試論基于問題解決循環(huán)模式下的高中物理一題多解

羅勇

【摘 要】問題循環(huán)模式下的一題多解不僅可以實現(xiàn)對學(xué)生解題思路的啟發(fā)和拓展，而且還強化了學(xué)生對物理問題求解步驟的掌握能力，而這些都對實現(xiàn)高中物理教學(xué)目標具有積極意義，值得進行推廣和應(yīng)用。本文對基于一題多解的高中物理問題循環(huán)解決模式進行了一些有意義的探討，希望對相關(guān)教學(xué)工作能夠有所幫助。

【關(guān)鍵詞】高中物理；問題解決循環(huán)模式；一題多解

1.問題解決循環(huán)模式

問題解決從本質(zhì)來說是人類的一種有目的性的認知活動。學(xué)生在解答物理習(xí)題時，需要將問題給定的情景轉(zhuǎn)化為目標情景，而這個轉(zhuǎn)化過程就是一種有目的性的認知過程，它具有以下三個方面的特征：第一，目的指向性。高中物理習(xí)題都具有明確的指向性，而這就要求學(xué)生對物理問題的認知過程也必須具有目的性，整個解答過程必須朝著某個特定的終結(jié)狀態(tài)演進。第二，操作的順序性。物理問題的解答涉及到學(xué)生一系列的心理活動，例如對物理問題的分析、對求解方向的大致計劃擬定、從計劃切入點來嘗試解答問題的計算活動等等，而這些心理活動必須遵循一定的前后次序，即形成解答問題的心理操作過程序列。第三，認知操作。物理習(xí)題的解答必須通過學(xué)生的認知操作來實現(xiàn)。

通過以上分析不難發(fā)現(xiàn)，高中學(xué)生對物理習(xí)題的科學(xué)解答需要經(jīng)過分析、擬定解答計劃、組織和調(diào)用已有的知識儲備、嘗試解決、監(jiān)控解答中的每一個步驟以及事后對解答過程進行評價等一系列環(huán)節(jié)，而這些環(huán)節(jié)就構(gòu)成了物理習(xí)題解答過程中的“問題循環(huán)解決”模式，這種模式貼合高中物理學(xué)習(xí)的客觀規(guī)律，對提升學(xué)生分析和解決物理問題的能力效果明顯。

2.基于一題多解的高中物理問題循環(huán)解決模式

2.1呈現(xiàn)問題

【習(xí)題】如圖所示，質(zhì)量為4kg的長木板B靜止置放于光滑的地面上，在其右端上放一個質(zhì)量為1kg的滑塊A?，F(xiàn)在分別讓A、B以v■=2m/s的速度向左、右運動，已知A、B間的動摩擦因數(shù)μ=0.4，最后A恰好沒有滑出B，則求B的長度L為多少。

習(xí)題示圖

2.2分析問題

分析問題是解答物理習(xí)題的第一步，物理教師要引導(dǎo)學(xué)生提取出習(xí)題給定的已知條件和要達到的解題目標。這一過程可以先由教師給學(xué)生進行示范演示，然后和學(xué)生進行共同討論，最后讓學(xué)生獨立提取出“已知什么”和“要達到什么目的”。當接觸到該習(xí)題時，教師和學(xué)生共同分析到的信息如下：

已知條件：A、B的質(zhì)量m■和mb；A、B的初始運動速度大小為v■，方向相反；B與地面之間不存在摩擦力做功；A在B上滑動時會產(chǎn)生摩擦力，這個摩擦力的大小可以由A的重力和μ的乘積得到；A最終和B的速度會保持一致，并且相對靜止于B的左端上。

求解目標：A相對于B的滑行距離。

2.3產(chǎn)生計劃

習(xí)題的解答需要學(xué)生制定一個初步的計劃，如準備以什么已知條件為突破口、調(diào)用哪方面的物理知識來求解問題等等。一般而言，學(xué)生的思維角度不同，在此過程中應(yīng)該結(jié)合自身的情況，靈活地確定出解題的切入點。

2.4組織信息

要解決物理習(xí)題，需要學(xué)生組織和調(diào)用已有的物理知識，能夠回憶起已有的信息或發(fā)現(xiàn)新的信息，從而縮短解答過程與最終目標間的距離。對于該習(xí)題，學(xué)生可以從自身的解題切入點入手，調(diào)用力和運動、摩擦力做功、能量守恒以及動量守恒等相關(guān)知識來實現(xiàn)問題解答。

2.5嘗試解決

學(xué)生根據(jù)自身擬定的解題計劃和切入點，并調(diào)用和總結(jié)相關(guān)信息，對物理習(xí)題進行嘗試解答。

【解題切入點】A和B構(gòu)成的系統(tǒng)只存在摩擦力做功，所以摩擦力所做的功就等于系統(tǒng)動能的損失量，進而產(chǎn)生如下解答方案：

A、B的最終共速速度為：

v=-v■+aat=v■+a■t=1.2m/s

則利用能量關(guān)系可以得到：

m■gμL=（1/2）（m■+m■）v■■■■■-（1/2）（m■+m■）v■

因而可得L=1.6m

2.6過程監(jiān)控

在習(xí)題解答的過程中，高效的學(xué)習(xí)方式不光要求學(xué)生在問題解決后進行反思，更要求學(xué)生能夠監(jiān)控自己解題的每一步，以分析評價自身當前的解答方式是否能夠最快和最有效地達到總體目標。在上述兩個求解過程中，方案2的求解效率更高，但在求解A、B的共速速度時還是比較繁瑣，沒有達到最佳的方案。事實上，A、B系統(tǒng)在作用過程中動量守恒，結(jié)合動量守恒和能量轉(zhuǎn)換關(guān)系，可以對上述求解過程進行優(yōu)化。

2.7評估反饋

在解答結(jié)束后，學(xué)生應(yīng)該對解答過程進行評估。通過評估，學(xué)生可能會發(fā)現(xiàn)新的解題思路和方式，從而實現(xiàn)對既有解答過程的優(yōu)化。例如通過評估后發(fā)現(xiàn)，A、B的最終共速速度可以利用動量守恒關(guān)系求解，這就避免了方案1、2在分析摩擦力作用下的勻加速直線運動時的繁瑣步驟，進而使問題的求解效率進一步提升。

3.結(jié)束語

問題循環(huán)模式下的一題多解不僅可以實現(xiàn)對學(xué)生解題思路的啟發(fā)和拓展，而且還強化了學(xué)生對物理問題求解步驟的掌握能力，而這些都對實現(xiàn)高中物理教學(xué)目標具有積極意義，值得進行應(yīng)用和推廣。

【參考文獻】

[1]王騰陽.例談高中物理的一題多解[J].中學(xué)生數(shù)理化（學(xué)研版），2017（3）：62

[2]姜珊多嬌.試論一題多解談高中物理學(xué)習(xí)方法[J].教育科學(xué)（全文版），2016（12）：249-250endprint