基于浙江選考試題談物理平均思想的課堂落實(shí)

黃端文

摘 要：在高三動(dòng)量專題復(fù)習(xí)中，筆者將2016年10月份浙江物理選考第23題以課后作業(yè)的形式讓學(xué)生練習(xí)，并對(duì)作業(yè)結(jié)果進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)班級(jí)大部分學(xué)生沒能較好地運(yùn)用平均思想解決問題，導(dǎo)致了較為嚴(yán)重的錯(cuò)誤。本文針對(duì)該現(xiàn)象展開思考，以“如何在課堂中有效落實(shí)物理學(xué)的平均思想”為研究問題，結(jié)合對(duì)教科書和高考真題的分析，嘗試提出物理平均思想的課堂落實(shí)方案。

關(guān)鍵詞：選考；平均思想；課堂落實(shí)

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-6148（2018）7-0043-4

物理學(xué)是自然科學(xué)中的一門基礎(chǔ)學(xué)科，研究實(shí)物和場(chǎng)等各種形態(tài)物質(zhì)的性質(zhì)和相互作用，以及它們的運(yùn)動(dòng)規(guī)律[1]，其在發(fā)展過程中形成了一系列的思想方法。物理思想是整個(gè)物理學(xué)科體系的精髓，它推動(dòng)著人們的認(rèn)識(shí)不斷由感性上升到理性，由表面深入到本質(zhì)，促進(jìn)著物理學(xué)科不斷走向成熟?！镀胀ǜ咧形锢碚n程標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定物理課程目標(biāo)之一是了解物理學(xué)的基本觀點(diǎn)和思想，可以說物理思想的地位與物理概念、物理規(guī)律、物理方法的地位是平等的。

1 問題的提出

在高三物理動(dòng)量專題復(fù)習(xí)中，筆者將2016年10月的浙江物理選考試卷第23題以課后作業(yè)的形式讓學(xué)生練習(xí)。該題對(duì)電場(chǎng)、磁場(chǎng)、動(dòng)量等物理核心知識(shí)進(jìn)行了綜合考查，特別是題目中有平均思想的巧妙應(yīng)用。同時(shí)，三個(gè)小題由簡(jiǎn)到難，有利于了解不同層次學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。題目?jī)?nèi)容如下：

（1）求離子束從小孔O射入磁場(chǎng)后打到x軸的區(qū)間；

（2）調(diào)整磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小，可使速度最大的離子恰好打在探測(cè)板右端，求此時(shí)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B1；

（3）保持磁感應(yīng)強(qiáng)度B1不變，求每秒打在探測(cè)板上的離子數(shù)N；若打在板上的離子80%被板吸收，20%被反向彈回，彈回速度大小為打板前速度大小的0.6倍，求探測(cè)板受到的作用力大小。

但是，很多學(xué)生在練習(xí)過程中沒想到運(yùn)用平均思想，實(shí)現(xiàn)從“變”到“不變”的過渡，陷入“不好下手”的尷尬處境。為什么學(xué)生在高一就已經(jīng)接觸的平均思想到了高三反而淡忘了？是課堂教學(xué)中落實(shí)物理平均思想出了問題嗎？如何在課堂中有效落實(shí)物理學(xué)的平均思想？上述一系列問題引發(fā)筆者的思考。

2 平均思想的課堂落實(shí)

經(jīng)過與學(xué)生針對(duì)題目解決過程的詳細(xì)交流，筆者總結(jié)出學(xué)生不能將平均思想很好地進(jìn)行應(yīng)用的主要原因是學(xué)生沒有認(rèn)識(shí)到均勻打在x軸上的離子的速度v隨著位置x線性均勻增大，反映出學(xué)生存在思維定勢(shì)，認(rèn)為物理中的線性關(guān)系只有v=v0+at、F=kx等幾個(gè)典型例子。結(jié)合復(fù)習(xí)的實(shí)際情況，筆者確定教學(xué)目標(biāo)如下：（1）知識(shí)與技能方面：較為系統(tǒng)地總結(jié)平均思想，能夠?qū)⑵鋵?shí)施于適合的問題情境。（2）過程與方法：總結(jié)應(yīng)用平均思想解決的物理問題的共性，并嘗試概括應(yīng)用平均思想的條件。（3）情感、態(tài)度與價(jià)值觀：領(lǐng)會(huì)物理思想的重要性。

