張圣羽 楊明芳

摘 ?要：習(xí)題教學(xué)是普通高中物理課程教學(xué)的重要組成部分之一，習(xí)題課、概念課、規(guī)律課、實驗課和復(fù)習(xí)課共同構(gòu)成高中物理五大基本課型。習(xí)題教學(xué)質(zhì)量水平的高低將直接影響對學(xué)生物理學(xué)知識應(yīng)用技能的培養(yǎng)效果。文章主要介紹基于學(xué)生答案闡釋的高中物理習(xí)題教學(xué)模式的操作規(guī)程及注意事項，并結(jié)合典型習(xí)題教學(xué)進行案例探析。

關(guān)鍵詞：答案闡釋;高中物理;習(xí)題教學(xué)

中圖分類號：G633.7 文獻標(biāo)識碼：A ? ?文章編號：1003-6148（2020）1-0005-5

習(xí)題教學(xué)是高中物理教學(xué)的重要構(gòu)成部分。在理解和掌握物理概念及規(guī)律的基礎(chǔ)上，以書面文字表達的方式完成習(xí)題是學(xué)生進行物理學(xué)習(xí)、嘗試應(yīng)用所學(xué)知識解決問題的重要環(huán)節(jié)和主要方式。當(dāng)前，21世紀(jì)學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)體系總體框架為我國基礎(chǔ)教育課程與教學(xué)改革注入了新的精神內(nèi)核和強大動力，高中物理新課標(biāo)大力倡導(dǎo)培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)[1]，但高中物理因知識理論性較高、抽象性較強、高考指揮棒的影響和教師教學(xué)水平局限等原因，其習(xí)題教學(xué)多以“教師布置—學(xué)生完成—教師講解”的傳統(tǒng)模式進行。

該模式雖在某種程度上可促進學(xué)生鞏固所學(xué)知識，及時發(fā)現(xiàn)和修正認(rèn)識上的謬誤，加深對學(xué)習(xí)內(nèi)容的理解，但教師較難窺探學(xué)生解答習(xí)題的思維過程和心理狀態(tài)，如對物理概念、規(guī)律等的理解深度，是否存在解題障礙、心理焦慮等。有時學(xué)生對所學(xué)知識一知半解，解題時思維混亂，僅憑對題目的主觀臆測獲得正確答案。教師若察覺不到學(xué)生在完成習(xí)題過程中暴露的知識和思維漏洞，學(xué)生練習(xí)的意義則大打折扣，不僅無益于訓(xùn)練學(xué)生分析和解決問題的能力，還會拉大學(xué)生與物理習(xí)題的心理距離，不利于培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)習(xí)興趣和信心[2]。

1 ? ?基于學(xué)生答案闡釋的高中物理習(xí)題教學(xué)模式

基于上述分析，提出一種創(chuàng)新型高中物理習(xí)題教學(xué)模式，即基于學(xué)生答案闡釋的高中物理習(xí)題教學(xué)。該模式倡導(dǎo)當(dāng)學(xué)生初學(xué)某部分較復(fù)雜的物理知識，在完成綜合練習(xí)或技巧類習(xí)題時，教師預(yù)先將問題的答案或核心步驟給出，之后學(xué)生進行小組討論，觀點交鋒，群策群力，共同探討、分析解決問題的思路和方法，激發(fā)學(xué)生在教學(xué)活動中的主體作用，力求使每位學(xué)生均通過個人思考與集體交流理清問題。教師還需重視對習(xí)題的篩選，引導(dǎo)學(xué)生進行更多有價值的思考，避免搞題海戰(zhàn)術(shù)，使學(xué)生疲于反思。現(xiàn)從以下五個環(huán)節(jié)對這種習(xí)題教學(xué)模式進行操作指導(dǎo)與教學(xué)效果分析。

