shù)μ=1.5tanθ.現(xiàn)同時由靜止釋放A和B，A與C發(fā)生碰撞的時間極短，碰撞前后速度大小相等，方向相反.運動過程中，小物塊始終沒有從木板上滑落，已知重力加速度為g.求：

(1)A與C發(fā)生第一次碰撞前瞬間的速度大小v1；

(2)A與C發(fā)生第一次碰撞后上滑到最高點時，小物塊B的速度大小v2；

(3)為使B不與C碰撞，木板A長度的最小值L.

圖1 例1題圖

第(3)問的參考答案如下：

μmgLcosθ=mgdsinθ+mg(d+L)sinθ

得

L=4d

筆者認為，此解法是需要向學生介紹的，但不能放在教學的開頭，否則本題的價值不能得到充分體現(xiàn).教學應該從引領學生分析過程開始，逐步發(fā)現(xiàn)規(guī)律——每次碰撞后的相對位移成等比數(shù)列，進而累加得出答案.而多數(shù)學生首先想到的也是從利用牛頓運動定律分析運動過程開始,筆者引導學生進行到底，具體如下.

A和B先一起以a=gsinθ加速下滑，A與C第一次碰撞前瞬間

設A與C發(fā)生第一次碰撞后A和B經(jīng)過時間t速度相同，為v.以向下為正方向，則

v=-v1+aAt=v1-aBt

而其間，通過圖2和圖3可得A的加速度大小為

沿斜面向下，B的加速度大小為

沿斜面向上.

圖2 對A分析圖

圖3 對B分析圖

聯(lián)立以上各式，解得

在這t時間內

相對位移大小

受上述思路的啟發(fā)，有學生創(chuàng)新提出：設想一個虛距離d′

多數(shù)教師認為這是在加重學生負擔，筆者的看法恰恰相反.教學應該基于學生的思路，幫助他們破解難點達成目標，體驗成功.很多學生由于對系統(tǒng)涉及的能量考慮不全或者不會表達摩擦產(chǎn)生的熱量，而不能從能量守恒角度解決此題.教學不能只針對個別學生，要面對全體學生，努力使全體學生都有所發(fā)展，讓所有學生都能有信心做下去.筆者的方法雖繁了一些，但它源于學生思維的原點，培養(yǎng)了學生復雜推理的思維能力并鍛煉了他們的意志品格，這將使他們長久受益.拋棄學生的思維，另起爐灶才是真正的加重學生負擔.

2.2 進一步體會“舍簡取繁 回歸學生思維原點”的必要性

其實，從能量角度解例1也應分析過程，以明確最終狀態(tài).教學不能“想當然”，否則將潛移默化地影響學生養(yǎng)成急于求成的心態(tài)，也就會在關鍵性的地方犯下經(jīng)驗性錯誤.要知道，沒有什么是先驗地成立或必然的，這是一種重要的科學態(tài)度，必須要堅持，例如在例2的第(3)問中不少學生就“想當然”地認為最終停在C點.

【例2】(2016年3月蘇錫常鎮(zhèn)高三第一次調研)如圖4所示，在豎直平面內，粗糙的斜面AB長為2.4 m，其下端與光滑的圓弧軌道BCD相切于B，C是最低點，圓心角∠BOC=37°，D與圓心O等高，圓弧軌道半徑R=1.0 m，現(xiàn)有一個質量m=0.2 kg可視為質點的滑塊，從D點的正上方h=1.6 m的E點處自由下落，滑塊恰好能運動到A點．g取10 m/s2，求：

(1) 滑塊第一次到達B點的速度；

(2) 滑塊與斜面AB之間的動摩擦因數(shù)；

(3) 滑塊在斜面上運動的總路程及總時間．

第(3)問的參考答案如下：

mg(h+Rcos 37°)=μmgscos 37°

得總路程s=6 m.

沿斜面上滑的加速度

a1=gsin 37°+μgcos 37°=10 m/s2

沿斜面下滑的加速度

a2=gsin 37°-μgcos 37°=2 m/s2

……

專家們通過例2向教師傳遞了一個重要的信息，高中物理習題教學中“舍簡取繁，回歸學生思維原點”是十分必要的.目前，教師傾向于將快捷而技巧性的方法灌輸給學生，缺少“娓娓道來”.其中，有些方法不是學生自然而然想到的，更不是學生逐步生成的，甚至是學生不能理解和接受的.這些方法相比于核心概念和基本規(guī)律的掌握以及學生核心素養(yǎng)的提升顯得次要，即使它確實重要，也應細細講來、慢慢滲透.否則，學生今后遇到問題的第一反應不是思考如何去分析和解決問題，而是去回憶過去、聯(lián)想相關.教師應該留給學生足夠的思考時間和空間，不限制學生的解法，努力實現(xiàn)“百花齊放，百鳥爭鳴”.教師對學生的“繁解”應該給予鼓勵支持，保護并保持他們的自信心、熱情和耐心，培養(yǎng)他們復雜推理的能力素養(yǎng).