圍繞上述教學(xué)目標(biāo)，提出課堂具體落實(shí)方案，以此回答研究問題：如何在課堂中有效落實(shí)物理學(xué)的平均思想？

2.1 回歸物理課本，重視“追本溯源”

物理課本是高三學(xué)生復(fù)習(xí)的重要資源，要突出“以本為本”，但是又不能局限于“本”。要引導(dǎo)學(xué)生回歸物理課本，重視“追本溯源”。

以人教版物理必修1中的“平均速度”為例，由于是復(fù)習(xí)階段，教師第一次提問可設(shè)計(jì)為：“為何要引入平均速度？”提問的目的是引導(dǎo)學(xué)生去解釋平均速度的物理意義。

三次提問層層遞進(jìn)，引導(dǎo)學(xué)生去思考習(xí)以為常的“平均速度”背后蘊(yùn)含的物理平均思想，為后面的教學(xué)活動(dòng)做好鋪墊。

2.2 重視高考真題，突出變式應(yīng)用

教學(xué)設(shè)計(jì)要根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知基礎(chǔ)以及思維水平，創(chuàng)設(shè)相關(guān)的學(xué)習(xí)任務(wù)或問題，讓學(xué)生自發(fā)進(jìn)行有計(jì)劃、有目標(biāo)的學(xué)習(xí)[2]。為此，課堂上還選取相關(guān)的高考真題作為例題講解，例題中提供的新穎情境對(duì)于打破學(xué)生原有的思維定勢(shì)，豐富學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)有著重要作用。例題具體如下。

例題1 （2016年上海卷第26題）地面上的物體在變力F作用下由靜止開始豎直向上運(yùn)動(dòng)，力F隨高度x的變化關(guān)系如圖2所示，物體能上升的最大高為h，h

評(píng)析：本題是要引導(dǎo)學(xué)生觀察F-x圖，發(fā)現(xiàn)F關(guān)于x是一次函數(shù)，屬于線性關(guān)系，進(jìn)而用平均作用力替代整個(gè)過程的變力F，這是解決此題的突破口。講解中可以適當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生從圖像維度分析物理量之間的關(guān)系，體會(huì)應(yīng)用平均思想的“魅力”。

評(píng)析：本題第（1）小題的解決對(duì)于學(xué)生不難，第（2）小題通過求解發(fā)現(xiàn)安培力Fm是關(guān)于導(dǎo)體棒的位置y的正比函數(shù)，即Fm=y，這樣在求解第（3）小題外力F做的功就可以用平均安培力替代整個(gè)過程中呈線性變化的安培力，根據(jù)動(dòng)能定理可以將問題進(jìn)行解決。本題若是學(xué)生不利用平均思想引入平均安培力，糾結(jié)于安培力是變化的力，無法求得安培力做的功，這樣將使第（3）問無法求解。

課堂上提供的兩道高考題是課本中平均速度問題的變式，有利于學(xué)生認(rèn)識(shí)到平均思想在解決一些“棘手”物理問題中的重要性。課后可以選擇2006年江蘇高考物理試卷第19題與2013年上海高考物理試卷第33題作為變式練習(xí)，以達(dá)成課上復(fù)習(xí)與課后練習(xí)的統(tǒng)一，及時(shí)有效鞏固平均思想。

