培養學生在物理學科中綜合應用能力

吳建偉

對高中生來說,物理可能是大部分理科同學感到難學的科目,雖然在日常生活中的很多經驗都與物理規律有關,但這些關聯又往往是矛盾的,這就導致學習者感到難學。

要提高同學們的物理成績,就必須從本質上培養學生分析和解決問題的實際能力。

面對一個物理問題,解答者總是在他們已有和能夠達到的認識狀態中,猜測或探索出一些概念、規律和方法,嘗試在問題的目標和條件之間尋找聯系。一旦確定某一或某些概念、規律和方法可能建立起這種聯系時,便將其應用于求解這個問題,從而得到一個結果。然后將這一結果反饋檢驗,若結果是肯定的,則問題解決;若結果是否定的則進行矯正,即修改或重新猜測,搜索出新的概念、規律和方法,再次去求解。這是分析和解決物理問題的一般模式。

從分析和解決物理問題的模式中可以看出,分析和解決物理問題過程中包含著各種不同的活動,因此分析和解決物理問題的能力也是一種包羅廣泛的能力。分析和解決物理問題能力主要包括如下幾個要素:

一、識別和分析問題的能力

識別和分析問題的能力是指正確理解題意,善于發現問題中的隱含條件,恰當地選擇研究對象,正確分析研究對象所受的外界影響及運動變化過程的能力。物理學不好的學生常常由于這一能力不強,找不出問題中的隱蔽條件、臨界條件,或是不善于去分析物理過程,在具體問題面前不進行具體分析,而是亂套亂代公式,憑空想象解題,在解決問題的起始階段就走向了歧途。

二、“問題原型”的衍生和再造能力

“問題原型”就是形成物理概念和原理時的原始材料、實驗探究或驗證的過程,以及為了掌握物理技能、方法時,學習過的典型例題。從本質上講,解決實際問題時,我們首先都是在“問題原型”的啟發下,進行思考和展開思路的;很多看似新的題型都是由我們所熟知的“問題原型”衍生或再造而成的。因此我們學習時,除了熟記公式以外,還應熟練掌握各種類型的“問題原型”,分析和解決物理問題能力強的學生,“問題原型”掌握一定比較豐富,且穩定性和可辨別性較強,同時“問題原型”的衍生和再造能力也一定較強。

三、選擇解決問題策略的能力

選擇解決問題策略的能力包括兩個方面:一個方面是對問題的方向進行大致推測,并把將要采取的手段與問題的目標聯系起來,對解決問題的可行性進行判斷的能力,這方面的能力強,從一開始就能從客觀上把握問題的整體,高瞻遠矚地看待以后的解題過程從而可以避免走彎路或減少不必要的失誤;另一方面是選擇合適的解題方法的能力,方法選得合適,不但使問題可以解決,而且能使問題的解決過程變得十分簡捷,方法的選擇也是極具有靈活性的。

四、運用數學解決物理問題的能力

運用數學解決物理問題的能力包括:①把物理問題轉化為數學問題的能力。②運用數學進行推理計算的能力。③物理估算能力。在教學過程中,教師要有意識的培養學生這三方面的能力,才能將培養學生分析和解決問題的能力落到實處,減少教學的盲目性,才能有效地提高學生的物理成績。所以在教學中就應該注重相應的教學策略。下面具體介紹四個基本要素培養的途徑和方法:

1.讀審物理問題

讀,是讀題目。拿到題目后,先整體后局部地閱讀,對整個題目的概貌做到心中有數;審,是審條件和目標,弄清題目中給出的已知條件是什么,思考題目中隱含的已知條件是什么,明確題目應達到的目標是什么。讀審實質上是尋找解題信息,形成問題解決出發點的過程。

在讀審這一環節,不要急于猜測解答方向和盲目解題,一定要做到確切了解題意,特別要弄清題目中關鍵詞語的涵義;要養成及時將所發現的信息盡可能用示意圖展示出來的好習慣,將抽象思維轉化為具體形象思維。

2.建構、豐富學生“問題原型”,并促進“問題原型”的遷移。

分析和解決物理問題的過程無外乎兩種情形,一種是在原有原型的啟發下,結合具體物理情景,在原有模式下分析和解決所面臨的物理問題;另一種是沒有現成的“問題原型”可以作為借鑒,需要自己重新構建解題模式,需要有更多的創新思維參與解題活動。

因此,在教學過程中,教師要幫助學生建構豐富的“問題原型”,并且要促使“問題原型”的遷移,

3.讓學生形成直覺判別的習慣,養成經?？偨Y反饋的習慣。

在教學過程中鼓勵學生憑直覺大膽地進行猜測,先理出大致的總體的思路,在具體著手推理、運算。教師要不斷地糾正學生的一些壞習慣:一拿到題目,匆匆讀完題目后就進行具體的運算,只要方程能算出具體的數值就先算出來再說,解題時手忙腳亂,經常忙了很長時間后,才發覺是錯的,由于考試時間有限,每道題目都算出幾個得數,感覺每個題目都會點,就是不能得分。應該使學生養成這樣的習慣:在弄清思路后,應用所學知識、原理、方法列出有效的物理方程,然后作出評價,判斷所列方程是否正確,判斷問題所包含的物理情景是否已經表達出來了,判斷是否還有補充方程,最后才是具體運算。

4.培養學生數理結合意識,熟練使用常用的數學工具迅速估算的能力。

分析和解決物理問題的過程,就是應用所學物理知識和原理,將問題給出的物理情景,抽象或簡化成各種概念模型和過程模型,用數學化的公式或方程表達出來,最后用數學知識解得結果。在教學過程中,培養學生的這種意識非常重要,很多學生只知道背公式、方程,解題時簡單的套用公式,有時候問題解決了,也不知所以然,這次能得出結果,過一段時間再遇到同樣類型題卻不會做了。有了數理結合的意識,分析、思考問題會比較透徹,容易抓住問題的實質,能將解過的問題進行歸納總結,形成“問題原型”能夠做到舉一反三。

在教學過程中,教師要有意識地培養學生分析和解決問題的能力,教學生學會學習。很多問題一定要讓學生親自體驗,教師絕不能什么都講,但教師要具有高度的概括能力,將知識進行歸納總結,讓學生對每種類型題都能進行思考。同時,教師在教學過程中要有意識培養學生讀審物理問題和創設“問題原型”的能力。讀審物理問題要在講將解習題時帶領學生分析題目中的關鍵詞和句,創設“問題原型”要讓學生在完成一種習題后,能自主改變題目條件或問題陳設出新的問題。只有在教學過程中不斷訓練,才能有效培養學生分析和解決問題的能力,才能消除學生怕學物理的心理,學生只有具備這些能力,才能喜歡物理,才能學好物理。