巧用稚化策略 誘發(fā)自主生成
——由一道例題的教學(xué)過程引發(fā)的思考

萬小建

（江陰市祝塘中學(xué)，江蘇 江陰 214415）

2019年出版的人教版高中物理第2冊第8章第3節(jié)“動能和動能定理”例題2是一道以現(xiàn)實生活生產(chǎn)為背景的多過程綜合類例題.例題情境緊密聯(lián)系生活實際，通過拉高重物，讓重物自由運動后夯實地面.例題的情境雖然在生活中也不常見了，但是通過學(xué)生的想象，可以讓學(xué)生感受到物理來源于生活，生活中處處有物理，讓學(xué)生認(rèn)識“科學(xué)·技術(shù)·社會·環(huán)境”的關(guān)系，實現(xiàn)了物理例題的物理核心素養(yǎng)教育價值，對深化物理學(xué)科課程改革具有一定的示范性.［1］

1 例題導(dǎo)引

1.1 原題呈現(xiàn)

例1.人們有時用“打夯”的方式把松散的地面夯實（圖1）.設(shè)某次打夯符合以下模型：兩人同時通過繩子對重物各施加一個力，力的大小均為320 N，方向都與豎直方向成37°，重物離開地面30 cm后人停止施力，最后重物自由下落把地面砸深2 cm.已知重物的質(zhì)量為50 kg，g取10 m／s2，cos 37°＝0.8，求：（1）重物剛落地時的速度是多大？（2）重物對地面的平均沖擊力是多大？［2］

圖1

1.2 例題特征分析

（1）例題情境真實.例題以現(xiàn)實生活生產(chǎn)為背景，設(shè)計了“打夯”的生活情境，從情境、問題、知識和方法等角度全面考查了受力分析、勻變速運動、牛頓運動定律、動能定理等基本知識和基本方法的應(yīng)用.例題突出了物理思想、運動模型建構(gòu)及研究過程選取的能力培養(yǎng)，能有效培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用物理原理分析和解決生產(chǎn)生活實際問題的能力，提升學(xué)生的物理核心素養(yǎng).

（2）解題方法多樣.① 動力學(xué)方法：可以對每一個過程用牛頓運動定律和運動學(xué)知識求解；也可以把外力撤去后重物落地的運動過程看作是一個向上的勻減速運動來用運動學(xué)知識求解.② 能量的方法：可以對每一個過程分別用動能定理求解；也可以將幾個運動過程或者整個運動過程作為研究對象用動能定理求解.

（3）學(xué)生應(yīng)答困難.對于學(xué)業(yè)程度中等的高一學(xué)生，解決這類問題，通常存在以下困難：① 情境理解困難，例題描述的情境和運動沒有很好地解讀和理解.② 過程分析困難，重物由向上的勻加速直線運動、外力撤去后向上的勻減速直線運動、到達(dá)最高點后的自由落體運動以及落地后向下的勻減速直線運動4個過程組成，過程復(fù)雜性影響解題.③方法選擇困難，動力學(xué)方法和能量方法是本題可用的兩大求解方法，盡管教材例題里面已經(jīng)直接給出了最具簡潔之美的解題過程，但選取怎樣的研究過程，對解題的繁簡程度影響巨大，是解答本題的關(guān)鍵.

1.3 引發(fā)的思考

如何使該例題的教學(xué)發(fā)揮更大的教育價值必然是教師思考的問題.筆者認(rèn)為，在教學(xué)中讓學(xué)生應(yīng)用知識基礎(chǔ)自主生成不同的解題方法與解題過程；幫助學(xué)生在嚴(yán)密地分析推理過程中感受到科學(xué)思維的快樂，增強學(xué)生學(xué)習(xí)物理的間接興趣.［3］讓學(xué)生在自主探究學(xué)習(xí)找到高效快捷解題方法的過程中獲得成就感，悄無聲息地培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng).

要發(fā)揮該例題的教學(xué)價值.教師引導(dǎo)的藝術(shù)在于稚化，揣摩學(xué)生的思維特點和思維狀態(tài)，把自己的思維稚化到學(xué)生的狀態(tài).讓學(xué)生可能出現(xiàn)的情況在教師講解過程中發(fā)生，學(xué)生在批判、質(zhì)疑教師解決問題的過程中實現(xiàn)自我生成.選取合適的解題方法，完善自己的思維，獲得成功探索的快樂，增強學(xué)習(xí)物理的興趣.