1.1 ? ?教師帶領(lǐng)學(xué)生復(fù)習(xí)相關(guān)知識

實施該教學(xué)模式的第一環(huán)節(jié)與傳統(tǒng)物理習(xí)題教學(xué)并無太大差別。習(xí)題教學(xué)一般置于概念、規(guī)律、實驗教學(xué)過程之中或之后，亦或單授習(xí)題課。由于高中物理知識具有較高的理論性和抽象性，以及受學(xué)生思維能力、學(xué)習(xí)習(xí)慣差異的影響，多數(shù)學(xué)生需在完成習(xí)題前對知識進行有效的復(fù)習(xí)。在課堂教學(xué)中，教師采用概述或提問學(xué)生的方式最為高效。此外，在學(xué)生進行小組討論和組織語言進行答案闡釋的過程中也可適時插入復(fù)習(xí)環(huán)節(jié)。復(fù)習(xí)環(huán)節(jié)要求內(nèi)容簡明扼要，重點、難點突出，教師語言精練，快速啟動學(xué)生的思維[3]。

1.2 ? ?教師給出習(xí)題及答案或核心步驟

完成知識復(fù)習(xí)，教師需將預(yù)先精選的習(xí)題與對應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)（參考）答案或核心步驟給出。在這里需明確以下幾點：第一，習(xí)題必須經(jīng)過教師的精心設(shè)計和篩選，保證其典型性和綜合性，能較充分地體現(xiàn)物理概念和規(guī)律的應(yīng)用，反映物理方法與學(xué)生的知識基礎(chǔ)、能力水平相適應(yīng)，且具有一定的育人價值。第二，給出的習(xí)題答案或核心步驟應(yīng)確?？茖W(xué)、準(zhǔn)確。具言之，選擇、填空及判斷類習(xí)題答案應(yīng)客觀、正確、嚴(yán)謹(jǐn);思考類習(xí)題答案應(yīng)具備較強的啟發(fā)性;實驗設(shè)計類習(xí)題答案應(yīng)做到邏輯清晰、開放性高、示范性強;推證、計算類習(xí)題答案關(guān)鍵步驟應(yīng)規(guī)范、嚴(yán)謹(jǐn)，邏輯縝密;實踐拓展類問題的指導(dǎo)意見需注重人文精神在科學(xué)教育中的滲透。需說明的是，除選擇、填空和判斷等客觀題設(shè)標(biāo)準(zhǔn)答案，其他類型的題目只設(shè)參考答案或指導(dǎo)意見，鼓勵學(xué)生在問題解決過程中發(fā)散思維，積極思考，嘗試一題多解，從而深化物理觀念和科學(xué)思維，提高物理學(xué)科核心素養(yǎng)。第三，給出的各類型習(xí)題答案和指導(dǎo)意見應(yīng)力求簡明，給予學(xué)生充足的闡釋空間。

1.3 ? ?學(xué)生獨立思考或小組討論，對答案進行解釋

一般來講，對于穿插于物理概念、規(guī)律教學(xué)中的習(xí)題，或單設(shè)的習(xí)題課中出現(xiàn)的題目，學(xué)生常感覺有一定難度，多數(shù)學(xué)生在剛接觸具有較強技巧性或綜合性的習(xí)題時倍感茫然，不知如何切入問題。這時，教師適合采用啟發(fā)、引導(dǎo)、配合學(xué)生小組討論的方式開展教學(xué)，對于知識掌握程度較好的學(xué)生，教師還可以鼓勵他們獨立闡釋，并給予其他同學(xué)幫助。學(xué)生針對教師給出的習(xí)題答案進行闡釋、發(fā)散和補充，在一定程度上降低了思維的混亂度，減少了若干無意義的錯誤思考與嘗試。問題解決的全過程還需要學(xué)生靈活運用其所掌握的物理概念、規(guī)律等知識進行理順和填充，以達到深化物理觀念、強化科學(xué)思維、熟練應(yīng)用知識的目的。

