劉勁松

摘 要：習(xí)題教學(xué)是初中物理教學(xué)的基本內(nèi)容和重要環(huán)節(jié)，文章結(jié)合實(shí)際案例從三個(gè)方面來闡述物理習(xí)題教學(xué)中培養(yǎng)和提高學(xué)生思維能力的方法和途徑。

關(guān)鍵詞：初中物理教學(xué);習(xí)題教學(xué);思維培養(yǎng)

習(xí)題教學(xué)是初中物理教學(xué)的基本內(nèi)容和重要環(huán)節(jié)，以習(xí)題教學(xué)的形式，讓學(xué)生在“游泳”中學(xué)會(huì)“游泳”，也是思維能力培養(yǎng)的重要途徑。本文結(jié)合實(shí)際案例從三個(gè)方面來闡述物理習(xí)題教學(xué)中培養(yǎng)和提高學(xué)生思維能力方法和途徑。

一、抓住問題的本質(zhì)和特征進(jìn)行分析、變通、延伸、發(fā)散，培養(yǎng)學(xué)生善于抓住問題本質(zhì)的能力

通過深入分析問題的表象，揭示問題的本質(zhì)和外延，通過“同一問題多種條件變化”的訓(xùn)練，培養(yǎng)并提高學(xué)生思維的深刻性。

例1? 如圖1所示，有一質(zhì)量不計(jì)的杠桿OM，在杠桿的中點(diǎn)掛一個(gè)20N的重物，在杠桿的右端施加一個(gè)與杠桿垂直且向上的力F，使杠桿水平靜止，則F = N。

解析：當(dāng)杠桿水平靜止時(shí)，由杠桿平衡條件F×lF= G×lG可得：F=G=G=×20N=10N.

變化1：在上述例1中，若F方向始終垂直于杠桿向上（也就是力F隨杠桿的轉(zhuǎn)動(dòng)方向也發(fā)生改變，但力F始終與杠桿垂直），將重物G緩慢勻速提高的過程中，F(xiàn)的大小將 （選填“變小”“不變”或“變大”）。

解析：本題設(shè)計(jì)了一個(gè)杠桿動(dòng)態(tài)平衡的模型情景，當(dāng)杠桿位置發(fā)生變化時(shí)，相應(yīng)的動(dòng)力臂、阻力臂可能隨之變化。解題關(guān)鍵是，由平衡條件可得F=G。在杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)態(tài)平衡過程中，通過作圖可得lG在變小，而動(dòng)力臂lF、物重G保持不變，從而得出動(dòng)力F將變小。學(xué)生對(duì)于杠桿動(dòng)態(tài)平衡過程中的力臂變化問題往往無從下手，若通過作圖并結(jié)合杠桿平衡條件進(jìn)行分析，問題便迎刃而解了。

變化2：例1中，保持動(dòng)力F的方向始終豎直向上，將重物G勻速緩慢提高的過程中，動(dòng)力F的大小將? ? ? ? ? （選填“變大”“變小”或“不變”）。

解析：杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)后，動(dòng)力臂和阻力臂都變小了，但從杠桿力臂的示意圖可以看出，動(dòng)力臂和阻力臂之比不變，始終是=。由杠桿平衡條件可得F=G=G，于是得出動(dòng)力F保持不變。學(xué)生往往受到變化1中思維方式的干擾，列出式子F=G后，他們只發(fā)現(xiàn)圖中l(wèi)G變小了、lF也變小了，而沒有發(fā)現(xiàn)lG、lF都變小的同時(shí)，其兩者的比值是不變的。

變化3： 如圖2所示，例1中保持杠桿始終處于水平靜止?fàn)顟B(tài)，動(dòng)力F的方向從a位置旋轉(zhuǎn)到b位置，動(dòng)力F的大小將 （選填“變大”“變小”或“不變”）。

解析：本題設(shè)計(jì)了一個(gè)杠桿靜止而動(dòng)力方向發(fā)生改變的動(dòng)態(tài)平衡模型情景，當(dāng)動(dòng)力F的方向發(fā)生變化時(shí)，相應(yīng)的動(dòng)力臂lF、阻力臂lG可能隨之變化。解題關(guān)鍵是，由平衡條件可得F=G. 在杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)態(tài)平衡過程中，通過作圖可得物重G、阻力臂lG不變，而動(dòng)力臂lF先變大后變小，從而得出動(dòng)力F將先變小后變大。