2 教學(xué)稚化的策略

稚化思維的一種方式，就是教師主動裝笨，有意識地將自己的思維退回到與學(xué)生相仿的思維態(tài)勢，把熟悉的當(dāng)成陌生，把再次授課當(dāng)成首次接觸，設(shè)身處地揣摩切合學(xué)生心態(tài)的一種教學(xué)藝術(shù).教師把自己的思維稚化到和學(xué)生一樣的狀態(tài)，想學(xué)生所想，思學(xué)生所思，不冒進(jìn)不激進(jìn)，不越俎代庖包辦代替，以學(xué)生為主體，和學(xué)生一起共生共進(jìn)，誘發(fā)學(xué)生自主生成.在教學(xué)中，教師要始終站在學(xué)生的立場，從學(xué)生的認(rèn)知起點出發(fā)來改進(jìn)教育教學(xué)方式，使得學(xué)生更愿意接受教師的觀點，能夠較為順利地理解物理知識，進(jìn)而提高教學(xué)效果.［4］

2.1 裝笨擇繁，誘發(fā)學(xué)生簡化

在解答例題的第（1）小題時，教師引導(dǎo)學(xué)生自主審題，自由討論，通過受力分析得到重物的運動過程（如圖2所示）.學(xué)生在學(xué)習(xí)本章內(nèi)容之前，一直是從運動學(xué)和動力學(xué)的角度來思考問題的，利用牛頓運動定律和運動學(xué)公式來解題，是學(xué)生的本能反應(yīng)，習(xí)慣性的思維方式，是學(xué)生的拿手好戲.教師可以順著學(xué)生的思維方式，裝笨擇繁，展示思路1：選擇從動力學(xué)的角度來解題，對每一個過程列牛頓第二定律的方程和運動學(xué)v2－v02＝2ax的方程，再列一個位移關(guān)系方程，但由于A－B和B－C過程的加速度都是重力加速度g，不需要列牛頓第二定律的方程，所以，一共需要列5個方程.引導(dǎo)學(xué)生簡化.學(xué)生可能會展示思路2：A－B－C的過程是一個豎直上拋運動，可以整體看作一個向上的勻減速運動，只要列一個運動學(xué)v2－v02＝2ax的方程；再加上第一過程的方程，共列3個方程.教師繼續(xù)裝笨，提醒學(xué)生本節(jié)所學(xué)內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生轉(zhuǎn)換思維，思考有沒有另外的簡化方法？

圖2

在很多問題情景的解決過程中，由于學(xué)生的現(xiàn)有認(rèn)知、思維能力、思維習(xí)慣等因素的影響，學(xué)生選取的方法并不是解決問題的最佳方案.教師不要越俎代庖，直接給予最優(yōu)方法，而應(yīng)該稚化自己的思維，分析學(xué)生解決此問題的能力情況，沿著學(xué)生的思路進(jìn)行引導(dǎo)式教學(xué)，裝笨擇繁，誘發(fā)學(xué)生簡化，在解決問題的方法比較中，提升學(xué)生解決問題方法的選擇能力.

例2.如圖3所示，質(zhì)量為M＝4.0 kg的足夠長薄木板自由地靜置在光滑水平地面上，質(zhì)量m＝1.0 kg的小滑塊（可視為質(zhì)點）以速度v0＝3.0 m／s從左端沖上木板，已知滑塊與木板間的動摩擦因數(shù)μ＝0.20，g取10 m／s2.求：運動狀態(tài)穩(wěn)定后，滑塊在木板上滑行的距離.

圖3

解析：在學(xué)完“動量守恒定律”后的綜合訓(xùn)練中，讓學(xué)生練習(xí)該題，學(xué)生受自己的解題經(jīng)驗和解題習(xí)慣影響，一般都會選用牛頓第二定律和運動學(xué)公式來解題，解題過程如下.，所以，x＝1.8（m）.教師在教學(xué)的過程中裝笨擇繁，沿著學(xué)生的思路，展示如上方法，讓學(xué)生判斷是否正確，并請學(xué)生思考有沒有其他解題方法了？學(xué)生對以上解題思路和解題方法比較熟悉，都會認(rèn)為正確.受前經(jīng)驗的影響，很難想出新的解題方法.此時，教師和學(xué)生一起回顧物理學(xué)的三大解題方法，引導(dǎo)學(xué)生思考能不能用另外的兩大解題方法來解題，并嘗試如下.，所以，x＝1.8（m）.該方法所列方程數(shù)量和運算過程得到大大簡化，優(yōu)勢明顯，學(xué)生在兩個方法的實踐和比較中得到能力提升.在物理的多物體、多過程問題中，很多時候都存在方法的選取問題，教師要稚化思維，分析學(xué)生的思維特點，順著學(xué)生的思維裝笨擇繁，引導(dǎo)學(xué)生優(yōu)化解題方法，用更少的方程更少的運算達(dá)到解決問題的目的，提高方法運用和選擇的能力.

