知識網(wǎng)絡(luò)化,解題理性化

進(jìn)入高三下學(xué)期，第一輪復(fù)習(xí)已到“收官”階段.通過第一輪分章分節(jié)的復(fù)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)較為全面地對教材中每一個現(xiàn)象、每一個概念、每一條規(guī)律的理解有了較為深刻的認(rèn)識. 進(jìn)入二輪復(fù)習(xí)，怎樣更加有效地組織和實施教與學(xué)，使學(xué)生解題上有新的突破？這是教師和學(xué)生都要思考和規(guī)劃的問題.下面談?wù)劯呷锢矶啅?fù)習(xí)的策略.

一、編織知識網(wǎng)絡(luò)，使知識系統(tǒng)化

物理教學(xué)的首要任務(wù)是讓學(xué)生學(xué)習(xí)和理解物理學(xué)基礎(chǔ)知識，并在此基礎(chǔ)上培養(yǎng)學(xué)生處理和解決物理問題的能力.心理學(xué)認(rèn)為，結(jié)構(gòu)化的知識是最優(yōu)化的知識，有利于我們記憶和理解. 通過前期第一輪的復(fù)習(xí)，大多數(shù)學(xué)生并不缺乏知識，但由于一輪復(fù)習(xí)分章、分節(jié)，所以往往缺乏系統(tǒng)的知識，造成部分學(xué)生不會調(diào)動所學(xué)的所有知識解決問題.二輪復(fù)習(xí)就是要樹立系統(tǒng)意識，把前面分散、獨立、分割的知識通過某條線索像穿珍珠似的把知識編織成網(wǎng)，形成知識體系. 當(dāng)然，根據(jù)高中物理的學(xué)習(xí)內(nèi)容及第二輪復(fù)習(xí)以專題為主的特點，并不要求通過一條線索把所有知識結(jié)構(gòu)成一個網(wǎng)絡(luò).我們可以根據(jù)不同的內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)，尋找?guī)讞l線索來構(gòu)建相應(yīng)的知識網(wǎng)絡(luò).

1. 以知識內(nèi)容為標(biāo)準(zhǔn)

以知識內(nèi)容為標(biāo)準(zhǔn)，可以以“力與運動”“功和能”“場物質(zhì)”“電路分析（包括電磁感應(yīng)現(xiàn)象）”“波動理論”“光現(xiàn)象”“原子和原子核”等為線索，打通各章、各塊內(nèi)容，構(gòu)建新的知識網(wǎng)絡(luò).

例如“功和能”知識網(wǎng)絡(luò)，這是高中物理主干知識之一，它貫徹了力學(xué)、電學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)、原子和原子核各部分的內(nèi)容.根據(jù)高中物理內(nèi)容的特點和教學(xué)要求，其知識網(wǎng)絡(luò)（用框圖形式呈現(xiàn)）可以按以下思路進(jìn)行構(gòu)建.

（1）功的計算式：W=F·lcosα、W=q·U、W=UIt.

（2）能的種類：機(jī)械能（包括動能、重力勢能和彈性勢能）、電勢能、內(nèi)能（包括分子動能和分子勢能）、光量子能、氫原子能級、核能等.

（3）功能關(guān)系：功是能量轉(zhuǎn)化的量度.

①典型關(guān)系式：

合力對物體做功與物體動能變化的關(guān)系（動能定理）W=EK2-EK1；

勢能變化與對應(yīng)的力所做的功的關(guān)系ΔE=-W；

除重力、彈性力外其他力不做功時，機(jī)械能守恒EP1+EK1=EP2+EK2；

內(nèi)能變化與做功和熱傳遞的關(guān)系ΔU=W+Q；

氫原子能級躍遷hυ=Em-En.

②典型過程：

系統(tǒng)克服滑動摩擦力做的功，量度有多少機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；

在電路中，電流做的功，量度有多少電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能；

在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，克服安培力做的功，量度有多少機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能.