通過問題條件的改變，讓學(xué)生在“一題多變”的過程中悟出問題的本質(zhì)和解決該類型問題的核心思路及本質(zhì)方法，擴(kuò)大了視野，深化了對(duì)問題本質(zhì)的理解，有效地培養(yǎng)和提高了學(xué)生思維的深刻性。

二、引導(dǎo)學(xué)生回看思路，通過換角度、多方位的分析和反思，通過“同一問題多種方法對(duì)比”，培養(yǎng)并提高學(xué)生思維的靈活性

例2? 京滬高速收費(fèi)站于今年開始對(duì)超載貨車實(shí)施計(jì)重收費(fèi)：（1）小王結(jié)合所學(xué)物理知識(shí)設(shè)計(jì)了圖3稱重原理圖，下列說法正確的是（ ）

A.稱重表是由電壓表改裝的

B.電路中的R1是沒有作用的

C.當(dāng)車輛越重時(shí)，稱重表的示數(shù)越小

D. 車輛越重時(shí)，稱重表的示數(shù)越大

解析：A選項(xiàng)，由電路連接方式分析，串聯(lián)在電路中的稱重表是電流表;B選項(xiàng)，從極端化的角度來分析，當(dāng)貨車太重導(dǎo)致滑動(dòng)變阻器R2阻值過小，R1的存在可以防止電流過大，起到保護(hù)電路的作用;C、D選項(xiàng)，從串聯(lián)電路的歐姆定律角度來分析I= ，U、R1不變，車越重，滑動(dòng)變阻器R2阻值約小，電流I越大。通過回看思路，利用三個(gè)不同角度，提高學(xué)生的思維能力。

（2）如果稱重表是一個(gè)電壓表，利用原來的器材，用三種方法分別設(shè)計(jì)三個(gè)電路，使得貨車越重，稱重表的示數(shù)越大 .

a b c

解析：方法1，利用原圖結(jié)合串聯(lián)分壓的原理，車越重，滑動(dòng)變阻器R2阻值越小，其兩端電壓U2越小，電源電壓不變，R1兩端電壓U1越大，稱重表（電壓表）應(yīng)該并聯(lián)在R1兩端（如圖4a）。方法2，利用串聯(lián)分壓，逆向思考，改變滑動(dòng)變阻器R2的接線方式，使得車越重，滑動(dòng)變阻器R2阻值越大，其兩端電壓U2越大，電壓表（稱重表）應(yīng)并聯(lián)在滑動(dòng)變阻器R2兩端（如圖4b）。方法3，滑動(dòng)變阻器同接下接線柱，電壓表并聯(lián)在上、下接線柱上，使得車越重，電壓表所測(cè)電壓部分的電阻值越大，電壓表示數(shù)越大（如圖4c）。

通過從三個(gè)不同的角度來分析同一問題，從而得出解決同一問題的三種方法，通過多角度分析問題，培養(yǎng)了學(xué)生思維的靈活性。

三、通過對(duì)比解題思路和優(yōu)化思維流程，引導(dǎo)學(xué)生尋找問題間的本質(zhì)聯(lián)系，通過“限時(shí)解決問題”的訓(xùn)練，培養(yǎng)并提高學(xué)生思維的敏捷性

例3? 某實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)為了進(jìn)一步探究電路的性質(zhì)，他們選擇了一個(gè)電壓可調(diào)的電源進(jìn)行實(shí)驗(yàn).實(shí)驗(yàn)所用電路如圖5a，但電壓表位置不詳，定值電阻R1的阻值為8Ω，所用滑動(dòng)變阻器R2是“10Ω2A”和“5Ω3A”中的一個(gè)。若某次實(shí)驗(yàn)時(shí)，滑動(dòng)變阻器R2接入電路阻值為最大值的一半，兩表刻度盤上的指針位置如圖5b所示，請(qǐng)通過計(jì)算推測(cè)他們實(shí)驗(yàn)時(shí)所用滑動(dòng)變阻器R2的規(guī)格和R2兩端的電壓。