3 “舍簡取繁 回歸學生思維原點”是可行的

3.1 經(jīng)典題的再開發(fā) 實現(xiàn)繁解到簡解

教師若能深入了解學生，使教學回歸學生思維原點，培養(yǎng)學生復雜推理能力的機會大量存在，即使是一些看似簡單的經(jīng)典題，也能開發(fā)出來.

【例3】一個質量為m的小球從距離地面H高處由靜止開始下落，與地面碰撞的過程時間極短且無機械能的損失，所受空氣阻力大小恒為小球重力的k倍(0

幾乎所有教師都是對全過程列式

mgH-fs=0

得

筆者則不然，而是先引導學生完整分析過程并發(fā)現(xiàn)規(guī)律，具體如下

……

由此可見，H,h1,h2,h3,…成一個等比數(shù)列，如圖5所示，公比

這樣

s=H+2h1+2h2+2h3+…=

圖5 例3分析圖

當然，也可從牛頓第二定律結合運動學公式分析得出上述規(guī)律.某些教師對個別學生采用此解法予以“好心勸阻”，這是對學生分析習慣的“打壓”.真正“優(yōu)秀”的教師應該是領路人和引導者，現(xiàn)代教師要努力轉變觀念，不做中國傳統(tǒng)的“孔子”式權威的傳道授業(yè)者，而做西方推崇的“助產(chǎn)士”.

其實，對全過程列式也需分析上升和下降過程的受力以明確重力和空氣阻力做功的特點.這樣看來，上述繁解并不煩人，而是必要的，只有在此基礎上才能生成簡解.教師要退回到學生思維的原點，與學生一同出發(fā)，而不能站在終點線等待學生靠近.

3.2 經(jīng)典難題的繁解 開發(fā)出更多訓練學生復雜推理能力的機會

分析多次作用問題的要點是正確理解物理過程，教師不能因“繁”而“煩”，甚至應該要為學生創(chuàng)造出這樣的機會，使學生今后能夠以一種居高臨下的心態(tài)面對難題.

【例4】如圖6所示，在光滑的水平面上，質量M=1 kg的平板車左端放有質量m=2 kg的鐵塊，鐵塊與車之間的動摩擦因數(shù)μ=0.5.開始時，車和鐵塊以共同速度v=6 m/s向右運動，車與右邊的墻壁發(fā)生正碰，且碰撞是彈性的.車身足夠長，使鐵塊不能與墻相碰.g取10 m/s2，求：

(1)鐵塊相對車運動的總路程；

(2)平板車第一次碰墻后所走的總路程.

圖6 例4題圖

4 “舍簡取繁 回歸學生思維原點”是提升學生核心素養(yǎng)的必然要求

目前，課程建設聚焦于人的核心素養(yǎng)的培養(yǎng).物理核心素養(yǎng)是指學生在接受物理教育過程中逐步形成的適應個人終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的必備品格和關鍵能力，是學生通過物理學習內化的帶有物理學科特性的品質[4].針對其中科學思維之科學推理，筆者認為當下的高中物理習題教學對提升學生此素養(yǎng)的作用有限，而造成這一現(xiàn)狀的主要責任在教師. “急功近利”的心態(tài)和“舍繁取簡”的趨勢必須得到扭轉，否則學生不是在科學推理而是在生搬硬套，不是在自主體驗過程而是在被動接受.訓練復雜推理的思維能力有助于素養(yǎng)的養(yǎng)成，素養(yǎng)的養(yǎng)成將反映在學生分析和解決問題的能力上，特別是自主、自我激勵和創(chuàng)新等必備品格和關鍵能力上.

教育是農(nóng)業(yè)，有一個育種、播種、生長的過程，教師不能心中只想著收獲，那是嚴重的“揠苗助長”.有些母親喂小孩飯菜，總喜歡弄得很碎，甚至到自己嘴里嚼碎再喂給小孩，那樣不僅有大量的營養(yǎng)流失，且剝奪了小孩咀嚼能力的逐步培養(yǎng)和獨立吃飯的早日實現(xiàn).這是“急于求成”的表現(xiàn)，高中物理教師要避免犯類似的錯誤，不要刻意追求技巧和捷徑.提升學生核心素養(yǎng)才是教學的根本目標，學科教學只是實現(xiàn)的途徑，核心素養(yǎng)是學生的而非學科的.教育給予人們的無非是當一切已學過的東西都忘記后所剩下的東西，物理學研究的事實和結論可能被學生忘記，但其思想方法、研究態(tài)度一定能夠長久地支持學生的學習、生活和工作[2].

1 鐘啟泉.基于核心素養(yǎng)的課程發(fā)展：挑戰(zhàn)與課題.全球教育展望，2016(1)：3～25

2 林欽，陳峰，宋靜.關于核心素養(yǎng)導向的中學物理教學的思考.課程·教材·教法，2015(2):90～95

3 李藝，鐘柏昌.談“核心素養(yǎng)”.教育研究，2015(9)：17～23

4 張新華.教學設計視角：關注學生的物理核心素養(yǎng).物理教學，2016(5):7～10

*蘇州市教育科學“十三五”規(guī)劃2016年度課題，項目編號：16032060；蘇州市教育學會“十三·五”科研課題“基于提升學生核心素養(yǎng)的初高中物理教學銜接的實踐與研究”階段性成果之一.

2016-10-12)