2. 以物理模型為標(biāo)準(zhǔn)

以物理模型為標(biāo)準(zhǔn)，可以以“物質(zhì)模型”“過程模型”“問題模型”等為線索，構(gòu)建知識和方法網(wǎng)絡(luò).例如以“過程模型”為線索，根據(jù)高中物理學(xué)習(xí)內(nèi)容及教學(xué)要求，構(gòu)建知識網(wǎng)絡(luò)可以按以下思路進(jìn)行.

（1）機(jī)械運動.

直線運動：勻速直線運動、勻變速直線運動（典型實例：自由落體運動和豎直上拋運動）、簡諧運動（典型實例：彈簧振子）；

曲線運動：拋物線運動（典型實例：平拋運動、斜上拋運動和帶電粒子在勻強電場中運動）、圓周運動（典型實例：人造衛(wèi)星和天體運動、帶電粒子在勻強磁場中運動）

機(jī)械波（典型實例：聲波）.

（2）感應(yīng)電流的產(chǎn)生：“感生”過程、“動生”過程.

（3）理想氣體狀態(tài)變化：等溫變化、等壓變化、等容變化等.

（4）內(nèi)能的改變：做功和熱傳遞.

（5）玻爾氫原子能級躍遷：輻射或吸收光子.

（6）原子核反應(yīng)：α和β衰變、人工轉(zhuǎn)變、重核裂變、輕核聚變.

3. 以高考的能力要求為標(biāo)準(zhǔn)

以高考的能力要求為標(biāo)準(zhǔn)，可以以“理解能力”“推理能力”“分析綜合能力”“應(yīng)用數(shù)學(xué)處理物理問題的能力”“實驗與探究能力”為線索構(gòu)建起知識和能力網(wǎng)絡(luò).

例如“應(yīng)用數(shù)學(xué)處理物理問題的能力”考試說

明中是這樣要求的：“能根據(jù)具體問題列出物理之間的關(guān)系式，進(jìn)行推導(dǎo)和求解，并根據(jù)結(jié)果得出物理結(jié)論；必要時能運用幾何圖形、函數(shù)圖形進(jìn)行表達(dá)和分析.”所以，以此來構(gòu)建物理知識網(wǎng)絡(luò)，同時可以幫助學(xué)生提高應(yīng)用數(shù)學(xué)處理物理問題的能力.

在物理學(xué)研究和學(xué)習(xí)過程中，應(yīng)用數(shù)學(xué)工具、構(gòu)建數(shù)學(xué)模型是重要的方法和手段，以“應(yīng)用數(shù)學(xué)處理物理問題的能力”為線索構(gòu)建知識網(wǎng)絡(luò)可以按以下思路進(jìn)行.

（1）物理量間的函數(shù)關(guān)系式：物理量的定義式、物理量的決定式、物理量間的關(guān)系式.

（2）物理圖像.

（3）幾何圖形：矢量的合成與分解、物理模型的描述（包括物質(zhì)模型的描述、過程模型的描述和狀態(tài)模型的描述）.

二、以“物”論“理”，使解題理性化

筆者在教學(xué)中，常常讓學(xué)生總結(jié)每次考試的得失，其中一個出現(xiàn)頻率很高的失分原因就是：沒有仔細(xì)思考，只是憑感覺解題. 事實上，學(xué)好物理沒有“感覺”不行，而且隨著學(xué)習(xí)的深入，知識的豐富，要越來越有感覺，但感覺終究是感覺，僅憑感覺，亞里士多德也會出現(xiàn)很低級的錯誤.所以，物理還是要以“物”論“理”，“物”就是客觀存在的事物和現(xiàn)象.“理”就是你要對客觀存在的事物和現(xiàn)象的來歷、現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢說得出個道理來. 因此，在第二輪復(fù)習(xí)中要注意在提高學(xué)生解決物理命題的理性化程度上下功夫.

1. 什么叫解題理性化？

下面舉一個例題來說明.

