培養(yǎng)初中學(xué)生受力分析的良好思維習(xí)慣

梁炳釗

摘 要：培養(yǎng)學(xué)生解決物理問(wèn)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(shí)，并養(yǎng)成解決物理問(wèn)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(wèn)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(wèn)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(lèi)號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：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(wèn)題。學(xué)生有效地解決問(wèn)題的能力，取決于他們所具備的知識(shí)、技能和態(tài)度。所以，教師不但要傳授知識(shí)，而且要教會(huì)學(xué)生如何運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決問(wèn)題。 國(guó)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(shí)，確定問(wèn)題和作出具有證據(jù)的結(jié)論，以便對(duì)自然世界和通過(guò)人類(lèi)活動(dòng)對(duì)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(shí)解決問(wèn)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(shí)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(shí)的掌握放在一個(gè)對(duì)立面。如，在初中力學(xué)教學(xué)中，傳授力學(xué)有關(guān)知識(shí)與培養(yǎng)利用受力分析解決問(wèn)題的思維習(xí)慣并不是相對(duì)獨(dú)立的。但是，很少有教師會(huì)自己或引導(dǎo)學(xué)生畫(huà)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(wèn)題，解決問(wèn)題。不少教師把畫(huà)受力分析圖和解決力學(xué)問(wèn)題割裂開(kāi)來(lái)，沒(méi)有將其變?yōu)榻鉀Q力學(xué)問(wèn)題的策略，導(dǎo)致學(xué)生也不會(huì)利用受力分析解決問(wèn)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(xiàn)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(huà)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(wèn)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(wèn)時(shí)，直接寫(xiě)出摩擦力的大小是100 N，沒(méi)有分析這個(gè)答案是怎樣得來(lái)的。我們從答案就知道這些學(xué)生沒(méi)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(wèn)題的能力。獨(dú)立解決問(wèn)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(shí)的學(xué)習(xí)，他們應(yīng)該具備利用受力分析解決問(wèn)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(wèn)題

人教版八年級(jí)下冊(cè)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(xiàn)是先認(rèn)識(shí)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(wèn)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(kāi)來(lái)。教師的教沒(méi)有突出最基本的思路，學(xué)生就會(huì)覺(jué)得力學(xué)要學(xué)習(xí)的知識(shí)點(diǎn)很多，無(wú)法一一掌握。利用運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系解決問(wèn)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(cè)其受力情況。學(xué)生只需掌握這一思路，就能以不變應(yīng)萬(wàn)變，用同一思維方法解決不同情境下的力學(xué)問(wèn)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(shí)，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(wèn)題。包括解決重力的測(cè)量以及重力方向的確定等問(wèn)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(duì)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(huà)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(duì)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(huà)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(wèn)題。第八章后半段的學(xué)習(xí)過(guò)程，學(xué)生可以利用受力分析及二力平衡條件解決“如何測(cè)量重力及摩擦力”的問(wèn)題，“如何確定重力方向”的問(wèn)題。第九章的學(xué)習(xí)過(guò)程，學(xué)生可以利用受力分析解釋“氣體壓強(qiáng)的壓力差”問(wèn)題。第十章的學(xué)習(xí)過(guò)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(cè)量浮力以及浮力的應(yīng)用”等問(wèn)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(duì)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(huà)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(cè)力計(jì)測(cè)量鐵塊浸沒(méi)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(guó)實(shí)用主義教育家約翰·杜威在《我們?cè)鯓铀伎肌そ?jīng)驗(yàn)與教育》中說(shuō)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(zhǎng)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(wèn)題的過(guò)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(wèn)題時(shí)常常直接說(shuō)答案，沒(méi)有分析過(guò)程，或只是口頭問(wèn)問(wèn)學(xué)生物體受到幾個(gè)力，沒(méi)有畫(huà)圖做好示范，學(xué)生同樣不畫(huà)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(méi)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(wèn)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(wèn)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(guò)程

學(xué)生利用新知識(shí)解決問(wèn)題，往往是從模仿教師的思路開(kāi)始，然后經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的訓(xùn)練才能達(dá)到靈活運(yùn)用知識(shí)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(wèn)題的規(guī)范示范中開(kāi)始。例如，在《重力》一節(jié)的學(xué)習(xí)中，書(shū)本提到用彈簧測(cè)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(cè)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(wèn)題時(shí)并沒(méi)有在黑板上作出鉤碼的受力示意圖，而是口頭上說(shuō)說(shuō)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(huà)葫蘆，并不能養(yǎng)成好的習(xí)慣?；蛘哂械慕處煾揪筒蛔魅魏蔚慕忉?zhuān)瑢W(xué)生只會(huì)把這當(dāng)作一個(gè)結(jié)論來(lái)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(guò)程。首先，讓學(xué)生對(duì)物體進(jìn)行受力分析，并畫(huà)出物體的受力示意圖，教師檢查學(xué)生的作圖情況，對(duì)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(duì)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(guò)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(wèn)題。

2.2 搭建問(wèn)題腳手架，引導(dǎo)學(xué)生按照正確的思路解決問(wèn)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(wèn)題的思維過(guò)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(wèn)題。缺少了教師的引導(dǎo)，學(xué)生在獨(dú)立解決問(wèn)題時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)不進(jìn)行受力分析，或不分析過(guò)程而直接得出答案的情況。解決力學(xué)問(wèn)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(wèn)題作為腳手架，引導(dǎo)學(xué)生按照正確的思維過(guò)程解決問(wèn)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(cè)力計(jì)沿水平方向拉木塊做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí)（如圖5所示），拉力大小就等于摩擦力大?。俊眴?wèn)題時(shí)，可以搭建下面的問(wèn)題腳手架：?jiǎn)栴}一，木塊受到哪些力的作用？請(qǐng)作出木塊的受力示意圖；問(wèn)題二，根據(jù)所給信息，判斷木塊的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；問(wèn)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(guò)問(wèn)題提醒學(xué)生。學(xué)生沒(méi)有說(shuō)出解答的依據(jù)，我們同樣通過(guò)問(wèn)題引導(dǎo)學(xué)生說(shuō)出解題依據(jù)，問(wèn)題腳手架就起到這樣的作用。學(xué)生在每一次的解題過(guò)程中都經(jīng)歷這樣的思維過(guò)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(jué)得自己在做題（主要是簡(jiǎn)單的題目）時(shí)，沒(méi)有畫(huà)受力分析圖，沒(méi)有分析過(guò)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(zhǎng)一智，要學(xué)生知道受力分析的重要性，并樂(lè)意利用受力分析解題，教師可以在編寫(xiě)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(guò)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(wèn)之前還有一問(wèn)：“在乙圖代表小明的圓點(diǎn)A上畫(huà)出其豎直方向受到的力?！惫P者故意把這一問(wèn)刪掉，然后讓學(xué)生直接完成上面兩問(wèn)。如果學(xué)生在分析的時(shí)候沒(méi)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(wèn)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(xiě)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(wèn)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(shí)到受力分析的重要性，在以后的解題過(guò)程中，他們都愿意利用受力分析解決問(wèn)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(huà)光路圖解決光學(xué)問(wèn)題的習(xí)慣，畫(huà)電路圖解決電學(xué)問(wèn)題的習(xí)慣等。學(xué)生養(yǎng)成了好的習(xí)慣，他們?cè)趯?lái)的學(xué)習(xí)、工作、生活中將受益無(wú)窮。

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（欄目編輯 趙保鋼）