習題教學應關注學生思維調控的訓練

鄒建平

(鎮江第一中學 江蘇 鎮江 212016)

培養能力、發展智力是高中物理學習的首要任務；高考物理命題也以能力測試為主導.認知學習理論認為,思維能力是智力的核心,智力活動的主要動力是“同化”；學習是“反復的實踐和經驗的結果”.物理解題是思維作用于環境(題意),是學生最適合的“反復的實踐和經驗”,使物理知識、邏輯數學知識和社會經驗知識在此融為一體.所以,習題教學成為鞏固知識、深化理解、思維能力訓練的主要陣地，是培養從形象思維到抽象思維的重要途徑.解題過程是思維能力的反映和思維過程的展示,不是依樣模仿.學生解題的思維一般過程如圖1所示.

圖1

那么在習題教學中如何有效提高學生的思維能力呢？根據筆者多年的教學實踐，認為最有效的方法是加強學生思維調控的訓練.

1 什么是思維調控

思維調控是對于所從事解題活動的自我意識、自我分析(評價)和自我調整.它是思維主體對自己認知過程的認知，是一種高層次的認知方式，常被稱

為“元認知”，是促進解題順利進行，影響解題成敗的重要因素.具體說來,就是通過閱讀題目,理解題意；在弄清題目所描述物理情境的情況下,仔細分析問題的性質,看它屬于哪方面知識求解的范疇；并回憶自己的解題經驗,思考以前是否見過類似的或情境不同但物理實質相同的問題；從一個圖示、一個條件、一個經典題目的印象中獲得啟發進行聯想；根據分析研究物理過程滿足的條件，用公式表達出物理規律,在此過程中用“畫一畫、寫一寫”等形式調整可能有的解題思路,最后形成并找到了解決問題的方案.

2 如何進行思維調控

習題教學中教師要啟發學生在解題時應經常自我發問，提出一連串與解題相關的問題，這些問題可概括為“WWH”，即“什么(What)”？在干什么或準備干什么；“為什么(Why)”？為什么要這樣干；“怎么樣(How)”？實際效果如何？這是進行或促進思維進行自我調控的最有效方法.如在審題環節，可以通過如下問題來強化審題中的自我意識和自我評估：“我是否充分地弄清了題意”？“我不看題目能大致地復述一下問題嗎”？“還有哪些隱蔽的信息”？“能否建立一幅關于問題的物理圖像”？“我所建立的圖像是否清晰、正確”？“我還有哪些問題需要進一步弄清”？“我能看清問題的困難所在嗎”？等.

3 如何培養學生思維調控的能力

3.1 明確思維調控的意義

讓學生認識到，物理解題是一個有目的、有計劃的認知活動，應當遵守一定的思維規則.解題中的每一步都有明確的指導思想和解題策略，即要問“WWH”問題.物理解題的目的不僅是獲得一個正確的答案，更重要的是通過解題，展示思維過程，提高分析問題、解決問題的能力.通過思維調控能夠從根本上提高分析問題和解決問題的能力.

3.2 教給學生思維調控的有關知識

(1)有關解題主體方面的知識——要學生認識自己的思維方式、特點、習慣、優勢和不足等，有利于在解題中發揮優勢，克服不足.

(2)有關解題要求方面的知識——例如讓學生了解物理解題的規則，養成解題的良好習慣.

(3)有關解題策略方面的知識.關于方法、策略的意義及包含哪些內容的知識.如什么叫物理解題的微元法、反證法以及數形結合策略、問題轉化策略等.例如微元法的解題策略：

1)選取“微元”，將瞬時變化問題轉化為平均變化問題，避免直接求瞬時變化問題的困難；

2)利用數學“微積分”思想，將平均變化問題轉化為瞬時變化問題.充分利用數學工具，既完成問題“轉化”且保證所求問題的性質不變，又能簡單地求得結果.

關于如何使用方法策略的知識(程序性知識)，包括用微元法的程序、注意點等.例如微元法的解題步驟.

1)確定研究對象，選取“微元”；

2)列出相關微元的方程；

3)對相關微元進行累積求和或求導.

關于為何、何時、何地使用方法、策略的知識(條件性知識)，如在什么情況下使用微元法，其中條件性知識與主題思維調控相關性最大.在處理非勻變速運動問題時，從對事物的極小部分(微元)分析入手，達到解決事物整體的方法.在使用微元法處理問題時，需將其分解為眾多微小的“元過程”，而且每個“元過程”所遵循的規律是相同的.這樣，只需分析這些“元過程”，然后再將“元過程”進行必要的累計求和等數學方法進而使問題解決.

