基于核心素養(yǎng)的高中生物理解題能力的培養(yǎng)

文 /金爾慈

引 言

高中物理是一門具有抽象性、復(fù)雜性、綜合性的學(xué)科。隨著物理學(xué)科核心素養(yǎng)的提出，高中物理學(xué)習(xí)要求越來越高，而教師應(yīng)更加重視對(duì)學(xué)生物理解題能力的培養(yǎng)。學(xué)生只有具備較強(qiáng)的解題能力，才能高效地處理各種各樣的物理難題，學(xué)會(huì)舉一反三、融會(huì)貫通。然而，就當(dāng)前高中物理教學(xué)而言，不少教師在培養(yǎng)學(xué)生物理解題能力的過程中出現(xiàn)了效率較低、效果較差等問題。這樣的教學(xué)問題得不到有效的處理，就不利于對(duì)學(xué)生解題能力的培養(yǎng)。筆者認(rèn)為，物理教師應(yīng)積極主動(dòng)地面對(duì)解題教學(xué)中存在的種種問題，并分析問題產(chǎn)生的原因，對(duì)癥下藥，從而優(yōu)化物理教學(xué)，有效提升學(xué)生的物理解題能力，促進(jìn)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展。

一、高中物理教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生解題能力的重要性

（一）促進(jìn)物理學(xué)科核心素養(yǎng)的落地生根

如今，物理學(xué)科核心素養(yǎng)奏響了物理教學(xué)的主旋律。提升學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)是每位物理教師的責(zé)任與義務(wù)。無論“物理觀念”，還是“科學(xué)思維”，或者是“科學(xué)探究”，都會(huì)涉及問題的提出與解決。如果學(xué)生不具備較高的解題能力，那么他們就可能對(duì)各種各樣的物理難題產(chǎn)生極大的畏難情緒，并逐漸對(duì)物理學(xué)科失去探究興趣。然而，在高中物理教學(xué)中，教師若能夠利用行之有效的教學(xué)方法培養(yǎng)學(xué)生良好的解題能力，那么就能夠使學(xué)生游刃有余地處理各種物理難題，從而更加順利地獲得“物理觀念”“科學(xué)探究”“科學(xué)思維”等物理學(xué)科核心素養(yǎng)[1]。

（二）促進(jìn)高中物理教學(xué)質(zhì)量的提高

在推動(dòng)教育現(xiàn)代化的背景下，提高教學(xué)質(zhì)量成為廣大教師的共識(shí)。然而，教學(xué)質(zhì)量的提高不是一蹴而就的，需要教師在日常教學(xué)過程中調(diào)動(dòng)各種有助于提高教學(xué)質(zhì)量的因素。解題能力是高中生應(yīng)該具備的一種能力。在高中物理教學(xué)中，教師應(yīng)該利用行之有效的教學(xué)方法，引導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成良好的解題習(xí)慣，樹立正確的解題意識(shí)，掌握有效的解題方法，從而促進(jìn)學(xué)生解題能力的提升。而學(xué)生解題能力的提升，有利于學(xué)生提升解題的效率、速度及正確率，進(jìn)而促進(jìn)物理教學(xué)效率的提升及物理教學(xué)質(zhì)量的提高。

二、高中物理教學(xué)存在的不足

培養(yǎng)學(xué)生的物理解題能力是高中物理教學(xué)目標(biāo)之一。當(dāng)具備了較強(qiáng)的解題能力后，學(xué)生能夠更加深入地探究物理本質(zhì)，挖掘物理規(guī)律。然而，目前的高中物理教學(xué)存在如下不足：首先，不少教師過分關(guān)注學(xué)生的物理考試成績(jī)，忽視了對(duì)學(xué)生的物理學(xué)習(xí)過程的關(guān)注，更沒有主動(dòng)地對(duì)學(xué)生的物理解題能力進(jìn)行培養(yǎng)。其次，一些教師在物理解題教學(xué)中忽視對(duì)學(xué)生的引導(dǎo)啟發(fā)，直接把現(xiàn)成的解題思路甚至答案告訴學(xué)生，不利于學(xué)生解題能力的提升。與此同時(shí)，在基礎(chǔ)知識(shí)的鞏固、解題方法的傳授、解題思維的訓(xùn)練等方面，一些物理教師并沒有給予充分重視，做得不夠到位。這些不足都直接阻礙了學(xué)生物理解題能力的有效培養(yǎng)與提升[2]。

三、高中物理教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生解題能力的策略

（一）回歸物理教材，夯實(shí)學(xué)生的物理基礎(chǔ)

“千里之行始于足下?！痹谂囵B(yǎng)學(xué)生物理解題能力的過程中，急功近利是不可取的，好高騖遠(yuǎn)是行不通的。教師只有引導(dǎo)學(xué)生一步一個(gè)腳印地夯實(shí)物理學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，才能夠真正地促進(jìn)學(xué)生物理解題能力的提升。有鑒于此，在高中物理教學(xué)中，教師應(yīng)該摒棄“空中建樓閣”這一不切實(shí)際的想法，并積極主動(dòng)地引導(dǎo)學(xué)生腳踏實(shí)地地把物理基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)好、學(xué)精、學(xué)透。物理教材是學(xué)生學(xué)習(xí)物理基礎(chǔ)知識(shí)的重要資源，在培養(yǎng)學(xué)生物理解題能力的過程中，教師如果脫離了物理教材，一味地搞“題海戰(zhàn)術(shù)”，讓學(xué)生做大量的難題、偏題、怪題，必然會(huì)產(chǎn)生適得其反的教學(xué)效果，不僅不能提升學(xué)生的解題能力，還會(huì)增加學(xué)生的物理學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)。因此，教師應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生回歸物理教材，把基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)扎實(shí)，掌握牢固。

例如，高中物理教材主要包含了如下模塊：（1）力學(xué)模塊（力與運(yùn)動(dòng)、牛頓運(yùn)動(dòng)定律、機(jī)械振動(dòng)）；（2）熱學(xué)模塊（分子的運(yùn)動(dòng)論以及氣體）；（3）電磁學(xué)模塊（恒定電流、電磁場(chǎng)、電磁感應(yīng)、交變電流、電磁波）；（4）光學(xué)模塊與原子核。在這些模塊中，力學(xué)、電磁學(xué)所占比重較大，是學(xué)生必須學(xué)好的內(nèi)容。為了夯實(shí)學(xué)生的物理基礎(chǔ)，教師可以從如下幾個(gè)方面入手：第一，引導(dǎo)學(xué)生回顧教材內(nèi)容，回顧結(jié)束后再對(duì)照教材，找出遺漏的地方。第二，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識(shí)，繪制有關(guān)各個(gè)模塊的思維導(dǎo)圖，建立知識(shí)框架，對(duì)所學(xué)知識(shí)形成立體化、網(wǎng)絡(luò)化、系統(tǒng)化的認(rèn)識(shí)。第三，教材中的例題往往具有典型性、代表性，具有較高的學(xué)習(xí)價(jià)值。因此，教師可以引導(dǎo)學(xué)生反復(fù)做一做教材中的例題，并讓他們對(duì)出錯(cuò)的地方進(jìn)行改正，加強(qiáng)記憶。第四，引導(dǎo)學(xué)生把不同章節(jié)的物理基礎(chǔ)知識(shí)聯(lián)系起來，既要找出它們之間存在的差異性，也要找出它們之間存在的內(nèi)在聯(lián)系，以便實(shí)現(xiàn)綜合性學(xué)習(xí)與全方位運(yùn)用。

（二）授之以漁，使學(xué)生掌握有效的解題方法

若想培養(yǎng)學(xué)生良好的解題能力，就需要使學(xué)生掌握一定的解題方法。這樣一來，才能夠達(dá)到事半功倍的解題效果。在解決物理問題時(shí)，會(huì)用到各種各樣的方法，整體代換法有之，數(shù)形結(jié)合法有之，類比推理法有之，微元法有之。在高中物理教學(xué)中，教師把物理解題方法介紹給學(xué)生，有助于學(xué)生更深入地理解物理結(jié)論，提升學(xué)生解題的效率[3]。

以微元法在物理解題中的應(yīng)用為例。與常規(guī)解題方法相比，利用微元法解決物理難題，有助于學(xué)生更加深入地剖析物理過程，提升解題效率。

例如，勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位移時(shí)間公式是通過v-t圖像的面積結(jié)合速度時(shí)間公式推導(dǎo)出來的，然而，很多學(xué)生只是知道v-t圖線和t軸圍成的面積等于位移的結(jié)論，卻不清楚為什么這個(gè)面積就等于位移。那么在這里，教師可借助微元法讓學(xué)生理解得更到位。如圖1，我們可以把運(yùn)動(dòng)時(shí)間t分成n等分，每一等分的時(shí)間則為，當(dāng)n趨近于無窮大時(shí)，Δt就趨于0，這時(shí)每一小段時(shí)間內(nèi)的運(yùn)動(dòng)就都可以看作勻速直線運(yùn)動(dòng)，所以Δt時(shí)間內(nèi)的小矩形圖像面積就是對(duì)應(yīng)的位移，那么我們?cè)侔裯段時(shí)間對(duì)應(yīng)的所有小矩形面積加在一起就等于t時(shí)間內(nèi)的總位移，也就是v-t圖線和t軸圍成的面積。同樣的微元法也可以幫助學(xué)生理解任何直線運(yùn)動(dòng)的v-t圖線和t軸圍成的面積都等于位移。

圖1

（三）善于啟發(fā)引導(dǎo)，訓(xùn)練學(xué)生的物理解題思維

在高中物理教學(xué)中，教師常常會(huì)發(fā)現(xiàn)如下現(xiàn)象：不少學(xué)生在面對(duì)物理難題的時(shí)候愁眉莫展，無論如何，都找不到解題的切入口、突破口。一方面是由于這道題確實(shí)有難度；另一方面也說明了學(xué)生的解題思維比較僵化，不靈活。針對(duì)這一問題，教師在物理教學(xué)中應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)學(xué)生物理解題思維的訓(xùn)練，使學(xué)生的思維得以靈活變通。一般而言，在解決物理問題時(shí)，常常會(huì)用到逆向思維、多向思維、類比思維、轉(zhuǎn)化思維等。

下面，以解題思維的巧妙轉(zhuǎn)化為例進(jìn)行說明。如圖2所示，一個(gè)質(zhì)量為4 kg的物體靜止在水平地面上，讓物體在隨位移均勻減小的水平推力F作用下開始運(yùn)動(dòng)，推力F隨位移x變化的關(guān)系（如圖3），已知物體由靜止運(yùn)動(dòng)3.2 m 時(shí)達(dá)到最大速度，（取g=10 m/s2），求：（1）物體與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ；（2）物體運(yùn)動(dòng)的最大速度大小；（3）物體運(yùn)動(dòng)的總位移大小。

圖2

圖3

上述題目是高中物理功能關(guān)系中的一個(gè)教學(xué)實(shí)例，第一問可以利用牛頓第二定律的瞬時(shí)性分析得到拉力和阻力相等時(shí)速度最大，從而得到要求的摩擦因數(shù)μ。很多學(xué)生都知道（2）（3）兩問要用動(dòng)能定理來求解，但是對(duì)于求拉力F做功，很多學(xué)生卻無從下手。此時(shí)，教師就需要引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行解題思維的轉(zhuǎn)化，不能使學(xué)生依舊處于固定的思維模式中。首先，教師對(duì)學(xué)生說：“同學(xué)們，在解決第三問時(shí)，我發(fā)現(xiàn)大家都無從下手。在這道題目中，由于F是變力，所以我們不能直接使用公式W=Fxcosθ，那怎么辦呢？”此時(shí)此刻，學(xué)生沉默不語。接下來，教師繼續(xù)對(duì)學(xué)生進(jìn)行引導(dǎo)和啟發(fā)，并說：“這時(shí)候我們可不可以進(jìn)行一下適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)化呢？”一聽到“轉(zhuǎn)化”，不少學(xué)生恍然大悟，似乎有了靈感。于是，有的學(xué)生說：“利用轉(zhuǎn)化的思維方式，對(duì)位移進(jìn)行無限細(xì)分，就能夠把變力做功轉(zhuǎn)化為無數(shù)段的恒力做功的問題了，從而得到F-x圖線的面積即為拉力F做的功?！甭犕赀@名學(xué)生的發(fā)言后，其他學(xué)生也都豁然開朗了。由此可見，在高中物理解題教學(xué)中，教師通過耐心引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行解題思維的轉(zhuǎn)化這一方式，幫助學(xué)生走出了解題過程中遇到的“死胡同”，使他們突破了物理難題。

（四）組建學(xué)習(xí)小組，搭建分享解題經(jīng)驗(yàn)的平臺(tái)

物理解題能力的培養(yǎng)并非一個(gè)人孤軍奮戰(zhàn)。教師除了引導(dǎo)、啟發(fā)、點(diǎn)撥外，還可以最大限度地調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，發(fā)揮學(xué)生的主體作用。具體的做法就是組建物理學(xué)習(xí)小組，讓學(xué)生以小組為單位進(jìn)行學(xué)習(xí)探究，合作解題。這樣的做法有如下好處：一方面，可以使同伴之間相互分享有效的解題經(jīng)驗(yàn)、良好的解題習(xí)慣及巧妙的解題思路；另一方面，還可以實(shí)現(xiàn)以優(yōu)帶差、合作共贏的目標(biāo)。鑒于此，高中物理教師應(yīng)積極主動(dòng)地組建物理學(xué)習(xí)小組，讓學(xué)生快速提升自身的解題能力。

例如，教師首先根據(jù)全班學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、認(rèn)知水平、性格特點(diǎn)等各種因素，對(duì)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)合理的分層，把他們分成物理學(xué)優(yōu)生、物理中等生、物理后進(jìn)生三個(gè)層次。其次，把三種不同學(xué)習(xí)層次的學(xué)生按著一定的比例，以交叉混合的方式分配到同一個(gè)小組內(nèi)。這樣一來，每個(gè)物理學(xué)習(xí)小組既有學(xué)優(yōu)生、中等生，又有后進(jìn)生。那么后進(jìn)生就可以獲得學(xué)優(yōu)生的幫扶，從而及時(shí)解決物理問題。此外，大家還可以在小組內(nèi)部相互分享物理解題經(jīng)驗(yàn)、解題技巧，這就實(shí)現(xiàn)了合作共贏，共同進(jìn)步。

（五）透徹理解物理錯(cuò)題，補(bǔ)齊解題方面的短板

從某種程度而言，錯(cuò)題是一種珍貴的學(xué)習(xí)資源，它有效地反映了學(xué)生的學(xué)習(xí)短板。學(xué)生只有透徹理解了錯(cuò)題，才能夠真正地促進(jìn)解題能力的進(jìn)一步提升。在高中物理教學(xué)中，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生用好錯(cuò)題資源，從而查缺補(bǔ)漏，進(jìn)一步提升解題能力。

例如，針對(duì)物理錯(cuò)題資源，教師應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生做好如下幾個(gè)方面的工作：（1）分析出錯(cuò)的原因，是粗心馬虎，還是基礎(chǔ)知識(shí)掌握不牢固；（2）對(duì)錯(cuò)題進(jìn)行總結(jié)，把做錯(cuò)的物理題目認(rèn)認(rèn)真真地抄寫在錯(cuò)題本上，并在題目下面分別附上錯(cuò)誤的做題步驟與正確的做題步驟，形成一種對(duì)比效應(yīng)；（3）尋找同類型的物理題目進(jìn)行有針對(duì)性的練習(xí)，并不斷地反思總結(jié)，從而補(bǔ)齊自身在物理解題方面存在的短板，掃除解題能力提升的障礙。

結(jié) 語

在落實(shí)高中物理學(xué)科核心素養(yǎng)的背景下，培養(yǎng)學(xué)生的物理解題能力是必不可少的。只有有效地培養(yǎng)學(xué)生的物理解題能力，才能夠真正地推動(dòng)物理學(xué)科核心素養(yǎng)的落地生根。在高中物理教學(xué)中，教師應(yīng)回歸物理教材，夯實(shí)學(xué)生的物理基礎(chǔ)；通過循循善誘，引導(dǎo)學(xué)生正確地審題；通過授之以漁，使學(xué)生掌握解題方法；引入一題多解，激活學(xué)生的解題思維；設(shè)計(jì)小組合作的活動(dòng)，促使學(xué)生相互分享解題思路；通過結(jié)成對(duì)子，實(shí)現(xiàn)以優(yōu)帶差的目標(biāo)；通過引導(dǎo)學(xué)生用好錯(cuò)題資源，使學(xué)生在總結(jié)反思中補(bǔ)齊解題方面的短板，從而有效地培養(yǎng)學(xué)生的物理解題能力。