某消防隊員從一平臺上跳下，下落2m后雙腳觸地，接著他用雙腿彎屈的方法緩沖，使自身重心又下降了0.5m，在著地過程中地面對他雙腳的平均作用力估計為（）

（A）自身所受重力的2倍

（B）自身所受重力的5倍

（C）自身所受重力的8倍

（D）自身所受重力的10倍

本題是一個以實際事例為背景的題目，理性的解題就是：首先是構(gòu)建物理模型，把事例中實際的研究對象——消防隊員，視作“質(zhì)點模型”（構(gòu)建物質(zhì)模型）；把實際的運動過程——“下落2m”和“雙腳著地……，使自身重心又下降了0.5m”，視為自由落體運動和勻減速直線運動（構(gòu)建過程模型）.然后選擇牛頓運動定律或動能定理來解決.

理性化解題，就是解題者（不是旁人）自己說得出：解題中構(gòu)建了什么物理模型（通常包括物質(zhì)模型、狀態(tài)模型、過程模型三類）、應(yīng)用了什么物理原理和規(guī)律.事實上，高中物理命題千變?nèi)f化，但高中所學(xué)的模型不多，我們所學(xué)的物理原理和規(guī)律都是與經(jīng)過簡化以后的物理模型相對應(yīng)的.只有找到題目所述的是什么模型才能用這個模型所對應(yīng)的物理原理或規(guī)律來解決問題.

2. 如何提高學(xué)生解題的理性化程度？

（1）要重視物理模型的教學(xué)

要讓學(xué)生認(rèn)識到，物理學(xué)中的很多概念、定理和定律的形成，都是通過對研究對象進(jìn)行抽象概括，對研究過程進(jìn)行簡化的條件下，即構(gòu)建出“物理模型”的情況下得來的.建立物理模型是物理學(xué)研究普遍采用的方法，也是應(yīng)用物理知識解決實際問題首先需要采用的方法.尤其是現(xiàn)在的高考題中，純“模型題”數(shù)量減少，以實際情境為背景的題目越來越多. 解題時，不會建立物理模型，可以說寸步難行.

例1 單位時間內(nèi)流過管道橫截面的液體體積叫做液體的體積流量（以下簡稱流量）. 有一種利用電磁原理測量非磁性導(dǎo)電液體（如自來水、啤酒等）流量的裝置，稱為電磁流量計. 它主要由將流量轉(zhuǎn)換為電壓信號的傳感器和顯示儀表兩部分組成.

傳感器的結(jié)構(gòu)如圖1所示，圓筒形測量管內(nèi)壁絕緣，其上裝有一對電極和c，a、c間的距離等于測量管內(nèi)徑D，測量管的軸線與a、c的連線方向以及通電線圈產(chǎn)生的磁場方向三者相互垂直.當(dāng)導(dǎo)電液體流過測量管時，在電極a、c之間出現(xiàn)感應(yīng)電動勢E，并通過與電極連接的儀表顯示出液體流量Q.設(shè)磁場均勻恒定，磁感應(yīng)強度為B.

已知B=2.5×10-3T，Q=0.12m3/s.設(shè)液體在測量管內(nèi)各處流速相同，試求E的大小（π取3.0）.

一新建供水站安裝了電磁流量計，在向外供水時流量本應(yīng)顯示為正值.但實際顯示卻為負(fù)值.經(jīng)檢查，原因是誤將測量管接反了，既液體由測量管出水口流入，從入水口流出.因水已加壓充滿管道.不便再將測量管拆下重裝，請你提出使顯示儀表的流量指示變?yōu)檎钡暮啽惴椒?

顯示儀表相當(dāng)于傳感器的負(fù)載電阻，其阻值記為R.a、c間導(dǎo)電液體的電阻r隨液體電阻率的變化而變化，從而會影響顯示儀表的示數(shù). 試以E、R、r為參量，給出電極a、c間輸出電壓U的表達(dá)式，并說明怎樣可以降低液體電阻率變化對顯示儀表示數(shù)的影響.

