高中物理教學(xué)如何訓(xùn)練學(xué)生分析思考問題

張波

【摘要】高中物理教學(xué)常常遇到一些困難，學(xué)生沒有形成分析思考問題的能力是造成困難的因素之一。以問題驅(qū)動的方式提問，堅持培養(yǎng)學(xué)生定性分析物理過程的能力，將物理問題數(shù)學(xué)化等方法滲透在平時物理教學(xué)中，幫助學(xué)生形成能力，本文做了一些簡單的論述。

【關(guān)鍵詞】物理教學(xué)；問題驅(qū)動；能力形成；獨立思考

【中圖分類號】G6337

【文獻標識碼】B

【文章編號】1671-8437（2017）18-0030-03

高中物理教學(xué)過程中，一線教師常常會遇到這樣兩種困惑：第一，很多物理問題和知識，學(xué)生上課能聽懂，但是在課后作業(yè)和各種考試中往往又漏洞百出，似乎這種問題根本沒有搞懂。第二，在課堂教學(xué)中，很多教師極力想將更多的知識和方法傳遞給學(xué)生，想使知識內(nèi)容更豐富飽滿，想將更多的物理思想傳授給學(xué)生，但是往往限于課堂時間及學(xué)生水平參差不齊等原因，美好的愿望最終付之東流，不能有效實行或者說需要花更多的時間才能實現(xiàn)；即使這樣的效果得以實現(xiàn)，效率也是很低的。學(xué)生不能有效的解答題目，根源還是在于沒有理解物理規(guī)律的本質(zhì)，不能獨立地分析題目中的物理情景，不能將問題和解決問題的方法有效對應(yīng)，也就是沒有熟悉基本方法和沒有形成基本能力。教師在課堂上訓(xùn)練學(xué)生的能力需要有重點、有計劃地實施，需要高效的課堂來實施，并且需要一個長期的過程，不能急于求成，要眼光長遠，有的放矢。點點滴滴，將有針對性的訓(xùn)練滲透到三年的課堂中去，就會看到學(xué)生的成長和進步。

1以問題驅(qū)動的方式對學(xué)生進行提問

高效的課堂一定會貫穿教師與學(xué)生之間的提問活動，如何才是高質(zhì)量且有效的提問，是我們常常探究的問題。以問題驅(qū)動的方式進行全班或者個別提問是一種訓(xùn)練學(xué)生思維、形成分析思考問題能力的有效途徑。

例1，月球質(zhì)量是地球質(zhì)量的181，月球半徑是地球半徑的14，如果以同一初速度在地球和月球上豎直上拋一物體，求：兩者上升的最大高度之比。

這是一道《萬有引力》章節(jié)中的典型題目，多數(shù)學(xué)生都能解決題目中的兩個問題，但在課堂教學(xué)中如何通過問題驅(qū)動方式訓(xùn)練學(xué)生的思維呢？

要求解上升高度之比，需要找什么關(guān)系呢？通過運動學(xué)公式發(fā)現(xiàn)，需要找到地、月表面重力加速度之比就能解決。要求地月表面重力加速度之比，需要找什么關(guān)系呢？通過黃金代換公式發(fā)現(xiàn)，只要知道地、月質(zhì)量之比和半徑之比。這樣通過問題驅(qū)動的方式進行引導(dǎo)，將未知的問題就引導(dǎo)到了已知的條件上。（見圖1）

問題驅(qū)動方式進行課堂互動，可以將解決物理問題的的思路進行有效呈現(xiàn)，能將解決問題的思路清晰的呈現(xiàn)在學(xué)生面前，能鍛煉學(xué)生獨立思考和解決問題的能力。并且能將一個較難的問題進行有效分割，將難題、大題進行碎片化，就能循序漸進的訓(xùn)練學(xué)生的思維能力。問題驅(qū)動方式進行課堂互動，是一種可以常態(tài)化的課堂教學(xué)模式，絕大多數(shù)計算類型的物理問題都可以采用此方法，并且這種方式和課堂傳統(tǒng)提問方式本身就是一脈相承的，只是它注重了學(xué)生思維的訓(xùn)練，鍛煉了學(xué)生分析處理問題的能力。