3.3 從他控逐步過渡到自控

思維的自我調控是一個高層次的認知行為，對學生來說，有一個培養的過程.在習題教學中應先讓教師進行外部調控，再逐步過渡到學生的自控.教師調控的基本方法是在學生的解題過程中，適時地向學生提出一些引導性問題.

3.4 通過發聲思維加強訓練——說題

發聲思維就是借助語言將思維調控過程外顯化；它是訓練思維調控的重要手段.教師通過發聲思維呈現自己在物理解題中的思維調控過程，向學生作“思維示范”，展示思維過程.這種“思維暴露”能使學生清晰、準確地認識和體會調控過程，減少模糊的認識和猜測.學生通過發聲思維來練習思維調控的進程，既可使學生對自己的解題思維活動有清晰的自我意識，又可使教師對學生的思維調控過程進行監視、評估和指導.

4 思維調控的教學實踐

解題前，指導教師應提示學生拿到題時,不要急于動手,先認真讀題、審題,做到:一要搞清題意,對復雜題可采用分層解析法.二要弄清題目條件.不但要全面準確地審清題目所給明顯條件,還要挖掘出題目中的隱含條件,明確解題依據；同時要去偽存真,識別多余條件,排除多余信息,以免誤入“機關”,掉進“陷阱”.三要揭示題目關鍵,選好解題突破口.俗語說得好:“磨刀不誤砍柴工”.搞好解題前審題聯想,掃清解題障礙,明確解題思路,優化解題策略,能加快解題速度,提高解題的效率.

【例1】如圖2所示水平放置的導體的電阻為R，R與兩根光滑的平行金屬導軌相連.導軌間距為L.其間有垂直導軌平面的、磁感應強度為B的勻強磁場.導軌上有一導體棒ab質量為m，電阻為r.突然給導體棒以初速度v0向右運動，求導體棒在整個運動過程中的總位移.

圖2

解題思維過程

(1)讀題，形成對物理過程的初步印象.

導軌—(之間接)電阻R—導體棒電阻r—勻強磁場，突然給導體棒有一個初速度v0—加速度—安培力變化.

目標：求整個運動過程的位移.

再讀：發現導體棒不是勻速運動；沒有運動時間.

(2)構思物理情境，弄清問題的物理實質，思考解決問題的方法.

本題描述一個導體棒受到瞬時初速度，由于導體棒具有初速度將做切割磁感線運動產生感應電流，導體棒受到安培阻力的作用，產生加速度.這是一道力和電磁的綜合題，所以應從力學角度出發，結合安培力公式進行分析.

(3)選擇解題的物理定理和規律

因為問題涉及力和加速度.故應當選用牛頓第二定律.運動過程中導體棒的速度、加速度、感應電流和安培力都在發生變化，但對導體棒某一瞬間用牛頓第二定律

導體棒在運動過程中受到安培力作用，導體棒做非勻減速運動.

(4)選擇解題的方法.

導體棒做非勻減速運動，速度變小，安培力變小，減速時加速度大小也在變小.它們都在變化.這樣無法用正常的辦法來求出運動的位移；只有用微元法來進行處理.即在某一時刻取一個微元

(1)

(5)審視(1)式viΔt=Δxi，其中Δxi是元位移，則(1)式變為

(2)

審視(2)式，兩邊求和

故

(3)

審視(3)式，確定答案的合理性

小結：在處理非勻變速運動問題時，從對事物的極小部分(微元)分析入手，達到解決事物整體的方法. 在使用微元法處理問題時，需將其分解為眾多微小的“元過程”，而且每個“元過程”所遵循的規律是相同的；這樣，只需分析這些“元過程”，然后再將“元過程”進行必要的累計求和等數學方法進而使問題求解.在解題過程中，常常遇到非勻變速運動過程中求位移、電量、能量等問題；靈活運用微元的思想，可以更深刻的理解物理過程.

5 結束語

思維調節研究的目的在于促進由各種合理方法和原理的直覺運用各有意識的運用轉化；在習題教學中應該關注和深入研究的問題.一是教師在習題教學中要有意識地暴露自己的解題思維過程，清清楚楚地指導學生；二是應該要求學生在練習時，要有意識地探索解題思維調節問題，在有意識的練習中提高自己分析解決問題的能力.

參考文獻

1 王政良.展示思維過程指導思維調節.中學物理教學參考.2009(1～2):24～26