同時，學(xué)生在該過程中也經(jīng)歷了科學(xué)教育中對科學(xué)范式的規(guī)訓(xùn)。因而，物理習(xí)題在這層意義上也就不再是學(xué)習(xí)物理概念和規(guī)律等的附庸，對習(xí)題答案的解釋過程即轉(zhuǎn)化成一種最初的科學(xué)實踐。當(dāng)學(xué)生今后再遇到相似的物理問題時，他們就會主動進行類比并嘗試遷移對已解決的問題所使用的方法和規(guī)范來處理新問題，熟識解題過程亦即是對科學(xué)共同體內(nèi)通行科學(xué)范式的認(rèn)可與習(xí)得的表現(xiàn)之一[4]。

1.4 ? ?教師點評學(xué)生闡釋并進行示范講授

學(xué)生經(jīng)過獨立思考或小組討論后，對習(xí)題答案進行闡釋的思路和過程可能是豐富多樣、正誤并存的。教師需針對學(xué)生的答案闡釋及時反饋，并進行示范講授;突出最優(yōu)解，肯定多樣解，幫助學(xué)生進一步理清解題思路，增強解題過程的嚴(yán)謹(jǐn)性，深化物理認(rèn)識;加強思維獨創(chuàng)性和深刻性的訓(xùn)練，逐步培養(yǎng)遷移性思維[5]，真正實現(xiàn)物理習(xí)題教學(xué)“小題大容量”。

1.5 ? ?學(xué)生歸納、反思，教師協(xié)助概括和總結(jié)

學(xué)生通過闡釋物理習(xí)題答案，可初步掌握解題思路、方法和策略，促進物理學(xué)思維方式的養(yǎng)成。其中，個人歸納、反思是極為重要的環(huán)節(jié)。教師在日常教學(xué)中要有意識地引導(dǎo)學(xué)生樹立反思意識，持續(xù)培養(yǎng)學(xué)習(xí)反思習(xí)慣[6]。在習(xí)題教學(xué)過程中或結(jié)束后，教師應(yīng)適時、分階段引導(dǎo)學(xué)生做個別性（針對某具體習(xí)題）、階段性（針對某習(xí)題組）和總結(jié)性（針對全部習(xí)題）的學(xué)習(xí)反思，并及時幫助學(xué)生消除思維障礙和錯誤認(rèn)識，協(xié)助學(xué)生進行要點歸納、概括和總結(jié)。教師對問題解決過程規(guī)范性、嚴(yán)謹(jǐn)性和開放性的強調(diào)仍須貫穿始終，以達到給出參考答案（或核心步驟、或指導(dǎo)意見）而不限制問題解決過程的教學(xué)目的。學(xué)生由此可獲得更高層次的反思性認(rèn)識，積累經(jīng)驗與教訓(xùn)，對今后解決常規(guī)問題的過程進行及時、適度的調(diào)控，真正提升自主學(xué)習(xí)的能力和品質(zhì)。

2 ? ?高中物理習(xí)題教學(xué)實例分析

2.1 ? ?選擇題例——超重與失重

題目 如圖1所示，A為電磁鐵，C為膠木秤盤，A和C（包括支架）的總質(zhì)量為M;B為鐵片，質(zhì)量為m。整個裝置用輕繩懸掛于O點，當(dāng)電磁鐵通電時，鐵片B被吸引加速上升的過程中，輕繩的張力F的大小為（ ? ? ）

②整體分析法：將A、B、C和支架四者看作一個整體，其受到豎直向下的重力（M+m）g和豎直向上的拉力F（數(shù)值上等于繩中張力大?。?。該整體內(nèi)具有豎直向上的加速度，該整體處于超重狀態(tài)，因而F>（M+m）g。