2.2 裝笨犯錯，誘發(fā)學(xué)生糾錯

思路2中對豎直上拋運動利用運動學(xué)公式列方程，很容易列錯.要求學(xué)生對運動學(xué)公式的矢量性有很好的理解.在教學(xué)中教師可以裝笨，展示豎直上拋過程中各種可能錯誤的運動學(xué)方程，誘發(fā)學(xué)生糾錯，讓學(xué)生在糾錯中提高對運動學(xué)公式矢量性的理解.

錯誤同真理的關(guān)系，就像睡夢同清醒的關(guān)系一樣；一個人從錯誤中醒來，就會以新的力量走向真理（歌德語）.學(xué)生在物理知識學(xué)習(xí)的過程中，會有各種各樣的錯誤產(chǎn)生；在利用物理知識解決實際問題的過程中，也會產(chǎn)生一些典型的錯誤.教師要稚化自己的思維，從學(xué)生的角度來思考物理本真和分析實際問題，從而發(fā)現(xiàn)學(xué)生可能產(chǎn)生的錯誤，在上課的時候，主動裝笨，故意犯錯，誘發(fā)學(xué)生糾錯，讓學(xué)生在糾錯中獲得成功的喜悅，促進(jìn)學(xué)生自主生成，提升學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣.

例3.一輛值勤的警車停在公路邊，當(dāng)警員發(fā)現(xiàn)從他旁邊以10 m／s的速度勻速行駛的貨車嚴(yán)重超載時，決定前去追趕，經(jīng)過5.5 s后警車發(fā)動起來，并以2.5 m／s2的加速度做勻加速運動，警車行駛的最大速度為25 m／s，問：（1）警車發(fā)動后要多長時間才能追上貨車？（2）在追上前，警車和貨車最遠(yuǎn)相距多少？

解析：在學(xué)完“勻變速直線運動的研究”之后，讓學(xué)生練習(xí)這道題，學(xué)生受負(fù)遷移的作用，慣性思維，第（1）小題很容易做錯：設(shè)貨車速度為v1，警車加速度為a，發(fā)動后經(jīng)過t時間追上，有，所以，t＝11.75 s.教師在教學(xué)中可以沿著學(xué)生的思維軌跡，裝笨犯錯，展示如上錯誤答案，讓學(xué)生判斷是否正確，判別錯誤的根源在哪里，學(xué)生在思辨的過程中進(jìn)步，提升物理學(xué)科的核心素養(yǎng)，獲得學(xué)習(xí)物理的成就感.在物理學(xué)習(xí)的過程中，有很多這樣的例子，如：在問題解決的受力分析時少分析一個力，在列動能定理方程時少分析一個力做的功，將滑動摩擦力的大小直接認(rèn)為是μmg等問題，學(xué)生的思維能力可以達(dá)到，但是，由于多方面的因素影響，學(xué)生又容易做錯.教師要稚化自己的思維，分析學(xué)生容易做錯的地方，主動裝笨犯錯，讓學(xué)生判別糾錯，學(xué)生在判別的過程中提升素養(yǎng).

2.3 裝笨犯難，誘發(fā)學(xué)生爭論

在學(xué)習(xí)本章節(jié)內(nèi)容之前，學(xué)生一直是從運動學(xué)和動力學(xué)的角度來分析問題的，是不能夠同時選取幾個運動過程作為一個整體的研究過程來列方程的，那在利用動能定理來列方程時可不可以選取幾個運動過程作為研究過程呢？應(yīng)該選取怎樣的研究過程來列動能定理的方程呢？學(xué)生有分歧.此時，教師可以裝笨犯難，表示自己也不知道應(yīng)該怎么選取研究過程，誘發(fā)學(xué)生爭論，在爭論中自主生成如下3個思路.思路3：從能量的視角來解題，對每一個過程用動能定理列方程，再找3個過程的位移關(guān)系，共列4個方程；思路4：A－B－C的過程是一個豎直上拋，可以直接用動能定理列方程，加上第一過程的動能定理方程，共列2個方程；思路5：選取O－A－B－C的整個過程為研究過程，運用動能定理列方程，只要列1個方程.學(xué)生通過爭論，得到了解題思路，掌握了利用動能定理解題的特點.

