◇ 浙江 孫群潔

物理解題能力是學(xué)生綜合運用物理學(xué)科知識、方法,對物理問題、物理現(xiàn)象或者規(guī)律進行研究、分析并加以解決的能力,既涉及學(xué)生的記憶能力,更涉及學(xué)生的理解和運用知識能力．《全日制普通高級中學(xué)物理教學(xué)大綱》明確指出,要“讓學(xué)生認識到,解題要經(jīng)過獨立思考,不能機械地套用某種類型,這樣才能切實有效地提高能力”．因此,高中物理教學(xué)過程中,教師必須緊緊圍繞高中學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)進展,從解題思維方法的培養(yǎng)與鍛煉入手,努力培養(yǎng)學(xué)生的解題習(xí)慣、解題技巧和解題能力,幫助學(xué)生強化對物理學(xué)科知識、概念和規(guī)律的理解,使學(xué)生掌握正確的學(xué)習(xí)方法,獨立自主地鉆研問題,領(lǐng)會研究問題的方式和方法．

1 解題思維方法的重要意義

習(xí)題教學(xué)是中學(xué)教育,尤其是數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)等理科教育中的重要教學(xué)方法,對于幫助和指導(dǎo)學(xué)生深化和鞏固已學(xué)知識、增強學(xué)生運用知識分析和解決問題的能力,有著十分重要的作用．在傳統(tǒng)教學(xué)中,習(xí)題教學(xué)是理科教學(xué)的重要組成部分,甚至存在“題海戰(zhàn)術(shù)”的傾向．隨著現(xiàn)代教育理念的不斷轉(zhuǎn)變,特別是素質(zhì)教育思想的深化,習(xí)題教學(xué)的理念與方法也發(fā)生了明顯的變化．當(dāng)前,物理教學(xué)過程中的解題思維方法不再只是為了解題或者熟練運用某種公式,而是更加注重學(xué)生物理學(xué)科思維體系的構(gòu)建,以及對物理知識、規(guī)律的深入理解．因此,高中物理的習(xí)題教學(xué)不能只看重解題的結(jié)果,更應(yīng)關(guān)注解題的思維與方法,關(guān)注學(xué)生分析和解決問題的過程,引導(dǎo)學(xué)生更加深刻地理解物理、探索物理,促進學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的全面提升．

2 解題思維方法的具體應(yīng)用

結(jié)合具體教學(xué)活動中的案例或者事例,本文擬從圖形解析、思維導(dǎo)圖、變式訓(xùn)練等方面,對高中物理解題思維方法進行探究,分析其在具體教學(xué)環(huán)節(jié)中的實踐運用．

2.1 圖形解析法

圖形解析法將數(shù)字與圖形相應(yīng)結(jié)合,使單純的物理學(xué)概念、數(shù)據(jù)變得更加直觀而清晰,增強學(xué)生對相關(guān)物理知識的理解程度,提升解題效率．在高中物理教學(xué)過程中,圖形解析法是相對簡單且直觀的教學(xué)方法,對于分析和解讀一些相對抽象的物理試題,以及涉及同類數(shù)據(jù)較多、容易出現(xiàn)數(shù)據(jù)應(yīng)用錯亂的題目,有著十分重要的作用．?dāng)?shù)形轉(zhuǎn)換、圖形結(jié)合的方法,雖然對相關(guān)物理量進行了變化調(diào)整,但其物理規(guī)律的本質(zhì)仍然不變．

例如,在萬有引力定律教學(xué)中,萬有引力本身是無法直接觀察的物理現(xiàn)象,行星運動更是遙不可及的太空現(xiàn)象,對學(xué)生的抽象思維和理解能力有著一定的要求,而教師可以采取圖形解析的教學(xué)方法,將行星、引力等以圖形方式予以展現(xiàn),從而幫助學(xué)生更加直觀地感受能量的增、減等變化．

例有一個質(zhì)量為M、半徑為R、密度均勻的行星,距離其表面R處有一個質(zhì)量為m的質(zhì)點,M對m的萬有引力為F1,當(dāng)從M中挖出一個半徑為R/2的球形空間時,余下部分對m的萬有引力為F2,求F1與F2之間的關(guān)系．