多數(shù)學(xué)生在解答本題時往往不能直接窺見其核心考點——超重與失重，尤其物理基礎(chǔ)薄弱的學(xué)生，在分析系統(tǒng)的超重、失重問題時更是感覺無從下手，只得猜選答案應(yīng)付了事。使用隔離分析法解題的學(xué)生在分析系統(tǒng)內(nèi)各部分的受力情況時也易出錯，如沒有意識到A、B之間的電磁吸引力是一對相互作用力，未獲取到A一直處于平衡狀態(tài)的信息等。教師若先給出問題的答案，再引導(dǎo)學(xué)生自主解釋，可促進學(xué)生漸進、自然地認(rèn)清問題本質(zhì)，理清解題思路。教師還可以讓學(xué)生把對答案的解釋以書面文字符號的形式進行記錄，或進行有條理的口述，有效監(jiān)控學(xué)生的學(xué)習(xí)過程，及時跟進評價與反饋。

2.2 ? ?填空題例——動量守恒定律

題目 靜止的小車放在光滑的水平面上，小車立柱上固定一條另一端系有小球的細繩，現(xiàn)將小球拉開到一定角度，如圖2所示，然后靜止釋放小球，不計一切摩擦。在以后的過程中，當(dāng)小球向左擺動時，小車 ? ? ? ? ?（填“向左”“向右”或“不”）運動;小球的機械能 ? ? ? ? ?（填“守恒”或“不守恒”，后同），動量 ? ? ? ? ?;小車與小球組成的系統(tǒng)機械能 ? ? ? ? ?，動量 ? ? ? ? ?，水平方向動量 ? ? ? ?，豎直方向動量 ? ? ? ? ?。

【答案】向右;不守恒;不守恒;守恒;不守恒;守恒;不守恒。

解析 機械能守恒定律：在只有重力或彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi)，動能與勢能可以互相轉(zhuǎn)化，而總的機械能保持不變。

動量守恒定律：如果一個系統(tǒng)不受外力，或者所受外力的矢量和為0，這個系統(tǒng)的總動量保持不變。

①分析車與球組成的系統(tǒng)。車球系統(tǒng)整體受到豎直向下的重力以及地面對它豎直向上的支持力。當(dāng)小球擺至最低點時，處于超重狀態(tài)，故系統(tǒng)所受支持力大于重力，豎直方向所受合外力不為0;又因為系統(tǒng)水平方向不受外力，綜上所述，系統(tǒng)水平方向動量守恒，因而當(dāng)小球向左擺動時，小車向右運動;豎直方向動量不守恒，同時總動量不守恒。整個過程中，車球系統(tǒng)內(nèi)只有重力（對小球）和細繩彈力（對小球和小車）做功，因而系統(tǒng)機械能守恒。

②分析小球。小球在擺動過程中受到豎直向下的重力以及細繩對它沿繩方向的拉力，二力矢量和不為0，且重力和細繩拉力均對小球做功，故小球的動量和機械能均不守恒。

本題綜合考查學(xué)生對單個物體和系統(tǒng)的機械能守恒定律、動量守恒定律的理解。機械能守恒定律是標(biāo)量守恒律，動量守恒定律是矢量守恒律，二者性質(zhì)不同。本題針對同一物理情境連續(xù)發(fā)問，動量守恒定律的初學(xué)者易忽視動量的矢量性，將“動量守恒”與“某方向上動量守恒”混為一談;或?qū)C械能和動量的守恒條件混淆。經(jīng)教學(xué)實踐驗證，將問題的答案告知學(xué)生后，請他們對答案進行合理解釋，發(fā)現(xiàn)這樣做的教學(xué)效果比直接要求學(xué)生給出答案更好一些。

2.3 ? ?判斷題例——平拋運動

題目 如圖3所示，ab為豎直平面內(nèi)的半圓環(huán)acb的水平直徑，c為環(huán)上的最低點，環(huán)半徑為R。將一個小球從a點以初速度v0沿ab方向拋出，設(shè)重力加速度為g，不計空氣阻力，則當(dāng)v0取適當(dāng)值時，小球可以垂直撞擊圓環(huán)。（ ? ?）

