由一綜合題引發(fā)的物理科學(xué)思維培養(yǎng)嘗試

何艷

摘 要：在新一輪高中課改中，提升學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)成為中學(xué)物理教學(xué)的核心任務(wù)。物理核心素養(yǎng)的培養(yǎng)包括科學(xué)思維的培養(yǎng)。物理習(xí)題教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維的一個非常重要的途徑。通過綜合題的分解與解決，就如何培養(yǎng)學(xué)生物理思維做了一定的初探。

關(guān)鍵詞：物理;科學(xué)思維;綜合題解析

【中圖分類號】G【文獻標識碼】B【文章編號】1008-1216（2018）10B-0107-02

2017年版《普通高中物理課程標準》（以下簡稱課標）提出了物理核心素養(yǎng)這個課程目標。在新一輪的高中課程改革中，“核心素養(yǎng)”成為課改和教改的方向。物理學(xué)科核心素養(yǎng)主要包括“物理觀念”“科學(xué)思維”“科學(xué)探究”“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”四個方面?！翱茖W(xué)思維”中“對客觀事物的本質(zhì)屬性，內(nèi)在規(guī)律及相互聯(lián)系的認識方式”“對構(gòu)建物理模型的抽象概括過程”是要求學(xué)生學(xué)會從物理學(xué)的視角發(fā)現(xiàn)問題和分析問題; “分析綜合、推理論證等方法在科學(xué)領(lǐng)域的具體運用”則是對培養(yǎng)學(xué)生解決問題能力方面提出了新要求?？茖W(xué)的進步、社會的發(fā)展就是在發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的過程中不斷進行的。高中階段的學(xué)生，盡管已經(jīng)具備了一些初步的發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力，但與課標提出的讓學(xué)生能運用科學(xué)思維方法，從定性和定量兩個方面對相關(guān)問題進行科學(xué)推理、找出規(guī)律、形成結(jié)論的要求仍相差甚遠。因此，教師在高中物理教學(xué)中如何培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維呢？

一、綜合題解題教學(xué)的重要性

學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體， 課標中提出“引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)”，即教師在平時的物理教學(xué)過程中需引導(dǎo)學(xué)生，逐步培養(yǎng)學(xué)生的自主探究、自主學(xué)習(xí)、自我解決問題的能力。作為一名物理教師，可以通過多樣化的教學(xué)方式，在不同的教學(xué)環(huán)節(jié)中培養(yǎng)學(xué)生的物理思維。

愛因斯坦說過：“提出問題往往比解決問題更重要?！辈荒馨l(fā)現(xiàn)問題也就無從培養(yǎng)思維。在物理教學(xué)中，編設(shè)的題目不是為培養(yǎng)解題熟練工，而是創(chuàng)設(shè)情境幫助學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，促使學(xué)生在解決問題的過程中分析研究，體驗物理思想，培養(yǎng)物理思維。因此，習(xí)題教學(xué)是物理教學(xué)中提高學(xué)生思維能力非常重要的環(huán)節(jié)之一，通過解題能有效培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力和邏輯思維。筆者認為，綜合題的解題過程最能培養(yǎng)學(xué)生物理思維。綜合題涉及內(nèi)容多，信息量大，關(guān)聯(lián)知識多，通過綜合題，可以培養(yǎng)學(xué)生對客觀事物的本質(zhì)屬性、內(nèi)在規(guī)律及相互聯(lián)系的認識方式;可以培養(yǎng)學(xué)生分析綜合、推理論證的能力;還可以培養(yǎng)學(xué)生在解決問題的過程中對所得到的結(jié)論提出質(zhì)疑、檢驗和修正的能力，從而培養(yǎng)其提出創(chuàng)造性見解的能力和品格。學(xué)生在高一、高二完成必修和選修模塊學(xué)習(xí)之后，高三便進入了綜合復(fù)習(xí)階段，通過綜合題解析，學(xué)生的物理思維能得到迅速提升。

二、 綜合題解題教學(xué)的實例分析

在高三的二輪復(fù)習(xí)中，筆者針對通過綜合題的分解與解決來培養(yǎng)學(xué)生物理思維做了一定的初探。下面以一節(jié)習(xí)題課為例，分享關(guān)于通過“綜合題的分解與解決”來落實學(xué)生科學(xué)思維培養(yǎng)的嘗試與思考。

（一）教學(xué)活動

1.拋磚引玉，通過學(xué)生分析并解答兩個基本題得出物理習(xí)題的基本解題方法。

例1.如圖1所示，一個動能為EK的帶電粒子，垂直于電場線方向飛入平行板電容器，飛出電容器時動能為2EK，如果使這個帶電粒子的初速度變?yōu)樵瓉淼膬杀?，那么它飛出電容器時的動能變?yōu)椋? ? ）

A.8EK? ? ? ?B.5EK? ? ? ? ?C.4.25EK? ? ? ? D.4EK

例2.如圖2所示，電子在電勢差為U1的加速電場中由靜止開始運動，然后射入電勢差為U2的兩平行極板間的電場中，入射方向跟極板平行。整個裝置處于真空中。重力可忽略，在滿足電子能輸出平行板區(qū)的條件下，下列四種情況中，一定能使電子的偏轉(zhuǎn)角θ變大的是（? ? ）

