提高高中物理習題教學有效性的對策

物理習題教學是教學過程的一個重要環節，是整個教學工作不斷反饋學生學習情況的主要渠道。如何把習題訓練的盲目變為目標明確，把雜亂變為目的有序，把過量變為適量，把單調變為形式多樣，把簡單重復變為針對性強，這是新課程背景下習題教學研究的一個極有現實意義和理論價值的課題。

一、不同教學階段習題教學的目的應不同

根據課程標準，習題課的教學目標是為高中物理教學三維目標（即知識與技能、過程與方法、情感態度與價值觀）的實現服務的，所以，在設計一節習題課時，首先要根據教學進度和學生情況進行目標定位，然后設計、選擇題目。要注意教學目標的階段性和可行性，但求循序漸進，拾級而上，不貪多求快，一步到位。表1所示，目的有序是實施有效教學的前提，只有分步側重才能達到能力的“全面”和“深化”。

例如，圖1所示絕熱隔板K把絕熱氣缸分隔成體積相等的兩部分，K與氣缸壁的接觸光滑。兩部分中分別盛有質量、溫度相同的同種氣體 a和 b，氣體分子之間相互作用，勢能可忽略。現通過電熱絲對氣體 a 加熱一段時間后，a、b各自達到新的平衡，以下說法中正確的是（）。

A．a體積增大了，壓強變小了

B．b的溫度升高了

C．加熱a的分子熱運動比b更激烈

D．a增加的內能大于b增加的內能

解答步驟：

①a加熱后若體積不變則壓強比b大，因而活塞向右移動。（氣體定律）

②平衡后a、b壓強相等。（平衡條件）

③活塞對b做功導致b內能增大，溫度升高。（熱力學第一定律）

④b溫度升高、體積縮小導致b的壓強增大。（氣體定律）

⑤a、b初體積相等，a末體積比b大，壓強相等，故a溫度比b高。（氣體定律）

⑥a的溫度升高比b多，a增加的內能比b多。（內能的概念）

本題只有一小部分內容涉及熱力學第一定律問題，學生的思維活動主要圍繞著綜合運用氣體定律的知識來進行，如果把它作為熱力學第一定律新課后的練習題，本題對學生全面理解、鞏固熱力學第一定律起到一定的干擾作用，這道例題可改為：

有一定質量的氣體，其溫度由15 ℃升高到30 ℃，在這個過程中，以下說法中正確的是（）。

A．如果氣體的體積膨脹并對外做功，則分子平均動能可能會減少

B．如果氣體體積保持不變，則分子的平均動能可能不變

C．只有當氣體體積被壓縮并因外界對氣體做功，分子的平均動能才會增加

D．不管氣體的體積如何變化，分子的平均動能總是增加的

二、精選習題，使學生鞏固知識并發展能力

為了讓學生跳出“題海”，教師要跳入“題海”。沒有任何一本教輔書是完全適合你的每一節所對應的課后作業的。所以教師要根據學生的認知特點和每節課的具體內容進行習題編制，精心設計習題。

1．科學性原則

科學性是教師編寫習題時首先需要注意的問題。科學性要求習題中敘述的物理現象和物理過程必須以事實為依據，比如在有關圓周運動的練習中，常可見到這樣的一些提法：“長為l的細繩一端握在手中，另一端系一質量為m的小球，使小球以速率v在豎直面內做勻速圓周運動，求……”認真想一下，不難分析出小球不可能在豎直面內做勻速圓周運動，而在編選練習題時忽視了科學性，造成題目本身所述的物理過程不可能實現的錯誤。

2．層次性原則

對于整節習題課的例題、習題設計，要解決一個問題，可能設計一系列的習題，對于這些習題的設計要注重層次性，由簡單到復雜，符合學生認知規律。高中物理的學習不管是在知識深度上，還是在解決問題的方法上，學生都需要一個逐步學會的過程。如果把過難的物理問題“一步到位”地擺在學生的面前，這些問題不僅不可能“到位”，反而會挫傷學生學習的積極性，讓學生喪失學習物理的自信心。因此，對于學生的練習，要根據學生情況把握好基礎題、中檔題、難題的比例。