分析對于這道抽象的行星引力變化試題,多數(shù)學(xué)生由于想象能力有限根本無法理解．此時,教師可以指導(dǎo)學(xué)生采取圖形解析的方法(如圖1),擺脫行星、引力等物理學(xué)概念的束縛,將試題轉(zhuǎn)化成為若干球體之間的幾何關(guān)系,以大小不同的球體表示行星、球形空間等物體,并將相應(yīng)的試題數(shù)據(jù)標注在球體上,使物理規(guī)律題演化成為數(shù)學(xué)幾何題,有效降低試題的理解難度和解決難度．

圖1

通過圖形轉(zhuǎn)換,學(xué)生可以更加直觀地分析試題的內(nèi)容及其要求,形成以下解題思路：質(zhì)點與大球的中心之間的距離為2R,由萬有引力的計算公式有

則余下部分對質(zhì)點m的萬有引力

由此可得F1與F2之間的比例關(guān)系為

2.2 思維導(dǎo)圖法

在物理學(xué)習(xí)過程中,由于學(xué)科涉及的知識面較廣,力學(xué)、電磁學(xué)等諸多知識既存在相互聯(lián)系、又有一定的區(qū)別,往往容易讓學(xué)生在認知和理解方面產(chǎn)生混淆,進而造成在試題解答過程中誤用公式、概念亂搭等問題．究其原因,主要是學(xué)生在物理學(xué)習(xí)過程中貪多或貪快,機械地采取背誦或題海等方式進行學(xué)習(xí),導(dǎo)致沒有對物理學(xué)科形成系統(tǒng)的認知,進而影響了具體解題過程中思維方法的運用．因此,在高中物理教學(xué)中,教師和學(xué)生都應(yīng)當(dāng)秉持“磨刀不誤砍柴工”的思想,在日常學(xué)習(xí)過程中加強對相關(guān)學(xué)科知識體系的理解和構(gòu)建．采取思維導(dǎo)圖這一行之有效的教學(xué)方式,可以使學(xué)生逐漸形成對物理知識的體系認知,進而更好地理解和領(lǐng)悟物理知識,從而在后續(xù)的解題過程中形成更加科學(xué)和系統(tǒng)的解題思維,提高解題的效率和質(zhì)量．

例如,在機械能守恒定律的學(xué)習(xí)中,學(xué)生此前已經(jīng)學(xué)習(xí)了相關(guān)的力學(xué)知識、能量知識,對力與功、功與能量之間的關(guān)系形成了初步的認知,但在進行機械能學(xué)習(xí)尤其是機械能守恒定律的理解時,往往會在動能、勢能以及重力、機械運動等概念認知中陷入混亂,從而在解答試題時忽視某個或某些能量及其轉(zhuǎn)化關(guān)系,造成失分．因此,教師可以以機械能守恒定律為核心,將其與能量守恒定律進行全方位的聯(lián)系,逐漸延伸出功能關(guān)系、能量守恒定律、機械能等相關(guān)知識點,以點帶面形成機械能守恒定律的知識體系架構(gòu),以便在解題時能夠清晰地看懂題目所要表達的含義及需要計算的相關(guān)數(shù)據(jù)(如圖2)．

對于學(xué)生建構(gòu)的思維導(dǎo)圖,教師要發(fā)揮支持和引導(dǎo)的作用,鼓勵學(xué)生不斷更新和完善自己的思維體系,指導(dǎo)學(xué)生找出自己的錯誤及其原因,切忌代替學(xué)生建構(gòu)．只有將課堂和學(xué)習(xí)交還給學(xué)生,建立“以生為本”的核心學(xué)習(xí)體系,才能最大限度地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,使解題思維方法由戰(zhàn)術(shù)運用變成戰(zhàn)略思想,促進學(xué)生物理學(xué)習(xí)向縱深發(fā)展．針對學(xué)生在試題練習(xí)過程中出現(xiàn)的差錯,教師應(yīng)當(dāng)及時進行反饋,不必拘泥于試題本身的錯誤,深入了解學(xué)生思維導(dǎo)圖建構(gòu)的困難和缺陷,盡早幫助學(xué)生完善自己的物理認知體系,必要時可以調(diào)整教學(xué)進度、改進教學(xué)方法,促進學(xué)生的全面進步和長遠發(fā)展．

