變革習題教學培養創新能力

張艷娜

基礎教育課程改革不斷深入，作為新課改的重要目標之一，培養學生的創新意識和實踐能力也日益受到重視。習題教學是物理教學的重要環節，如何變革傳統的習題教學模式，在習題教學中體現新課程理念，實現新課程目標，是廣大教師面臨的一個重要問題。筆者就物理課習題教學中如何培養學生的創新意識和實踐能力，談談自己的認識。

習題教學結合演示實驗，使習題教學的

體驗跟物理知識的構建結合起來

例1 如圖1所示的電路中，電源的電動勢1.5 V，內阻0.5 Ω，電流表滿偏電流Ig=10 mA，電流表電阻7.5 Ω，A、B為接線柱。

1）用一根導線把A、B直接連起來，此時應把可變電阻R1調節為多少才能使電流表恰好達到滿偏電流？（142 Ω）2）調至滿偏后保持R1的值不變，在A、B間接入一個150 Ω的定值電阻R2，電流表指針指著多少刻度的位置？（5 mA刻度位置）3）如果把任意電阻R接在A、B間，電流表讀數I與R的值有什么關系？（R＝1.5 V/I－150 Ω）

通過這一習題，學生可以想到當電流表指針指“10 mA”時，AB間電阻為0；指針指“5 mA”時，AB間電阻為150 Ω。如果把電流表指針指“10 mA”的刻度線標為“0 Ω”，“5 mA”的刻度線標為“150 Ω”，其他刻度則按R＝1.5 V/I－150 Ω的規律換成電阻的標度，就成了直接測量電阻的儀表。在此基礎上進一步配合真實的演示實驗，呈現習題的答案和刻度改裝的過程，這樣既提高學生對閉合電路歐姆定律的認識，又加深對歐姆表刻度原理的理解，從而自然地把習題教學、實驗、刻度改裝和歐姆表的新課教學融合在一個真實的、視聽同步的過程中，大大提高學生的創新意識[1]。

習題教學結合實驗操作，構建手腦并用的活動情景

認知心理學的研究表明，動作思維的操練直接制約物理思維的發展。在進行抽象的物理過程的教學時，教師可以構建學生操作實驗的活動情景以培養思維的活躍性。

對習題中的情景進行實驗操作，建立理論和實際的聯系，培養實踐能力

例2 “兩力F1和F2的夾角為θ，且F1=F2，兩力的合力為F，在F一定的情況下，θ越大，F1和F2也越大”的說法是否正確？

在學習完力的合成與分解時例舉以上判斷題，在理論分析得到結果后教師可以引導學生設計以下情景進行實驗：把質量較大的一個鉤碼掛在一根細線上緩慢提起，在鉤碼提起的過程中，開始兩細線的夾角較小，隨之兩細線的夾角逐漸增大，增大到一定夾角時細線斷了。這種真實而簡捷的情景創設會立刻在學生的大腦里產生撞擊，使他們在思維被迅速激活的同時實踐能力也得到培養。

結合實驗對習題的結論進行模擬或驗證，強化實踐意識在“閉合電路歐姆定律”習題課中筆者精選以下例題[2]。

例3 如圖2所示，R1=14 Ω, R2=9 Ω。當開關S切換到位置1時，電流表的示數為I1=0.2 A；當開關S切換到位置2時，電流表的示數為I2=0.3 A。求電源的電動勢和內阻。

該題提供了測電源的電動勢和內阻的一種方法，即根據E=IR+Ir，已知2個定值電阻（可用電阻箱代替該兩定值電阻）和對應的電路電流，即可求電源的電動勢和內阻。在該題基礎上進行如下變式后讓學生自主設計實驗。

變式1 如提供的是2個定值電阻和一個伏特表，能否求電動勢和內阻？若能，請畫出測量的電路圖。

變式2 如果提供的是一個電流表、一個電壓表和一個滑動變阻器，能否求電源的電動勢和內阻？若能，請畫出測量的電路圖。

在習題中引導學生自主設計實驗，就是將科學探究引入習題教學中，讓學生處于動態、開放、生動多元的學習環境中，使其在自主探索中獲取新的體驗。學生可以通過實驗探索驗證，自主地分析總結出：如果理論上通過外電路U、I、R關系的變換，閉合電路歐姆定律可以寫成多種方式。并且，通過測量I和R或者U和R或者U和I都可以求得電動勢和內阻。這樣一題多變提供多樣的實驗方法來測量電源的電動勢和內阻，拓展學生的思路，可以避免死記實驗步驟，有利于靈活把握實驗原理；增強實踐意識，提高探究能力；從而順利地落實“知識與技能、過程與方法、情感態度價值觀”三維的課程目標。