3．實踐性原則

用于階段復習與測試的習題的作用是引導學生建立知識網絡，活化物理知識的應用，增強解決實際問題的能力。在選編階段復習與測試題時，要適當增加以生產、生活中的實際問題為背景的習題，把理想化模型同實際問題密切聯系起來，進而使理想化過程與實際物理過程有機結合。這樣的物理過程，更有實際意義，體現了從生活走向物理、從物理走向社會的新課程理念。

例如，有這樣兩道題目：①將一物體從離地面10 m高處豎直向上拋出，拋出后物體上升0.45 m到達最高點，求物體拋出后在空中運動的時間是多少？②一跳水運動員從離水面10 m高的平臺上躍起，舉雙臂伸直身體離開臺面，此時其重心位于從手到腳全長的中點，躍起后重心升高0.45 m達到最高點，落水時身體豎直，手先入水（在此過程中運動員水平方向的運動忽略不計），從離開跳臺到手觸水面的過程中，他可用于完成空中動作的時間是多少？這兩道題考查相同的知識點，但選擇第1個題目分析效果更好，因為第1題賦予了聯系實際的背景，活化了物理知識，拉近了物理知識與日常生活的距離，使學生更樂于對此進行研究。

4．時代性原則

情感、態度與價值觀是高中物理習題教學目標之一，在選編階段復習與測試題時，要適當增加與現代物理知識、科技發展狀況、最新科技成果緊密相關的習題，引領學生跟上社會發展的步伐，促進學生關注物理學的技術應用所帶來的社會問題，培養學生的社會參與意識和對社會負責任的態度。

近兩年高考就考查過一些與高科技或前沿物理相關的知識，例如“巨磁電阻效應”“磁懸浮列車” “大爆炸理論”“重力加速度反常現象”“電磁流量計”等。如果教師在課堂上講述過類似問題的處理思路，學生再遇到這類問題時就不會感覺到陌生和緊張，解答習題時更不會感覺到無從下手。

三、習題教學要有助于對所學知識的構建

習題教學除了通過對所學知識的復述、轉化和具體應用，達到鞏固、活化、深化所學知識的目的，從練習中發現學習和教學中的缺陷（包括知識和其他學習素質的缺陷），實現對學習和教學的反饋，還應通過解答一系列有序的問題，從各個方面全面理解某一知識，完善對知識的建構。這種習題可以采取變式題，變式訓練可采用如下方式。

1．一題多問式

一題多問這種題型能使學生系統地對單元基本知識點做歸納，有利于鞏固基礎知識。但題目在于精而不在多，而且由一道題目伸發開去的探討與總結的意義卻遠遠超出了例題本身。一題多問引導學生從不同層次、不同角度去認識題目，分析物理情境，挖掘出題目中所隱含的物理條件。堅持“一題多問”的綜合能力訓練，看似效率降低了，但其實際效益的提高是不可估量的。比如這樣一道題：將一小球豎直向上拋出，小球在第3秒內的位移是零，再過2.5秒鐘小球落至地面。求：（g=10 m/s2）①小球的初速；②在4秒末時小球運動速度的大小和方向；③將小球拋出點距地面的高度。通過引導學生不斷地拓展引申，分析歸納，可以將學生從被動的題海里走出來，獲得學習的主動權，提高解題的技巧與能力。

2．一題多解式

對同一問題盡可能地鼓勵學生超越常規，提出多種設想和解答。它不僅可以加深學生對所學知識的理解，達到熟練運用的目的，更重要的是擴大學生認識的空間，激發靈感，提高思維的創造性。例如在高一力學的復習階段，出這樣的練習題：在光滑水平面上，有一質量為MB的靜止物體B，其上有一質量為MA的靜止物體A，A、B間滑動摩擦系數為μ。今有一彈丸沿水平方向從右邊擊中A，并被A反向彈回來，因而A獲得相對于地面的速度VA開始在B上滑動，問從A開始運動到相對于B靜止，在B上滑行的距離為多大？對于這樣一個具體問題的分析，可引導學生從運動學和動力學、運動的相對性原理、動能定理、功能關系、速度圖像等方面進行分析，并運用多種不同的方法進行求解，以達到知識間的融會貫通。

3．一題多變式

課堂教學要常新、善變，通過原題目延伸出更多具有相關性、相似性、相反性的新問題，深刻挖掘例題的教育功能，培養學生創新能力。對新授課的計算類習題課的教學，應該立足教材，通過分析，讓學生學會如何確定研究對象、把握運動狀態、弄清物理情境、理解物理過程、運用數學公式規范作答。對概念類習題的辨析，就是要讓學生把握好概念的內涵和外延，消除前概念對其學習的影響。