圖2

2.3 變式訓(xùn)練法

高中物理的知識點不僅涉及內(nèi)容較多,而且同一個知識點在不同的條件下有著不同的用處,因而在進行物理教學(xué)時切忌固化思維,更不能讓學(xué)生形成知識點“一對一”的錯誤理解．因此,教師在進行解題思維方法教學(xué)與運用時,有必要采取變式訓(xùn)練的方法,引導(dǎo)學(xué)生進行“一題多解”和“一題多變”,通過適當(dāng)變化試題的形式、內(nèi)容及解題思路,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和發(fā)散性思維,使學(xué)生在同一組物理試題的練習(xí)過程中既能有效強化知識點,又能拓展知識面,實現(xiàn)學(xué)習(xí)深度與廣度的均衡發(fā)展．

所謂一題多解,就是在物理試題設(shè)計時提供更多的條件與數(shù)據(jù),使學(xué)生既能夠通過A方法進行試題解答,也能通過B方法進行解題,而不同的方法涉及的知識點既有相同也有不同,從而引導(dǎo)學(xué)生對知識體系進行全面復(fù)習(xí)、融會貫通,不斷拓寬學(xué)生的解題思維方法．所謂一題多變,是指對已經(jīng)設(shè)計好的物理試題,通過改變個別變量條件、數(shù)據(jù)、背景資料等方式,在幫助學(xué)生更好地掌握物理知識點和解題規(guī)律的同時,不斷強化學(xué)生的審題能力,使學(xué)生在解題時能夠保持高度集中的注意力,避免因疏忽大意而出現(xiàn)錯誤．

例如,在進行機械運動解題練習(xí)時,教師可以按照如下方式設(shè)置問題．

如圖3-甲,小球沿著圓環(huán)的弦下滑到最底端時,不同的路線用時是否相同?然后將題目進行微調(diào)．

例如,圖3-乙中小球的起止位置顛倒、圖3-丙中小球運動路徑變成兩個圓環(huán)等．學(xué)生在反復(fù)多變的練習(xí)中感受物體在不同環(huán)境下的運動狀態(tài),并結(jié)合解題總結(jié)出運動規(guī)律,形成自主思考的解題思維方法,取得事半功倍的學(xué)習(xí)效果．

圖3

在變式訓(xùn)練教學(xué)過程中,教師必須充分發(fā)揮自身的教學(xué)素養(yǎng),有效調(diào)動學(xué)生的主觀能動性,不能將一題多變簡單地等同于改變試題數(shù)字或者條件,而應(yīng)將物理學(xué)科的相關(guān)知識點融入試題的變化當(dāng)中,使每一道試題都能夠考查、鞏固學(xué)生的某些知識點．當(dāng)學(xué)生已經(jīng)基本掌握并且能夠較好解答教師提出的問題時,教師可以引導(dǎo)學(xué)生自行開展一題多解和一題多變練習(xí),讓學(xué)生自己對例題進行條件或者內(nèi)容的修改,再自行答題或者與同學(xué)互換答題,從而更好地調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,使學(xué)生在主動學(xué)習(xí)中實現(xiàn)主動思考的深層目標．

綜上所述,現(xiàn)代教育教學(xué)理念對學(xué)生的學(xué)習(xí)思維、學(xué)習(xí)習(xí)慣、學(xué)習(xí)能力等給予了高度的重視,核心素養(yǎng)培養(yǎng)也已成為教育界的共識．在高中階段,雖然學(xué)生面臨著高考的嚴峻考驗,但教學(xué)活動不能再走過去“題海戰(zhàn)術(shù)”的老路,教師應(yīng)當(dāng)重視學(xué)生解題思維方法的培養(yǎng),努力增強學(xué)生的物理思維與物理意識,幫助學(xué)生逐漸形成對物理學(xué)科的認知體系,提高學(xué)生由表及里、舉一反三的解題能力,使學(xué)生在熟練運用已有知識解答試題的基礎(chǔ)上,有效提升邏輯思維能力和分析問題、解決問題的能力,促進學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的全面發(fā)展,引導(dǎo)學(xué)生在物理學(xué)習(xí)和研究的道路上逐漸走向深入,為國家和社會培養(yǎng)更加優(yōu)秀的人才．