一些抽象的運動可以借助多媒體進行模擬，如碰撞過程、帶電粒子在電磁場中的運動、天體及人造衛星運動、飛機投彈等。

以“一題多解、一題多變”為技巧，

培養創造思維的靈活性、敏感性

一題多解是指使學生盡量從不同的角度，運用不同的方法來分析解決同一問題

例4 總質量為M的列車，沿水平直軌道勻速前進，其質量為m的末節拖車于中途脫節，當司機發覺時，車已駛過路程L，于是立即關閉汽門，撤去牽引力。設阻力與車重成正比，機車的牽引力恒定不變，求兩部分列車完全停止后，它們之間的距離。

解析 對于此題，可用牛頓第二定律和運動學公式分別對拖車和機車分析解答；也可用動能定理和運動學公式解答；如果用能量守恒來分析就很簡單。事實上，如果末節拖車脫節時，司機立即撤去牽引力，則列車的兩部分完全停止時，它們的距離為零，顯然，列車在行駛L路程的過程中，牽引力做的功，可認為完全消耗在列車前部分多走S的距離克服阻力做的功上，考慮到列車開始做勻速運動，設阻力與車重的比例系數為k，則F牽=kMg，則有：kMgL＝k(M－m)g?s，s＝ML/(M-m)。通過一題多解，學生腦海中原已儲存的大量力學信息被充分調動起來，在探求問題的解決方案中選取最佳方法，使思維極大地得到發散，并進而激發創新欲。

在教學中精選例題，對學生進行靈活多樣的一題多變訓練“一題多變”即采用改變敘述方式、數量關系、設問角度或因果關系、已知條件、題目類型等形式，讓學生經過思考，在保持原知識點不變的基礎上層層逼近，逐步拓展。通過一題多變，引導學生從比較中尋找一類題的解題規律，促使學生從順、逆、側等不同角度去思考問題，有效地訓練學生思維的完備性、深刻性和創造性，大大激發學生的學習興趣，對學生創新意識的培養也極有益處。

例5 如圖3所示，質量為m的小球從光滑的斜面軌道的A點由靜止下滑，若小球恰能通過半徑為R的豎直圓形軌道的最高點B而做圓周運動，問A點的高度h至少應為多少？

變式1 如圖4所示，在豎直向下的勻強電場中，一個帶正電q、質量為m且重力大于所受電場力的小球，從光滑的斜面軌道的A點由靜止下滑，若小球恰能通過半徑為R的豎直圓形軌道的最高點B而做圓周運動，問A點的高度h至少應為多少？

變式2 如圖5所示，一個帶正電q、質量為m的電荷，從光滑的斜面軌道的A點由靜止下滑，若小球恰能通過半徑為R的豎直圓形軌道的最高點B（圓弧左半部分加上垂直紙面向外的勻強磁場）而做圓周運動，問A點的高度h至少應為多少？

變式3 如圖6所示，在豎直向下的勻強電場中，一個帶正電q、質量為m的電荷，從光滑的斜面軌道的A點由靜止下滑，若小球恰能通過半徑為R的豎直圓形軌道的最高點B（圓弧左半部分加上垂直紙面向外的勻強磁場）而做圓周運動，問A點的高度h至少應為多少？

通過一題多變的訓練，學生能掌握物體在豎直平面內圓周運動的一類問題的本質和規律，不僅培養學生的建模能力，而且對發展學生創新思維、培養創新能力方面都起著積極的作用。

在階段性復習或高考復習時還應引導學生尋求不同解法的共同本質，乃至不同知識類別及思考方式的共性，上升到思想方法、哲理觀點的高度，從而不斷地抽象出具有共性的解題思考方法——多題歸一。運用多題歸一的方法可以培養學生綜合運用知識分析解決問題的能力，同時有助于培養學生的創新意識。當然在習題教學中還應充分調動學生的非智力因素，如與學生的情感交流、應試心理輔導、解題格式及書寫習慣的規范化等，幫助學生養成良好的思維習慣。

總之，實施物理創新教育，培養學生的創新意識和實踐能力，是一項長期的艱巨任務。習題教學中具有創造性的物理教學方法，要靠教師大膽地摸索，大膽地嘗試，努力把“習題訓練”改進成一種目標合理、目的明確、份量適度、形式多樣、高效創新的優化過程。只要勇于改革、堅持不懈，引導學生大膽實踐、勇于探索，提高學生的全面素質，就一定能使物理創新教育不斷走向成功，培育出更多的具有創新意識和實踐能力的學生，使他們成為時代所需要的創新型人才。

參考文獻

[1]黃恕伯.高中物理課程標準3-1、3-2模塊教材分析和 教學建議[A]

[2]孫德波.豎直平面內圓周運動兩種模型的臨界問題及 應用[J].中學物理教學參考,2006(8)

（作者單位：浙江省樂清市二中）