【答案】 ×

解析 物體做平拋運動的過程中，任一時刻物體速度的反向延長線與以拋出點為原點建立的水平方向x軸的交點為水平位移分量的中點。假設(shè)小球可以垂直撞擊半圓環(huán)cb段上某位置，則撞擊時速度的反向延長線必過圓心O，但此時小球的水平位移一定不足2R，圓心O一定不處于小球水平位移的中點位置。因此，假設(shè)不成立。

本題屬高頻易錯題，學(xué)生往往根據(jù)問題描述，在配圖上粗略勾勒物體的運動軌跡，想當(dāng)然地認(rèn)為物體是可以垂直撞擊圓環(huán)的。出現(xiàn)錯誤的原因歸根結(jié)底是沒有深刻理解上述平拋運動規(guī)律的推論，而且本題配圖具有很強的迷惑性，學(xué)生徒手描繪運動軌跡難以做到精確、標(biāo)準(zhǔn)。學(xué)生面對這種巧妙定性考查物體運動規(guī)律的題目大多憑感覺作答，學(xué)生是否真正明確物理規(guī)律的深刻內(nèi)涵值得教師深思。經(jīng)教學(xué)實踐驗證，給出答案后，多數(shù)學(xué)生（包括起初對答案存疑的學(xué)生）能夠通過思考給予合理的答案解釋，對平拋運動規(guī)律的認(rèn)識和理解也變得更加清晰、深刻。

2.4 ? ?計算題例——帶電粒子在組合場中的運動

題目 現(xiàn)代科學(xué)儀器常利用電場、磁場控制帶電粒子的運動。真空中存在著如圖4所示的多層緊密相鄰的勻強電場和勻強磁場，電場與磁場的寬度均為d。電場強度為E，方向水平向右;磁感應(yīng)強度為B，方向垂直紙面向里。電場、磁場的邊界互相平行且與電場方向垂直。一個質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子在第1層電場左側(cè)邊界某處由靜止釋放，粒子始終在電場、磁場中運動，不計粒子重力及運動時的電磁輻射。

（1）求粒子在第2層磁場中運動時速度v2的大小與軌跡半徑r2;

（2）粒子從第n層磁場右側(cè)邊界穿出時，速度的方向與水平方向的夾角為θn，試求sinθn;

（3）若粒子恰好不能從第n層磁場右側(cè)邊界穿出，試問在其他條件不變的情況下，也進入第n層磁場，但比荷較該粒子大的粒子能否穿出該層磁場右側(cè)邊界，請簡要推理說明之。

本題是2015年天津高考理綜真題，第1問難度較低，第2問難度較高，而求解第3問主要依賴第2問的結(jié)果，多數(shù)學(xué)生求解此題難以取得較高分?jǐn)?shù)。在題設(shè)情境中，電場力對粒子做功，而洛倫茲力對粒子不做功，第1問應(yīng)用動能定理和洛倫茲力充當(dāng)粒子做圓周運動向心力的公式即可解出答案。

第2問考查粒子從第n層磁場穿出時的幾何參數(shù)，絕大多數(shù)學(xué)生難以將對應(yīng)的物理情境構(gòu)想清晰，這個不確定的代數(shù)“n”使他們產(chǎn)生畏懼和抵觸心理。加之計算題題型限制，基本不存在猜對答案的可能性，許多學(xué)生只能盲目寫公式“湊分”，然后跳過不解。

本題考查的遞推思想是學(xué)生感覺題目難解的根源所在，學(xué)生可以寫出粒子經(jīng)過n次電場，電場力對粒子所做的功，也可寫出在第n個磁場中洛倫茲力充當(dāng)粒子做勻速圓周運動所需向心力的方程，但難以建立粒子進出某磁場時的速度與磁場邊界所夾角度的關(guān)系，茫然不知求解的突破口是什么。面對學(xué)生的這種狀態(tài)，教師此時若將關(guān)鍵解題步驟或關(guān)鍵提示（如粒子在電場中運動時豎直方向的分速度不變）給出，并組織學(xué)生分組討論，讓學(xué)生通過自我思考和同伴研討保證答案解釋自洽，學(xué)習(xí)效果要比教師直接給學(xué)生講解好得多。同時，學(xué)生“知之為知之，（下轉(zhuǎn)第13頁）（上接第8頁）不知為不知”的學(xué)業(yè)誠信態(tài)度也在此過程中得到潛移默化的培養(yǎng)。