A. U1變大 ，U2變大? ? ? ? ? ? ?B. U1變小 ，U2變大

C. U1變大 ，U2變小? ? ? ? ? ? ?D. U1變小 ，U2變小

學(xué)生總結(jié)解題思路：

2.通過兩個基本題找到基本解題方法之后，筆者緊接著拋出這樣一個綜合題。

例3.如圖3所示，兩平行金屬板A、B長8cm，兩板間距離d=8cm ，A板比B板電勢高300V。一帶正電的粒子電荷量，沿電場中心線RO垂直飛入電場，初速度。粒子飛出平行板電場后經(jīng)過界面MN、PS間的無電場區(qū)域后進入固定在O點的點電荷Q形成的電場區(qū)域，（設(shè)界面PS右邊點電荷的電場分布不受界面的影響）。已知兩界面MN、PS相距為12cm，D是中心線RO與界面PS的交點，O在中心線上，距離界面PS為9cm，粒子穿過界面PS最后垂直打在放置于中心線上的熒光屏bc上。（靜電力常量k=9.0×109N·m2/c2）求：（1）粒子穿過界面MN時偏離中心線RO的距離多遠？到達界面PS時里離D點多遠？（在圖上粗略畫出粒子運動的軌跡。）

此綜合題，閱讀量大，過程較多。在一般情況下，學(xué)生解題的預(yù)見力較差，一遇綜合題，畏難畏煩，不敢做，不愿做。教師引導(dǎo)學(xué)生用邏輯的力量思考如何通過分解來化繁為簡。

具體如下：

過程分解一：

如圖4所示，已知條件不變，帶電粒子沿電場中心線RO垂直飛入電場，求飛出平行板電場時速度的方向。

為化解難度引導(dǎo)學(xué)生通過加問來思考，圍繞中心問題，層層推進，環(huán)環(huán)相扣，通過引導(dǎo)學(xué)生對自己提問“為什么”的邏輯推理來找出解決問題的層次。

（1）在AB兩板間的電場強度多大？方向？

（2）在AB兩板間受力情況怎樣？做什么運動？

（3）過MN時速度的大小和方向？

過程分解二：

如圖5所示，已知條件不變，帶電粒子沿電場中心線RO垂直飛入電場，粒子飛出平行板電場后經(jīng)過界面MN到達平面PS。求：粒子到達PS時里離D點多遠？

在上一題的基礎(chǔ)上加問：

（1）粒子在MN與PS間做什么運動？

（2）粒子到達PS時里離D點多遠？

過程分解三：

帶電粒子在P帶電粒子在PS板右側(cè)運動打到bc上，教師引導(dǎo)學(xué)生繼續(xù)加問化解難度。

（1）帶電粒子怎么會垂直打到bc板？（2）帶電粒子在PS板右側(cè)受什么力？做什么運動？解題后，教師引導(dǎo)學(xué)生反思為了化解題目的難點，在解題中，運用了哪些分解方法，它們的作用是什么以及如何合理運用這些分解方法。

學(xué)生通過思考，總結(jié)得到，本題中運用的分解方法分為過程分解和加問分解。過程分解是把一個復(fù)雜問題按過程的時間順序進行分解，把一個多過程題目分解若干個基本題，過程分解關(guān)注各過程間的前后關(guān)聯(lián)。加問分解是以通過加問設(shè)置一些小問題為“臺階”逐步鋪墊，找出問題、線索，理清思路。

（二）設(shè)計思路

本節(jié)課的目的是希望學(xué)生通過綜合題的解題過程來提高發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力，完善思考解決問題的思維邏輯，這也是科學(xué)思維的基本定位。筆者挑選了例3這一力學(xué)與電學(xué)綜合題分解，這對學(xué)生的計算和知識綜合性都有較高的要求，也是對現(xiàn)階段學(xué)生來說要“跳一跳，才夠得到”。為了避免學(xué)生拿到題目無從下手，筆者安排了例1和例2兩個帶電粒子在電場中運動的基本題作為鋪墊。這樣安排作用有三：（1）可以讓學(xué)生先復(fù)習(xí)鞏固物理計算題的基本解題思路以及電場和平拋運動的相關(guān)知識。（2）解答完例1、例2再看例3，學(xué)生馬上會意識到前兩個例題的設(shè)置意圖，是對例3綜合題的鋪墊。于是，“分解”的念頭很自然地會出現(xiàn)在學(xué)生的頭腦中。由于學(xué)生已經(jīng)具備解決前面兩個基本問題的能力，所以對此綜合題，學(xué)生有了嘗試解決的勇氣。（3）通過這樣的設(shè)計，學(xué)生感受到一個復(fù)雜的問題其實就是幾個簡單問題組合而成。“不積跬步，無以至千里”，一個個小問題的解決，使一個復(fù)雜問題的解決水到渠成，明白這點，對學(xué)生提高處理綜合題的信心至關(guān)重要。

為了更好地培養(yǎng)學(xué)生的物理興趣和科學(xué)思維，在教學(xué)過程中要充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，教師要起到引導(dǎo)作用。例如，在探討綜合題的解決方法時，教師應(yīng)該設(shè)計一些合理的問題來激發(fā)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題。通過以上例題得出的“過程分解”和“加問分解”基本方法來化解解題困難，應(yīng)該是在學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題后自己能找到的解決問題的思路，不應(yīng)該由教師一開始直接告訴學(xué)生。

教師通過引導(dǎo)學(xué)生反思本節(jié)課三個例題的邏輯關(guān)系，提醒學(xué)生要從多個視角觀察問題，注意前后問題的關(guān)聯(lián)，并且通過讓學(xué)生對物理綜合題解題思路的整理表達，在頭腦中完成了對綜合題解題方法的梳理，提高了學(xué)生的邏輯思維能力和歸納總結(jié)能力。

科學(xué)思維培養(yǎng)需要物理教師在物理教學(xué)中，抓住一切教學(xué)契機全方位、堅持不懈地推進。筆者僅在綜合題解析教學(xué)中做了一定的嘗試。

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