試論高中物理教學中學生解題能力的培養

【摘 要】文章以教改作為研究背景，圍繞高中物理學科教學實踐，針對學生解題能力的培養，從物理認知結構、思維能力、元認知能力、情境分析能力等方面入手展開分析，旨在提升高中物理教學的有效性，使物理學習變成一件輕松的事情。

【關鍵詞】高中物理;解題能力;培養策略

【中圖分類號】G633.7? 【文獻標識碼】A? 【文章編號】1671-8437（2022）24-0106-03

物理學科所研究的對象具備客觀性，并不隨著人的意志而轉移。高中物理的學習難度之所以比較高，不僅僅在于其知識更具深度和廣度，還在于學生無法通過感性認知達成學習目標。在高中物理學習過程中，嚴謹的語言、定量的問題分析以及多種物理情境均對學生的學習能力提出了挑戰。而在高中物理學科教學中，培養學生的解題能力是提高學生物理學習能力的關鍵，所以對學生的解題能力進行培養勢在必行，需要一線教學人員予以高度重視。

1? ?引導學生形成良好的物理認知結構

具備良好的物理認知結構是學生正確解答物理問題的基礎條件，所以在培養學生物理解題能力的過程中，教師不能忽視學生良好物理認知結構的構建。

1.1? 了解學生原有的物理認知結構

了解學生原有物理認知結構是教師明確教學起點的關鍵步驟。在具體教學的過程中，教師應分析所教學生已經形成的物理認知結構，其涵蓋物理概念、物理理論、物理學科思維方法等方面，而后將高中物理知識與學生原有的物理認知結構融合。

如教學“機械運動”時，學生已經在初中接觸過較為簡單的機械運動，學生的物理認知結構中已經有了路程、速度等概念。但高中學段的機械運動與初中學段存在一定的差異，那么在教學實踐過程中，教師則應先幫助學生鞏固原有概念，而后將初中和高中兩個學段的機械運動內容做對比，幫助學生形成完善的物理認知結構。

1.2? 合理設計，引起認知沖突

認知沖突能夠凸顯知識，加深記憶，促進學生物理認知結構的構建。如在“自由落體”的教學中，如若學生沿用以往的認知經驗，就會認為物體質量是物體下落速度的主要影響因素，即質量輕的物體下落得慢，反之則下落得快。這一認知在一定程度上并沒有錯，但這是沒有考慮空氣阻力因素影響的模糊經驗。因高中物理知識更具深度和廣度，所以自由落體的相關知識必然會引發學生的認知沖突，教師則可以利用這一沖突提高學生的學習興趣，使學生真正地參與到物理課堂中來，為其順利解答物理問題奠定良好的基礎。

對此，教師可以設計以下三個物理小實驗。實驗一：控制高度相同、起始時刻相同，使紙片與橡皮靜止下落，師生結合所看到的物理現象總結實驗結果。實驗二：控制高度相同、起始時刻相同，取兩張重量相同、形狀相同的紙片，將其中的一張揉成紙團，而后使紙片與紙團靜止下落，師生結合所看到的物理現象總結實驗結果。實驗三：控制高度相同、起始時刻相同，使實驗一所用的橡皮和實驗二所用的紙團靜止下落，師生結合所看到的物理現象總結實驗結果。通過上述三個實驗，學生觀察到了與自己的認知相背離的實驗結果，由此激起了學生對新知識、新問題的探究興趣[1]。

2? ?注重學生思維能力的培養

2.1? 重視實驗教學

實驗教學雖然需要教師在備課階段花費更多的時間和精力，但其優勢在于學生能夠看到整個物理變化過程，使學生在面對抽象的物理問題時能夠通過回顧實驗過程完成解題。

如在“通電導線在磁場中受到的力”的教學中，教師可以開展“旋轉的液體”實驗教學活動。當教師改變磁場或電流方向時，液體的旋轉方向會隨之發生變化，可基于這一實驗現象引發學生思考，促進學生物理思維能力的提升。又如在“楞次定律”的教學中，為使學生快速理解阻礙的基本作用，教師可以讓學生將磁鐵分別在相同長度的鋁管和塑料管中同時豎直自由落下，學生通過觀察發現鋁管中的磁鐵的下落速度比塑料管中的磁鐵慢，而后教師可基于這一實驗現象為學生重點講述“阻礙的作用”這一內容。通過這一實驗操作，學生的課堂參與度得到了保證，抽象思維能力得到了培養，對阻礙的作用的理解也得到了深化。