此外，考慮到題目難度，建議教師根據(jù)學(xué)生的實際情況分層教學(xué)，針對具有不同學(xué)習(xí)基礎(chǔ)的學(xué)生因材施教，為學(xué)生設(shè)置兼具層次性與發(fā)展性的學(xué)習(xí)目標(biāo)，提高教學(xué)效率，增進教學(xué)效果。

3 ? ?小結(jié)與展望

基于學(xué)生答案解釋的高中物理習(xí)題教學(xué)模式對增進新課初學(xué)者和學(xué)困生的學(xué)習(xí)效果有較大幫助。高中物理知識的復(fù)雜度、抽象性和邏輯性均較初中有較大提升，多數(shù)學(xué)生初次直面復(fù)雜習(xí)題難以獨立解決，練習(xí)的效率低、效果差，傳統(tǒng)的“教師布置—學(xué)生完成—教師講解”的習(xí)題教學(xué)模式易使學(xué)生思維僵化，繼而產(chǎn)生倦怠情緒。基于學(xué)生答案解釋的高中物理習(xí)題教學(xué)模式，一方面可以促進學(xué)生積極回憶和應(yīng)用所學(xué)知識綜合分析問題，理清解題思路，掌握關(guān)鍵步驟，形成全局意識，同時有效培養(yǎng)了學(xué)生的解題規(guī)范性以及對科學(xué)范式的接受與掌握。采用該種教學(xué)模式也需考慮如何有效調(diào)動學(xué)生解答物理習(xí)題的積極性，如何恰當(dāng)處理教學(xué)時間與課堂容量的關(guān)系等問題。

當(dāng)前全國多地已陸續(xù)開展新一輪高考綜合改革，高中物理因?qū)W科知識難度較大，物理在多門選考科目中的選擇比例不占優(yōu)勢。雖然諸多高校針對部分專業(yè)招生提出了選考物理的要求，但僅靠外在制度促使學(xué)生選擇還是機械的。物理學(xué)是一門規(guī)范、嚴(yán)謹(jǐn)、與國家科技發(fā)展密切相關(guān)的重要自然基礎(chǔ)學(xué)科，兼具豐富的邏輯性與趣味性，要真正提高學(xué)生對物理學(xué)科的學(xué)習(xí)積極性，走近物理世界，感受物理之美，還需廣大物理教師和教科研人員一起努力，對教學(xué)內(nèi)容與方法進行長期持續(xù)的探索和改革。

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）[M].北京：人民教育出版社，2018.

[2]喬際平，邢紅軍.物理教育心理學(xué)[M].南寧：廣西教育出版社，2002.

[3]閆金鐸，郭玉英.中學(xué)物理教學(xué)概論（第三版）[M].北京：高等教育出版社，2009.

[4]許冉冉，胡揚洋，邢紅軍.我國物理習(xí)題教學(xué)思想的回顧與反思[J].北京教育學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版），2016，11（3）：42-48.

[5]賀向向，李衛(wèi)東，劉艷峰.高中物理習(xí)題教學(xué)中學(xué)生思維品質(zhì)的培養(yǎng)[J].物理教師，2018，39（9）：5-8.

[6]潘華君，趙乃虎.“說題”模式在高三物理習(xí)題教學(xué)中的應(yīng)用[J].中學(xué)物理教學(xué)參考，2014，46（6）：49-50.

（欄目編輯 ? ?趙保鋼）