a b

解析：按常規(guī)思路進(jìn)行分類討論，電壓表所接位置分為三種可能的情形：①與R1并聯(lián);②與R2并聯(lián);③與電源并聯(lián)。電流表讀數(shù)分為兩種可能的情形：①1A;②0.2A。電壓表讀數(shù)分為兩種可能的情形：①13V;②2.6V?；瑒?dòng)變阻器R2的阻值有兩種可能的情形：①2.5Ω;②5Ω。一共需要討論24種組合的情形，分類討論的情形過多，解決問題的過程過于煩瑣，解決問題所需時(shí)間太長。如果對(duì)思維流程進(jìn)行反思和優(yōu)化可發(fā)現(xiàn)，抓住“電壓表和電流表的比值”進(jìn)行分類討論，電壓表所測(cè)電阻只有三種可能：① =? = 13Ω;② = 65Ω;③? = 2.6Ω。考慮到R1=8Ω，R2 = 5Ω或2.5Ω，可排除上述②③兩種可能，電壓表一定接在R1、R2這個(gè)整體兩端（即電壓表所測(cè)電壓為電源電壓），電壓表測(cè)電源電壓，且R2 = 5Ω。這樣迅速得出只有兩種可能的情形：電壓表并聯(lián)在電源兩端且R2 = 5Ω，電壓表示數(shù)2.6V且電流表示數(shù)0.2A，或電壓表示數(shù)13V且電流表示數(shù)1A。所以滑動(dòng)變阻器R2的規(guī)格為“10Ω 2A”，R2兩端的電壓為“1A×5Ω=5V”或“0.2A×5Ω=1V”。

在教學(xué)過程中，通過反復(fù)對(duì)比解題思路從而優(yōu)化思維流程，引導(dǎo)學(xué)生尋找問題間的本質(zhì)聯(lián)系，減少不必要的冗余步驟，培養(yǎng)并提高學(xué)生思維的敏捷性。

四、注重方法的教學(xué)

正如教育家布魯納所說：“教和學(xué)從根本上講都是為了掌握學(xué)科內(nèi)容的結(jié)構(gòu)?！币寣W(xué)生從整體上掌握學(xué)科知識(shí)且具有完整意義的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，知識(shí)和方法是不可分的，具有同等的重要性。在實(shí)際教學(xué)中要特別注重方法的教學(xué)，學(xué)生通過學(xué)習(xí)能將教材的知識(shí)轉(zhuǎn)化為學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)并形成知識(shí)的遷移。只有知識(shí)，沒有方法，很難有認(rèn)知的形成及知識(shí)的遷移。

比如說學(xué)習(xí)壓強(qiáng)時(shí)，如果不用比值定義法建立物理概念，很難建立起壓強(qiáng)的概念，頭腦里原有的知識(shí)也就得不到遷移。那么學(xué)生頭腦中的知識(shí)往往不具有條理性，不能融會(huì)貫通，也就不能稱之為認(rèn)知結(jié)構(gòu)了。例如2001年蘇州市中考第40題就是考查學(xué)生是否掌握了這種科學(xué)方法。

（2001年蘇州市中考第40題）已知我國已研制成的碳納米管的強(qiáng)度（可理解為“單位面積能承受的最大拉力”）是鋼的100倍，而碳納米管的密度僅為鋼的，假設(shè)有兩根足夠長的細(xì)繩，一根由上述碳納米管制成，一根由鋼制成，將它們分別在地面附近豎直懸掛起來，設(shè)它們能承受自身重力而不斷裂時(shí)的最大長度分別為l納米與l鋼，則= 。

本題中的“強(qiáng)度”的概念初中生是沒有學(xué)過的，但根據(jù)題目中的定義“單位面積能承受的最大拉力”與學(xué)過的壓強(qiáng)（單位面積上受到的壓力）的定義進(jìn)行類比，從而發(fā)現(xiàn)“強(qiáng)度”“壓強(qiáng)”都是比值定義法建立的物理概念，因此得出強(qiáng)度=，強(qiáng)度=。

如果我們確認(rèn)物理教學(xué)應(yīng)該遵循教育的規(guī)則，接受知識(shí)的目的是建立認(rèn)知結(jié)構(gòu)，那么物理教學(xué)的目的不僅要用掌握知識(shí)，更重要的是理解科學(xué)方法。習(xí)題教學(xué)中，不能只是為了傳授知識(shí)而單純地講解題目本身，重要的是培養(yǎng)學(xué)生思維的深刻性、思維的靈活性、思維的敏捷性，注重方法教學(xué)，才能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。