2.2? 重視習題教學

教師應轉變傳統習題教學方式，將一題多解與一題多變作為切入點，提升學生思維的靈活性與多向性，并保證一題多解、一題多變的持續性，最大限度地發揮習題教學對培養學生思維能力的積極作用。在一題多解與一題多變教學實踐方面，本文選取了高中物理中較為典型的習題展開論述。

問題1：有一雨后的屋檐每隔一段相同的時間滴下一滴雨水，當第五滴雨水剛要滴下時，第一滴雨水剛好落到地面，同時第三滴雨水和第二滴雨水位于屋子窗戶的上下沿（g=10 m/s2），已知窗戶的高度為1 m，這個屋子的屋檐距離地面的高度是多少米？

這一問題有三種解法，但絕大多數學生首先想到的都是基本公式法。所以，教師在講解基本公式法之后可以鼓勵學生思考其他的解法，并對平均速度法、比例法的解題思路、解題過程進行詳細講解，使學生認識到此類問題有三種解法，從而學會靈活應用物理知識解決物理問題。

問題2：已知可視為質點的物體從距離水平面4 m的斜面上靜止滑下，如果斜面光滑，傾斜角為37°，水平面與斜面之間有一段光滑小圓弧連接，物體與水平面間的動摩擦因數為0.5，求這個物體能夠在水平面上滑行的距離。

關于這一問題的變式，教師可以將“斜面光滑”這一條件去除，亦可以將“傾斜角為37°”這一條件去除，而后與學生共同探究物體滑行的距離。一題多變的教學思路就是讓學生在不同的已知條件下主動地去思考解題策略是否需要調整，使學生以變化的思維去解決物理問題，從而達成提升學生思維多向性的培養目標。

3? ?培養學生元認知能力

3.1? 合理呈現問題，啟發學生思考

在解決物理問題的過程中，學生對知識的認知和體驗主要體現在對問題的思考上，但在高中物理教學實踐中常存在這一現象，即學生不懂得如何去思考。每當學生遇到不會做的物理習題時，首先想到的就是查閱參考答案，絕大多數學生認為自己將參考答案弄懂了，這道題也就會做了。如果沒有參考答案可以參照，學生往往會詢問同學或教師，但同學或教師在幫助其分析的過程中僅針對一道特定的物理習題，學生得到了正確的解題過程和答案，但并未掌握解題的思路和方法，學生的解題能力并未得到實質性的提升[2]。究其原因，筆者認為與教師呈現物理問題的方式存在直接的關系。一直以來，教師在呈現物理問題時多將獲得正確答案作為重點，且在習題講解的過程中注重強調解題思路，致使學生過于依賴教師的解題思路，獨立思考的能力得不到培養。

如講解“一個小球從光滑的曲面上滾下，求小球到達最低點的速度”相關問題時，教師大多會要求學生應用功能關系去解答，但并不會刻意地引導學生思考應用功能關系解答問題的原因。如若教師能夠啟發學生思考，那么學生舉一反三的能力和元認知能力均會得到提升，其在應對同一類型的物理習題時也會更加得心應手。

3.2? 加強引導，鼓勵自我提問

在物理問題的解決過程中，元認知監控主要體現在學生是否已經充分地領悟問題，是否能夠清晰地分析物理情境，所采取的解題方法是否可行以及解題過程、問題的結果是否正確等方面[3]?；谠J知監控的角度，教師在培養學生物理解題能力的過程中，應加強教學引導，鼓勵學生自我提問。

如果將物理問題的分析、解決過程視為一個系統，對這一系統運行的各個環節進行細分，那么在具體的教學實踐中，在問題表征階段，教師可以引導學生自我提問：“通過讀題我知道了什么？”“我對題目已知條件的理解是否存在遺漏？”以此強化學生的審題能力。在情境分析階段，教師可引導學生自我提問：“我所選取的研究對象是否正確？”“我應該選擇什么方法、哪個公式去解決這一問題？”以此使學生能夠在大腦中構建一個問題情境的分析圖。在策略選擇階段，教師可引導學生自我提問：“哪些方法可以解決這一問題？”“哪種方法能夠更快速、更簡便地解決這一問題？”以此提升學生解題的靈活性。在策略實施階段，教師可引導學生自我提問：“解題步驟是否正確？”“如何才能保證答題的條理性？”以此提升學生解題的規范性。在監控反思階段，教師可引導學生自我提問：“我在解這道題的時候走了哪些彎路？”“我沒有成功解決這道題，具體的問題出在了哪里？”以此幫助學生發現自己的不足。與此同時，通過監控反思環節的自我提問，學生也能夠總結出解題技巧，從而有所收獲。