2注重培養(yǎng)學(xué)生對復(fù)雜物理問題的定性分析

高中物理學(xué)習(xí)中會涉及到很多復(fù)雜運動過程的問題，例如滑塊模板模型，帶電粒子在電磁場中的運動，電磁感應(yīng)與牛頓運動定律的結(jié)合，動量定理和動能定理結(jié)合問題等等，這些問題中會涉及到很多過程，過程與過程之間被一些物理量聯(lián)系。要解決好這一問題，首先就是要學(xué)會對運動過程進行定性分析。這樣的能力并非是一朝一夕能形成，這樣就需要教師一定要在課堂上利用好這些問題，訓(xùn)練學(xué)生定性分析復(fù)雜運動的能力。

例2，如圖2甲所示，水平地面上有一靜止平板車，車上放一質(zhì)量為m的物塊，物塊與平板車的動摩擦因數(shù)為02（設(shè)最大靜摩擦等于滑動摩擦）。t=0時，車在外力作用下開始沿水平面做直線運動，其v-t圖像如圖2乙所示，已知t=12 s時，平板車停止運動，此后平板車始終靜止。g取10 m/s 2，在運動過程中物塊未從平板車上掉下。

（1）求t=3 s時物塊的加速度；

（2）求t=8 s時物塊的速度；

（3）若物塊相對平板車的運動會留下痕跡，請求出物塊整個運動過程中在平板車上留下的痕跡的長度；

此題的第（2）問，就是需要對運動過程進行定性分析的，0-6 s過程中物塊向右做加速度為2 m/s2的勻加速直線運動，而平板車加速度為4 m/s2，t=6 s 后發(fā)生變化，平板車開始減速運動，但是此時平板車仍然比物塊運動得快，所以物塊繼續(xù)加速，平板車繼續(xù)減速；當二者共速后，物塊就將減速運動，通過計算發(fā)現(xiàn)t=8 s時，二者剛好共速。

雖然這樣的定性分析運動過程顯得比較粗糙，但是這樣的粗糙正是為了之后細致的定量計算做準備。對運動過程的定性分析，能鍛煉學(xué)生分析思考問題的能力，讓學(xué)生在解決復(fù)雜問題時不至于無從下手，不至于滿腦漿糊不知所措。并且必要的定性分析，能發(fā)現(xiàn)運動過程中變化的節(jié)點，能為之后的定量計算掃除一些障礙。但是在平時的課堂教學(xué)中，講評此類習(xí)題十分消耗時間，這就需要教師精心備課，精心組織語言，爭取在課堂上以最高的效率講評此類習(xí)題，堅持讓學(xué)生進行定性分析訓(xùn)練。

3教會學(xué)生將物理情景數(shù)學(xué)化

以前常常聽我的老師講，“數(shù)學(xué)家不一定是物理學(xué)家，但是物理學(xué)家一定是數(shù)學(xué)家”這樣一句話，當然這句話是否嚴密也不需要去考證，但是至少能說明一點就是物理與數(shù)學(xué)的聯(lián)系是非常緊密的。高中物理教學(xué)中一些物理問題就需要借助數(shù)學(xué)的工具才能得以解決，比如借助輔助角公式求最值，利用均值不等式求最值，利用二次曲線交點找落點，利用三角函數(shù)解決機械振動和機械波問題等等。能將物理問題與數(shù)學(xué)結(jié)合，利用數(shù)學(xué)工具解決物理問題也是一種能力的體現(xiàn)。

例3，一探險隊員在探險時遇到一山溝，山溝的一側(cè)豎直，另一側(cè)的坡面呈拋物線形狀。此隊員從山溝的豎直一側(cè)，以速度v0沿水平方向跳向另一側(cè)坡面。如圖3所示，以溝底的O點為原點建立坐標系。已知山溝豎直一側(cè)的高度為2 h，坡面的拋物線方程為y=12 hx2，探險隊員的質(zhì)量為m，視人為質(zhì)點，忽略空氣阻力，重力加速度為g。endprint

（1）求此人落到坡面時的動能；

（2）此人水平跳出的速度為多大時，他落在坡面時的動能最?。縿幽艿淖钚≈禐槎嗌?？

解析：（1）設(shè)該隊員在空中做平拋運動的時間為t，運動到另一坡面的落點坐標為（x，y），則有x=v0t，2h-y=12gt2，消去參數(shù)t，得到平拋運動拋物線方程 y=2h-gx2/2vo2