有些物理問題，學(xué)生由于理解不透徹，掌握不牢固，容易發(fā)生混淆，不知道應(yīng)該怎么處理.教師可以稚化自己的思維，從學(xué)生立場來思考問題，分析學(xué)生可能出現(xiàn)的思維誤區(qū)和思維障礙，選擇裝笨犯難，誘發(fā)學(xué)生爭論，讓學(xué)生在爭論中明辨是非，加深理解，提高對物理問題的分析和處理能力.

例4.質(zhì)量為M的木楔傾角為θ＝30°，在水平面上始終保持靜止；當(dāng)將一質(zhì)量為m的木塊放在木楔的斜面上并給木塊一個初速度時，木塊恰好勻速下滑；如果用沿與斜面也成θ＝30°角的力F拉木塊，如圖4所示，則木塊剛好勻速上滑，已知重力加速度為g，求：（1）拉力F的大小；（2）此時水平面對木楔的摩擦力和支持力的大小.

圖4

2.4 裝笨難斷，誘發(fā)同伴評判

本例題有5大解題思路，黑板上展示了5位學(xué)生的詳細(xì)解題過程，哪個是最佳的解題方案？教師可以裝笨，表示難以判斷，讓學(xué)生進(jìn)行同伴評判，并講出評判的依據(jù)，進(jìn)而得到思路5為最佳解題方案.該方案選取整個運動過程作為研究過程后，重力不做功，只有兩個人施加的拉力對重物做功，方程列得非常具有簡潔美，運算過程也大大簡化，將利用動能定理解題的優(yōu)點體現(xiàn)得淋漓盡致，讓學(xué)生既體會到科學(xué)之美又感受到解題方法選取的重要性.

學(xué)生在處理物理問題的時候，經(jīng)常會出現(xiàn)幾個不同思路和結(jié)論，這幾個思路和結(jié)論中可能只有一個正確，也可能都不正確，還有可能都正確但有一個是最佳的.這個時候，教師可以選擇裝笨，表示好像都有道理（或都沒有道理），難以決斷，誘發(fā)學(xué)生同伴評判，讓同伴講解評判的依據(jù).同伴間的思維特點都是差不多的，同伴的評判往往更切合學(xué)生的實際情況，更能夠解決學(xué)生的困惑.

例5.如圖5所示，空間存在水平方向的勻強電場E＝2.0×104N／C，在A處有一個質(zhì)量為0.3 kg的質(zhì)點，所帶電荷量為q＝＋2.0×10－4C，用一不可伸長的絕緣細(xì)線將質(zhì)點與固定點O連接（AO與電場線平行）此時細(xì)線恰好伸直，已知細(xì)線長為L＝0.6 m.現(xiàn)讓該質(zhì)點在A處靜止釋放，重力加速度g＝10 m／s2，求：（1）質(zhì)點第1次到達(dá)O點正下方時的速度大小v1；（2）質(zhì)點第1次到達(dá)O點正下方時增加的機(jī)械能ΔE；（3）質(zhì)點第1次到達(dá)O點左方等高處時，絕緣細(xì)線的拉力大小.

圖5

解析：在學(xué)完“靜電場中的能量”后，讓學(xué)生練習(xí)該題，有學(xué)生認(rèn)為質(zhì)點從靜止開始做圓周運動到達(dá)O點正下方；也有學(xué)生認(rèn)為質(zhì)點做與水平方向AO成37°角斜向左下方初速度為0的勻加速直線運動.教師裝笨難斷，讓同伴進(jìn)行評判，并講出評判對錯的依據(jù)，進(jìn)而明晰對錯，理解事物運動的本質(zhì).在物理教學(xué)的過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)幾種結(jié)果的情況，如：重的物體和輕的物體哪個下落得快？當(dāng)兩個點電荷靠得很近時庫侖力會達(dá)到無窮大嗎？用一個非常大的力推動物體加速很長時間后，物體的速度可能會大于3×108m／s（超光速）？這些問題不是很難，但是涉及到對物理學(xué)本質(zhì)的理解，學(xué)生出現(xiàn)不同結(jié)論后，教師選擇裝笨難斷，引導(dǎo)學(xué)生同伴評判，在評判中提升對科學(xué)本質(zhì)的理解.

3 結(jié)語

人教版高中物理“動能和動能定理”例題2充分展示了教學(xué)是一門“慢”的藝術(shù).教師在教學(xué)中要稚化自己的思維，分析學(xué)生的思維特點和思維狀態(tài)，基于學(xué)生立場，善于裝笨，誘發(fā)學(xué)生自主生成，讓學(xué)生成為學(xué)習(xí)、糾錯和評判的主體，提升學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng).