高中物理教學(xué)論文提高物理解題能力的根本措施

1、提高物理解題能力的根本措施經(jīng)常聽到學(xué)生這樣說： “物理課我聽聽都能聽懂，可一做題目卻困難重重?！?“物理題目我平時做過的數(shù)量不少，但一碰到新題，卻又不知所措?！边@給我們一個重要的提示：學(xué)生聽懂物理知識與學(xué)會物理知識之間存在著很大的差距； 解題訓(xùn)練單靠量的積累并不必然地導(dǎo)致質(zhì)的提高。 現(xiàn)代教學(xué)心理學(xué)對如何教會學(xué)生解題， 即如何從根本上提高學(xué)生解決新問題的能力這一課題進行了深入的研究， 并提出了原則性的建議。 這些建議對于改善物理教學(xué)的觀念和行為具有十分積極的意義。一、教給學(xué)生全面完整的知識我們知道， 知識是解題的基礎(chǔ)。研究表明： 學(xué)科或?qū)ｉT領(lǐng)域內(nèi)的問題解決涉及大量專門知識的應(yīng)用。離開了那些相關(guān)知

2、識基礎(chǔ)，就無法解決相關(guān)領(lǐng)域的問題。這里所說的“知識”應(yīng)當(dāng)包含哪些方面呢？現(xiàn)代認(rèn)知心理學(xué)根據(jù)知識的不同表征方式和作用，將知識分為陳述性知識、程序性知識和策略性知識。陳述性知識也叫描述性知識，主要說明事物“是什么”，以用于區(qū)別、辨別事物。程序性知識即操作性知識，是指“怎樣做”的知識，是關(guān)于解決問題的思維操作過程的知識， 即關(guān)于如何從已知狀態(tài)向目標(biāo)狀態(tài)轉(zhuǎn)化的知識。策略性知識是關(guān)于如何學(xué)習(xí)和如何思維的知識，即關(guān)于如何使用陳述性知識和程序性知識去學(xué)習(xí)、記憶及解決問題的一般方法和技巧。心理學(xué)家的研究表明， 程序性知識和策略性知識的學(xué)習(xí)與建構(gòu)是提高物理解題能力的重要基礎(chǔ)。但是，傳統(tǒng)的知識觀僅僅把陳述性知識及

3、一小部分的程序性知識看成知識的全部，在一般教師的知識結(jié)構(gòu)中， 主要是一些陳述性知識， 而程序性知識和策略性知識的比例偏低在物理教材中， 陳述性知識處于顯性的狀態(tài)， 具有比較嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕Y(jié)構(gòu)， 而程序性知識和策略性知識則不然。教師在教學(xué)中著重解決“是什么”和“為什么”一類的問題，而對“怎樣做”以及“怎樣去思考” “怎樣去學(xué)習(xí)”這類問題卻很少涉及。其結(jié)果，學(xué)生只學(xué)到些靜態(tài)的陳述性知識，而缺乏動態(tài)的程序性知識和策略性知識，于是出現(xiàn)“能聽懂，但不會解題”的問題。為此，教師在教學(xué)中應(yīng)當(dāng)突出程序性知識和策略性知識的地位，要結(jié)合問題解決活動，將平時受到忽視的解決問題的思考方法傳授給學(xué)生，以促進學(xué)生對知識的全面掌握

4、。例如，在教學(xué)簡諧運動知識時， 我們不但要讓學(xué)生懂得物體做簡諧運動時，其受到的回復(fù)力F 與位移 x 正比反向的關(guān)系， 而且應(yīng)使學(xué)生學(xué)會判斷一個物體是否做簡諧運動的方法，即先讓振動物體稍偏離平衡位置 X，建立回復(fù)力 F 與 X 的函數(shù)關(guān)系 F（ X），如果所建立的函數(shù)關(guān)系P（ X）表明 F 與 x 正比反向，則物體的振動就是簡諧運動，否則就不是。此外， 還應(yīng)通過多種變式問題的訓(xùn)練，以幫助學(xué)生將非標(biāo)準(zhǔn)化的簡諧運動問題轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)的簡諧運動問題。程序性知識和策略性知識雖然是關(guān)于解決問題的方法論知識，但它并非局限于習(xí)題教學(xué)的范疇， 因為問題解決并不僅僅是求解物理習(xí)題，人們?yōu)榱藢崿F(xiàn)不可即時達(dá)到的目標(biāo)的一切

5、行為， 都可納入問題解決的范疇。所以，在物理教學(xué)的各個微觀環(huán)節(jié)， 我們都應(yīng)當(dāng)注意挖掘教材內(nèi)隱的關(guān)于方法論知識教育的因素，并逐步向?qū)W生傳授。例如，在教學(xué)“平拋運動”課題時， 應(yīng)當(dāng)使學(xué)生明確， 平拋運動是一種變速曲線運動，這種運動比以前學(xué)過的勻速直線運用心愛心專心1 和勻 速直 運 要復(fù) 得多，直接從 種運 的整體入手來建立運 關(guān)系式是十分困 的。 化是解決 的 ，復(fù) 的事物是由若干個相 的事物 合而成的，學(xué)生的學(xué) 是一個從 到復(fù) 的 程，分解的方法可以使復(fù) 的事物 化 的事物，從而使面 的 化 已 解決 的 。在 一思想指 下，可將平拋運 分解 學(xué)生所熟悉的水平方向的勻速直 運 和 直方向的自由

6、落體運 。通 兩個分運 可以 得關(guān)于整體運 的有關(guān)信息， 就 合 述性知 的教學(xué) 授 學(xué)生“ 化”“分解方法”以及“從 入繁、“化繁 ”等程序性知 和策略性知 。二、完善學(xué)生的 知 構(gòu)所 知 構(gòu)就是主體 里所建立的知 構(gòu)。眾所周知， 知 是解 的基 。但 并不意味著知 的量越多，解決 的能力就一定越 ，學(xué)生的解 能力與知 量之 并不存在 的正比關(guān)系， 一個人解決 能力的高低 跟他所掌握的知 的 形式有關(guān)。解 需要提取大 中的有關(guān)知 ，并將它與 情境匹配。知 能否迅速 利被提取出來， 與知 的存 方式直接相關(guān)。 美國著名數(shù)學(xué)教育家波利 ：“ 源充足和 良好的知 是一個解 者重要的 本?！薄傲己玫?/p>

7、 使得所提供的知 易于用上， 甚至可能比知 的廣泛更 重要。 至少在有些情況下， 知 太多可能反而成了累 ，它可能會妨礙解 者去看出一條 的途徑， 而良好的 有利而無弊把 里的 或工具箱里的工具布置得很 用 工作是會大有幫助的，然而把你 里的知 安放得有條不紊 你更有幫助，因此也更 得你去關(guān)心。” 是思 的前提， 沒有 已有 知 的牢固 ，思 將是一句空 。但是，知 可分機械 和有意 。 知 若不加以良好地 ， 只能依靠機械 ， 而機械 的知 是很容易被 忘的。 美國著名心理學(xué)家杰姆 布 ， 人 的 不是 存而是 索， 而 索的關(guān) 在于 ， 得的知 如果沒有 入 中已有的知 構(gòu)，那么 早會 于

8、 忘。 就是 ，知 只有形成完善的 構(gòu)，才能被牢固 住，也容易被 索。物理學(xué)的知 具有 的 構(gòu)體系，知 之 存在著千 萬 、 橫交 的內(nèi)在 系。例如，牛 第二定律 F ma、 能定理 Fs Ek、 量定理 Fi p 是高中力學(xué)中三條基本 律，它 分 描寫的是力的瞬 作用效果、力 空 的 累效果及力 的 累效果。但三條 律中， 牛 第二定律是基 ，它 之 有著密切的 系，由牛 第二定律及運 學(xué)公式可以推 出 能定理和 量定理。所以， 多 既可以用牛 運 定律求解，也可以用 能定理和 量定理求解。我 常 知 要 “融會 通”，就是指學(xué) 的知 不 彼此孤立，而 四通八達(dá)， 橫相 。不但要了解某一知

9、“是什么”，更 了解 知 與其他知 之 “有什么 系”。布 指出： “不 我 教什么學(xué)科， 必使學(xué)生理解學(xué)科的基本 構(gòu)?！币?教 學(xué)生學(xué)科基本 構(gòu)“可以使學(xué)科更容易理解”。美國 解決研究 家 F瑞夫指出：“人的知 若能按照等 次序 起來，就可大大增 解 能力?；谝陨纤枷耄谖锢斫虒W(xué)中，教 十分注重物理知 之 的 系，具體做法如下。（一）知 構(gòu)的 先呈示在 授各個知 前，先 出能 各個知 的 構(gòu)體系，使學(xué)生了解知 元的整體用心愛心專心2概貌。例如，在教學(xué)運 學(xué)知 之前，先引 學(xué)生將機械運 行分 ，即：再分 授 元的有關(guān)知 。 可使學(xué)生在 元知 的整體背景下 各個知 ，易于了解知 之 的 系。（

10、二）知 的呼 和比 在教學(xué)中， 使前行知 與后 知 之 呈 出清晰的基 和延伸關(guān)系。例如，在教學(xué)勻速 周運 的周期、 率概念 ， 向?qū)W生指出，凡是周而復(fù)始的運 ， 我 都可以用周期和 率概念來描述運 化的快慢；在教學(xué)靜 知 ，要善于拿重力 作 比。要 常 知 加以比 ，揭示不同知 之 的相似性和差異性。例如， 阻、 容、 簧的串并 ，可用下表 行比 。串 并 阻R 串 R1+R2+1 R 并1 R1+（ 1 R2）+ 容 1 C 1 C +（ 1 C ）+C C +C +串12并12 簧 1 K 1 K +（ 1 K ）+K K +K +串12并12又如，下列各物理量的定 式：， 然描寫的 象

11、全然不同，但它 都是采用比 的方法。將 些形式相似的知 放在一起 行比照，并相互溝通。（三）知 的 和整理在教學(xué)某個 元的各個知 之后， 注意將所教知 行 和整理， 將各個知 按等 次序 起來，例如， 磁感 一章的知 ，可整理如下：用心愛心專心3知識的歸納整理還應(yīng)包括對解題思路的整理，如教過“天體運動與萬有引力”課題后，將解決有關(guān)天體、衛(wèi)星類問題的解題思路整理如圖3；在物理總復(fù)習(xí)階段，可引導(dǎo)學(xué)生將某些物理量與其他物理量之間的關(guān)系加以溝通。有利于促進學(xué)生良好知識結(jié)構(gòu)的形成。如圖 4 是“功”的概念與其他物理量之間的關(guān)系圖。三、提高學(xué)生對物理知識的抽象水平問題解決研究的專家指出， 使問題的材料形式

12、化， 即從具體的內(nèi)容中抽出形式， 是解決問題的基本途徑之一。 對物理解題的研究表明： 專家追求物理知識的深層結(jié)構(gòu)， 他們的結(jié)構(gòu)信息組織具有高度的系統(tǒng)化、抽象化的特點，他們在解題時傾向于使用抽象的規(guī)則和原理，善于將形異質(zhì)同的問題溝通， 對問題進行歸類。 而新手的知識則局限于表層結(jié)構(gòu)， 他們的結(jié)構(gòu)信息組織具有水平較低、具體性的特點，在解題時往往受事物的具體形式或內(nèi)容的干擾，從具體問題中識別抽象的模式。如：例 1 如圖 5，甲、乙， A、B 兩船完全相同，船上站著兩個小孩質(zhì)量相同，船原來處于靜止?fàn)顟B(tài)。 從某時開始， 船上兩個小孩和岸上的小孩都用相同的力拉繩，則哪一條船先靠岸？用心愛心專心4對本題，優(yōu)

13、生能夠迅速選取小船（及船上的人）為研究對象，并將問題抽象為：A、B兩物體質(zhì)量相同，受到向右的水平拉力相同，初始狀態(tài)相同，故兩者的運動快慢應(yīng)當(dāng)相同，從而獲得正確答案。 而差生卻被甲、 乙兩情形的具體情節(jié)所干擾， 即甲情形中只有一人拉繩，乙情形中卻有兩人拉繩，而且各人拉繩的力相同，所以認(rèn)為乙情形中小船運動較快。不同的問題之間存在著內(nèi)在的聯(lián)系，當(dāng)前問題的求解始終受到主體已有經(jīng)驗的影響，因此，有人認(rèn)為： 解題的實質(zhì)就是將面臨的問題轉(zhuǎn)化為已經(jīng)解決的問題。問題之間得以溝通的基礎(chǔ)是問題之間存在著相似性，這種相似性更多地表現(xiàn)在質(zhì)上，而不是表現(xiàn)在形上。實現(xiàn)問題的轉(zhuǎn)化有賴于思維主體對問題的抽象。教學(xué)中， 要善于引

14、導(dǎo)學(xué)生在解決物理問題時，對事物進行抽象化的處理，摒棄其外殼，抽取其內(nèi)核。如：例2 如圖 6，輕桿 AB的 A 端用光滑鉸鏈固定在墻上， BC為一繩子， AB處于水平狀態(tài)，當(dāng)重物G從 B 點向 A 點移動時， A 端受到的作用力將如何變化？例 3 在電場強度為E 的水平勻強電場中，以初速度V 在豎直向上發(fā)射一個質(zhì)量為m，電量為 q 的小球。求小球在運動過程中具有的最小速度。這兩個問題看上去風(fēng)馬牛不相及，但經(jīng)過抽象可以發(fā)現(xiàn)：在例 2 中，輕桿受到的三個力（懸物繩子向下的拉力F G、鉸鏈對 A 端的 T 作用力 N 和繩子對 B 端拉力 T）首尾相接可以構(gòu)成如圖7 甲的（動態(tài)）三角形；若將例 3 中

15、電荷所受的重力和電場力合成為等效重力mg，（如圖 7乙左），則矢量 v 、g t 和 v (v 為經(jīng)過時間t 小球的末速） 也可構(gòu)成一個動態(tài)0的三角形（如圖 7 乙右）。于是可以將兩個問題溝通起來，并將解決例2 的經(jīng)驗遷移到例 3上。變式練習(xí)有助于抽象與具體之間的溝通，教師根據(jù)問題的基本模式，改變其“包裝”，用心愛心專心5使之以各種不同的具體形式呈現(xiàn)。學(xué)生通過各種變式的練習(xí)，從各種具體問題中抽象出基本模式，可以從中體會到基本模式是如何將各種變式聯(lián)系在一起的，從而加深對基本模式的理解。要重視基本問題的教學(xué)，并使基本問題抽象化，成為一種范例和模式，以用于求解其他變式問題。例如下題：基本問題如圖 8

16、，小船長為 L，質(zhì)量為 M，停在靜水中，一個質(zhì)量為 m的人立在船頭。求當(dāng)人從船頭走到船尾時，船相對地面的位移。（不計水的阻力）據(jù)動量守恒定律等知識，可求得本題的答案為。對本題，我們通過抽象，可得結(jié)論：兩個物體組成的系統(tǒng)動量守恒，若系統(tǒng)中兩個物體原先都處于靜止?fàn)顟B(tài)，則兩物體相對位移為L 時，兩者對地的位移分別為，。變式 1 如圖 9，斜面長為l ，傾角為a，質(zhì)量為M，放在光滑水平面上。一個質(zhì)量為m的物塊由靜止開始從斜面的頂端沿斜面滑至底端。試求這個過程中斜面移動的距離S。用心愛心專心6變式 2 如圖 10 小車質(zhì)量為 M，用長為 l 的輕繩與質(zhì)量為 m的小球連接， 球和小車都可視為質(zhì)點。開始，小

17、車靜止在光滑水平軌道上。將小球拉開，使繩處于水平，然后放手。當(dāng)小球落至低點時，小車在水平軌道上移動的距離S 多大？變式 3 氣球質(zhì)量為M，其下掛一條繩，一個質(zhì)量為m的人抓住繩子的上端，開始，整個系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)。若氣球初始高度為 h，人和氣球均可視為質(zhì)點。現(xiàn)讓人沿繩向下滑，繩子至少多長才能安全落地？變式 4 哥弟兩人質(zhì)量分別為m和 m，靜止站在水平冰面上，相距為J，兩人手握住一條繩子的兩端。現(xiàn)弟弟用力拉繩，使兩人相靠近，至兩人相遇時，哥哥移動的距離多大。變式 5 如圖 11 所示， 箱子質(zhì)量為M，長為 L，放在光滑水平面上，箱內(nèi)有一隔板將箱體分為左右相等的兩部分，左邊貯有質(zhì)量為m壓縮空氣， 右

18、邊為真空。 由于隔板與箱壁間觸不緊密，致使從某時開始?xì)怏w從左邊泄漏右邊。至平衡時，箱子移動的距離S 多大？歸納和概括是把事物從特殊推向一般的重要手段，將不同問題的共同性抽取出來，并將它上升為普遍性原理，可以用來指導(dǎo)同類各種問題的求解，使之產(chǎn)生廣泛的遷移效應(yīng)。經(jīng)過歸納和概括而獲得的知識比之具體問題的內(nèi)容更為抽象，但適用面則更廣。 布魯納曾經(jīng)說過：獲得的知識越是抽象，抽象為一個定義，其適用面越廣。但是，對大多數(shù)學(xué)生來說，自主力獲得這種抽象知識是有一定困難的，它需要教師的積極引導(dǎo)。因此，教師應(yīng)當(dāng)注意經(jīng)常地所教知識進行歸納和概括，以幫助學(xué)生獲得有普遍意義的抽象知識。例如， 當(dāng)教過雙縫干涉和薄膜干涉知識

19、之后， 應(yīng)當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生得出結(jié)論： 各種干涉的一個共同點就是將同一普通光源發(fā)出的光分成兩列， 然后再將它們疊加。 有了這一概括性的抽象知識， 學(xué)生就能容易地解決自然光的干涉的各種問題。用心愛心專心7四、教給學(xué)生有效的解題策略所謂解題策略， 指的是在解題思維中， 從宏觀的角度來考慮解題途徑的思想方法。 在物理解題中，策略、方法、技巧，都是解題的手段，因此都應(yīng)歸屬于方法的范疇。但是，方法是有層次的，解題策略是最高層次的解題方法。它涉及的是解題的方向、原則、目標(biāo)等等方面，是對解題途徑的概括性的認(rèn)識。我國學(xué)者對不同學(xué)習(xí)水平的學(xué)生的解題策略做過對比研究。研究表明： 中等生與優(yōu)等生在解題能力上的差異，最主要的

20、并不是基本知識（即陳述性知識）的差異， 而是解題的思維策略的差異。 能力強的學(xué)生能自主地生成策略，能力弱的學(xué)生則缺乏策略， 且難以學(xué)會生成策略。在以往的教學(xué)中， 解題策略的教學(xué)并未受到應(yīng)有的重視，它基本上是依靠學(xué)生在解題實踐中自然地生成的， 學(xué)生解題策略的獲得常常是盲目的，或走了許多彎路才最終領(lǐng)悟的。這種掌握解題策略的進程十分曲折而緩慢，往往事倍功半。 實踐表明，為學(xué)生提供，或幫助學(xué)生概括出解題策略比他們自然生成的策略效果要好些。因此，在物理習(xí)題教學(xué)中，應(yīng)當(dāng)注意將解決物理問題有效的思維策略提煉出來，外顯地，明確地、有意識地教給學(xué)生，并適時幫助學(xué)生對解題思維過程進行概括、總結(jié)，讓學(xué)生在解題實踐中掌握解決問題的各種策略。筆者在物