結(jié)合坡面方程：y=12hx2，根據(jù)機械能守恒，此人落到坡面的動能：

Ek=12mv20+mg（2h-y）

聯(lián)立以上各式得：Ek=12m（v20+4g2h2v20+gh）

（2）把上式利用配方法變形Ek=12m（v20+gh-2ghv20+gh）2+32mgh

當式中的平方項為零時，即v0=gh，動能Ek最小。

最小的動能Ekmin=32mgh。

利用數(shù)學(xué)工具解決物理問題，需要學(xué)生有較強的數(shù)學(xué)能力和對物理問題本質(zhì)較為深刻的理解。平時教學(xué)過程中需要多滲透這種物理與數(shù)學(xué)結(jié)合的思想方法，教會學(xué)生利用數(shù)學(xué)語言翻譯物理問題，將數(shù)學(xué)學(xué)以致用。

4教會學(xué)生學(xué)以致用，用所學(xué)物理規(guī)律合理解釋生活中的物理現(xiàn)象

理論知識掌握的最高層次就是應(yīng)用，將理論成就轉(zhuǎn)化為科技成果也是科學(xué)家所追求的。雖然給高中生談科技成果轉(zhuǎn)化可能有些不切實際，但是我們的教學(xué)一定要引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會學(xué)以致用，用所學(xué)物理規(guī)律合理解釋生活中的物理現(xiàn)象。第一，這樣學(xué)生才會漸漸學(xué)會思考問題，在思考生活中物理現(xiàn)象的過程中，才會發(fā)現(xiàn)更多問題，才會有動力去解決問題，才會利用所學(xué)知識進行創(chuàng)新。第二，在嘗試解釋生活中物理現(xiàn)象時，需要有將實際現(xiàn)象抽象成物理模型的能力，并且這樣的過程也是鞏固、提升所學(xué)知識的一種有效方式。第三，我一直認為，只有加入了自己思考的過程才是真正有效的學(xué)習(xí)過程，這樣的思考過程是非常寶貴的，而我們的學(xué)生似乎已經(jīng)習(xí)慣了老師全盤講解，如果有什么不懂，在不自己思考的情況下立即就問，這樣的過程其實學(xué)生根本沒有得到訓(xùn)練。就像一杯茶一樣，第一次泡出的茶湯是最好喝的，越到后面泡的次數(shù)越多茶水就越淡。無效的詢問越多，自然收獲就越少。

曾經(jīng)，有一位學(xué)生在學(xué)習(xí)《萬有引力》一章的內(nèi)容后，問我在宇宙空間站工作的宇航員能飄起來，是不是因為在太空中不受引力的作用的結(jié)果？顯然，這位同學(xué)是沒有深刻理解本章的知識。為了解決這位同學(xué)的疑惑，我給他提了幾個問題：第一，宇航員在太空中真的就不受力嗎？當時這個同學(xué)十分疑惑，他很不確定宇航員是否受力。我當時很肯定告訴他即使在太空中宇航員肯定受到地球的吸引力，因為萬有引力定律告訴我們?nèi)魏蝺蓚€有質(zhì)量的物體之間都有相互作用。第二，既然宇航員受力，那為什么宇航員沒有落下反而飄起來喃？這個引力的效果到底是什么，請思考清楚以后來告訴我。第二天，他告訴我這個引力的效果全部用來改變宇航員的運動方向了，所以就沒有這種“落下來”的效果。其實，通過這個過程，我相信這位同學(xué)對于勻速圓周運動、向心力等知識的理解又上升了一個層次。

其實，這其中的道理就像我們小時候?qū)W騎自行車一樣，試問有誰是在父母的語言教授下學(xué)會騎自行車的？能學(xué)會自行車的同學(xué)，都是在不斷嘗試、不斷摔倒，不斷再站起來，最后在爸爸放手的那一刻學(xué)會了騎自行車。與學(xué)習(xí)一樣，只有自己勇于嘗試、獨立思考才能有所收獲。當然教師的教學(xué)過程中要多給學(xué)生引導(dǎo)，多給學(xué)生實例，給予學(xué)生適當?shù)狞c撥和引領(lǐng)，學(xué)生才能真正的成長。

物理教學(xué)如何幫助學(xué)生學(xué)會分析思考問題，是一個很大的話題。其實每一位老師平時的教學(xué)都在滲透。以上提到的方法是我在平時的教育教學(xué)過程中堅持使用的方法，對學(xué)生能力的提高有切實的幫助，尤其是問題驅(qū)動和物理過程的定性分析的訓(xùn)練更是每堂課都在進行，學(xué)生的進步和成長是點點滴滴的，要想能力提升，堅持長期訓(xùn)練也是非常重要的環(huán)節(jié)。endprint