2.3 引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)，概括適用條件

學(xué)生對(duì)已有知識(shí)的概括水平越高，就越能揭示以前沒有認(rèn)識(shí)的同類新對(duì)象的實(shí)質(zhì)，并將新對(duì)象納入已有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)系統(tǒng)，因而也就越能順利遷移[3]。上述步驟完成后可以鼓勵(lì)學(xué)生總結(jié)應(yīng)用平均思想解決物理問題的共性——即“題目求解需要用到一個(gè)變化的量，如選考真題中的速度v、2016年上海卷第26題的變力F、第34題的安培力Fm”。在總結(jié)共性的基礎(chǔ)上重點(diǎn)要求學(xué)生概括平均思想的適用條件——即“這個(gè)會(huì)變化的量（因變量）與其自變量（通常是時(shí)間t或者位移x）呈線性變化，進(jìn)而可以用研究過程中初、末狀態(tài)兩個(gè)值的平均值來表示”，實(shí)現(xiàn)從“變化”到“不變”的過渡，完成問題的解決。

3 課堂中落實(shí)物理思想的教學(xué)反思

傳統(tǒng)課堂教學(xué)只注重知識(shí)傳授和技能訓(xùn)練，卻普遍忽視了“學(xué)科思想方法”這一學(xué)科核心素養(yǎng)[4]。針對(duì)課堂中落實(shí)物理思想的具體情況，筆者作出如下反思。

3.1 厘清物理思想的重要地位

課堂中落實(shí)物理思想的一個(gè)重要前提是教師與學(xué)生必須認(rèn)識(shí)到物理思想的重要性，厘清其在整個(gè)物理學(xué)科體系中的地位，一言以蔽之，即物理知識(shí)是呈現(xiàn)物理的載體，物理方法是解決物理問題的手段，物理思想則是物理學(xué)的靈魂[5]。

3.2 突出應(yīng)用情境的適當(dāng)變式

學(xué)生在學(xué)習(xí)物理思想的過程中，如一味地對(duì)同一類型問題進(jìn)行解決，將在某種程度上容易形成思維上的定勢(shì)，這對(duì)于其在新穎情境中解決問題是十分不利的。因此，在落實(shí)物理思想應(yīng)用的過程中突出應(yīng)用情境的適當(dāng)變式，這對(duì)學(xué)生完善認(rèn)知結(jié)構(gòu)、提升解決問題的能力是有幫助的。

3.3 嘗試構(gòu)建以物理思想應(yīng)用為核心的知識(shí)結(jié)構(gòu)圖

物理思想與物理方法以及物理觀念的邊界不清晰，或者將物理思想教育與物理觀念教育視為同一層次，這在相當(dāng)程度上“抹殺”了物理思想獨(dú)特的教育價(jià)值[6]，這樣的“抹殺”是物理課堂中的一種常態(tài)。其中一個(gè)突破口是嘗試構(gòu)建以物理思想應(yīng)用為核心的知識(shí)結(jié)構(gòu)圖，例如可以結(jié)合上述教學(xué)引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建以平均思想應(yīng)用為核心的知識(shí)結(jié)構(gòu)圖，將具體的應(yīng)用案例補(bǔ)充到其中，實(shí)現(xiàn)認(rèn)知上的優(yōu)化。

物理思想是物理學(xué)科核心素養(yǎng)中不可或缺的一部分，在物理課堂中積極落實(shí)物理思想，對(duì)學(xué)生全面發(fā)展基礎(chǔ)上的個(gè)性發(fā)展大有裨益，同時(shí)，這也是落實(shí)物理學(xué)科核心素養(yǎng)的具體體現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]閻金鐸，郭玉英.中學(xué)物理新課程教學(xué)概論[M].北京：北京師范大學(xué)出版社，2008：11.

[2]高杰.積極開展基于核心素養(yǎng)的物理教學(xué)設(shè)計(jì)[J].物理教學(xué)探討，2017，35（7）：1-3.

[3]梁旭.認(rèn)知物理教學(xué)研究[M].杭州：浙江教育出版社，2011：177.

[4]司德平.人教版高中《物理》（必修2）教材學(xué)科思想方法的研究[J].物理教學(xué)，2016，38（10）：19-23.

[5]鄭墻.高中物理教學(xué)中滲透物理思想方法的案例研究[D].成都：四川師范大學(xué)碩士學(xué)位論文，2015.

[6]邢紅軍，張抗抗.論物理思想的教育價(jià)值及其啟示[J].教育科學(xué)研究，2016（8）：61-68.

（欄目編輯 陳 潔）