4? ?提升學生物理情境分析能力

物理學科研究的對象極為廣泛，所以學生需具備物理情境分析能力，這樣才能夠將復雜的物理問題簡化，最終解決問題。在高中物理教學實踐中，能夠形象地呈現物理問題的方式主要有示意圖、曲線圖、知識圖譜等。對此，筆者建議教師在教學中幫助學生養成物理情境分析的良好習慣，在教學條件允許的情況下積極開展實驗教學，將具體的物理情境作為教學的支撐，這樣可以幫助學生快速理解物理現象，也可以使學生掌握物理知識的實質。

如教師在教學“楞次定律”的過程中，傳統的教學方法多將概念直接呈現給學生，而后引導學生應用楞次定律解題。學生雖然在解題時會模仿教師講解的解題過程，但當學生遇到復雜的問題時極易出現解題錯誤，而教師開展實驗教學就能夠很好地規避這一問題。在物理實驗教學中，教師可以讓學生將磁鐵插入線圈之中，對電流的方向進行觀察，而后總結出楞次定律。通過這一過程，學生既掌握了楞次定律的概念，又明確了楞次定律的原理，從而能夠在明確知識實質的情況下游刃有余地解決相關物理問題[4]。

5? ?合理應用物理圖景

5.1? 應用物理圖景解題的基本過程

應用物理圖景解決物理問題的基本過程為“審題→明確研究對象→根據圖景分析→確定解題思路”。接下來筆者就以下面這一具體的物理問題為例展開分析：“在北半球上空飛行著一架飛機，飛機左右機翼哪端電勢更高？”要想解決這一問題，首先將文字翻譯成為圖畫，可得圖1。接著根據物理圖景分析挖掘關鍵條件，可以明確在此種條件下，飛機的機翼形似切割磁感線運動的導線，假定這一狀態存在閉合電路，則可以對感應電流的方向進行判斷，所以不管飛機的頭朝向哪個方向，均可判斷出機翼的電流為由右向左，如圖2所示。最后結合切割磁感線相關知識以及電流的流向規律，可知該架飛機的左機翼電勢高于右機翼。

5.2? 應用圖景過程分析法分析復雜問題

圖景過程分析法主要是指用作圖的方式分階段對物體的受力情況或是運動過程進行分析，然后尋找各階段的聯系點或臨界狀態，從而列方程求解的方法。在教學實踐之中，教師可以將圖景過程分析法傳授給學生，鼓勵學生應用此種方法對復雜的物理問題進行分析，從而幫助學生理清思路，提高解題的準確性。

高中物理的教學內容較為抽象，對學生處理問題、分析問題以及物理運算的能力提出了較高的要求。同時，高中物理學習難度較大，部分學生因為解題能力薄弱，容易對物理學習失去信心，甚至產生畏懼心理?；诖?，高中物理教師應總結一套具有針對性的教學方法，提升學生的物理解題能力，幫助學生樹立學習物理的信心。若想有效提升學生的物理解題能力，教師不僅要關注物理習題教學，還要將重心放在日常教學實踐之中，只有學生真正地理解物理知識，擁有靈活的思維，且學會利用物理圖景，才能夠正確高效地解決物理問題。

【參考文獻】

[1]李華.高中物理教學中學生解題能力的培養策略分析[J].考試周刊，2021（97）.

[2]陳璇.論高中物理教學中學生解題能力的培養策略[J].考試周刊，2021（90）.

[3]龔婷.高中物理教學中學生解題邏輯思維能力培養途徑研究[J].理科愛好者（教育教學），2021（5）.

[4]張睿睿.高中物理教學中學生解題能力的培養策略研究[J].新課程，2021（4）.

【作者簡介】

張雪仙（1977～），女，漢族，浙江衢州人，本科，中學一級教師。研究方向：高中物理教學。