例如，“平行板電容器的正對面積為S，兩板間距為d，電介質是真空。現將一厚度為b的銅板插入兩極板正中間。求電容。”這道題可以在原題基礎上進行多變。變①：如果銅板不是正好插在平行板的正中間，結果又將如何？變②：原題中如以與銅板大小相同、介電常數為ε的電介質板代替銅板，結果又如何？變③：在變2中如果介質板緊靠一個極板，則此時電容器的總電容C與沒有電介質時的電容C0之比是多少？等等。這樣對一道基本題按一定程序的不斷加深、擴充，使之變成許多相關的習題，學生既要考慮電容器的串并聯，又要分析電介質對電容的影響等多方面知識，可以深化知識，提高綜合、靈活運用知識分析、解決問題的能力。

4．習題教學要發揮學生主體性的地位

物理實驗是以直觀形象為先導，而習題教學則是以抽象邏輯為前提，如果將兩者有機地結合起來，就能將抽象思維具體化、形象化。習題所依托的物理情境如能在課堂上設計再現出來，讓學生身臨其境，動腦動手，觀察思考，培養學生的探索精神和開拓性思維，養成理論聯系實際、實事求是的科學品質。

例如分析關于力的分解的一道題：如圖2所示，支桿AB重量不計，懸掛的重物是60 N，試求桿AB和繩OA所受的力是多少？

學生在分析時，往往搞不清支桿所受的力的方向。教師可以設計這樣的一個小實驗：如圖3所示，繩子一端掛一重物，另一端套在中指上，用鉛筆一端支起繩子，另一端支在手掌上，感受手掌受到的力和手指受到的力。

每個學生親自動手做一下，會直觀體驗到手掌受到的壓力，手指受到的拉力，就能對支桿A端受到的重物的拉力進行正確的分解。通過這道題的分析，學生對關于起重機的重物對活動懸臂和纜繩的作用效果的習題也就會迎刃而解。在習題教學中通過“體驗”讓學生感到物理就在我們身邊，這不僅可以增強學生學以致用的意識，而且還可以激發學生的學習熱情。

5．習題要注意學科之間的滲透

目前，我國高考通常采用“3+文/理綜合”的模式。而“理科綜合”多以現實生活中的有關理論和實際問題立意命題，要求學生綜合應用物理、化學、生物甚至數學知識的能力更高了，這就要求我們在教學中要加強學科之間的滲透。學科滲透題是指以“能力立意”為主導，突出學科內、學科間知識相互滲透的綜合試題。這類題具有一定的難度，主要是不容易找到各學科知識的聯結點，這就需要在日常教學中通過綜合習題的訓練，提高學生發散思維能力、分析問題和解決問題的能力。例如這道例題：

請閱讀下面材料

材料一：全球由于燃料燃燒（含運輸工具排氣）每年排放一氧化碳3.0×106t，二氧化硫1.5×106t，氮氧化物5.0×105t。

材料二：用汽油的車輛效率是23％，加滿一次油可行駛600 km；電動車輛效率是70％，在通常情況下充一次電約需6 h，可行駛100 km。

材料三：考慮煤的燃燒效率，燃燒1 kg煤所產生的能量同2 kWh的電能相當。

根據上述材料請回答下面問題：

①電動汽車具有噪音小、行駛平穩、冬天容易啟動等許多優點，但是目前普遍使用的還是燃油汽車，請分析原因。。

②很多工廠選擇電作能源，因為使用電能的顯著優點是。

③某工廠一年要耗電6×105 kWh，如果用含碳80％的煤做燃料，一年會釋放kg的二氧化碳。

這是一道涉及物理知識和化學知識的綜合題。主要考查學生的閱讀理解能力、處理和加工信息能力以及綜合運用知識能力。比如熱島效應的成因、內陸河沿海地區的冬暖夏涼的原因，學生可提出解決的辦法和成因的解釋。這兩個問題滲透了地理學、生物學、物理學、社會學等知識，不僅讓學生對物理知識掌握得更牢固，而且還讓學生認識到物理這門學科不是獨立的而是和其他學科之間有著密切聯系的。

（作者單位：杭州師范大學教育科學學院，浙江 杭州，310036）

注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內容請以PDF格式閱讀原文