根據(jù)本題提供的物理情境和條件，至少需要把實際情境簡化為兩個簡單的物理模型：一是直導(dǎo)線在勻強磁場中做切割磁感線運動產(chǎn)生感應(yīng)電動勢；二是由存在內(nèi)阻的電源和一個電阻構(gòu)成的閉合電路.在此基礎(chǔ)上求解本題就顯得很簡單了.

（2）引導(dǎo)學(xué)生記住所學(xué)知識對應(yīng)的物理模型

引導(dǎo)學(xué)生在記住物理知識的同時，記住所對應(yīng)的物理模型，而不單單是記住文字和符號. 這是因為物理學(xué)概念、定律、實律和公式都是對物理模型的刻畫，同時每一個模型的建立也都有一定的條件和使用范圍，只有記住相應(yīng)知識點對應(yīng)的物理模型及使用條件，才能根據(jù)實際情況構(gòu)建模型和應(yīng)用知識. 例如，在學(xué)習(xí)玻爾能級躍遷公式：hυ=Em-En時，就要記住玻爾的原子模型及能級圖模型.

（3）重視培養(yǎng)學(xué)生審題能力

審題能力是一種包括閱讀、理解、分析、綜合等多種能力的綜合能力.解題理性化程度高的學(xué)生，審題能力往往較強，而憑感覺解題的學(xué)生往往會出現(xiàn)題目看不懂或看錯的情況. 實際上，審題過程是解決問題的第一步，這一步邁不開，具體的解題就無從談起.

例2 天文觀測表明，幾乎所有遠(yuǎn)處的恒星（或星系）都以各自的速度背離我們而運動，離我們越遠(yuǎn)的星體，背離我們運動的速度（稱為退行速度）越大，也就是說，宇宙在膨脹. 不同星體的運行速度和它們離我們的距離成正比，即，式中為一常量，稱為哈勃常數(shù)，已由天文觀察測定. 為解釋上述現(xiàn)象，有人提出一種理論，認(rèn)為宇宙是從一個大爆炸的火球開始形成的，假設(shè)大爆炸后各星體即以不同的速度向外勻速運動，并設(shè)想我們就位于其中心，則速度越大的星現(xiàn)在離我們越遠(yuǎn)，這一結(jié)果與上述天文觀測一致.

由上述理論和天文觀測結(jié)果，可估算宇宙年齡（寫表示式）_______________.

根據(jù)近期觀測，哈勃常數(shù)H=3×102米/秒·光年，其中光年是光在一年中行進(jìn)的距離，由此估算宇宙年齡約為_____年.

求解本題并不難，第一問是一個“質(zhì)點做勻速直線運動”的問題，第二問是個單位換算問題.但許多同學(xué)卻無從下手，原因在對題目所給的信息不能正確地理解，他們無法把“不同星體的運動速度v和離我們的距離r成正比，即v=Hr”與“各星體即以不同的速度向外勻速運動”兩句話統(tǒng)一起來，并認(rèn)為“向外運動”使“r”增大，而“v=Hr”，星體的運動就不可能是勻速的. 實際上題中“r”的含義是：各星體“現(xiàn)在”離我們的距離，對某個星體來說r是個定值，對不同星體來說r是不同的.

一般對審題的要求是：逐字逐句認(rèn)真仔細(xì)讀題，摳關(guān)鍵詞（可以劃出），明辨題設(shè)條件，挖掘隱含條件，明確研究對象和制約環(huán)境（在平面上還是在斜面上；在水平面上還是在豎直面上；是光滑的還是粗糙的；是繩牽還是桿牽；是獨立場還是復(fù)習(xí)場；是勻強場還是非勻強場……），構(gòu)建正確的時空關(guān)系，畫出合理的過程與狀態(tài)草圖并標(biāo)上相應(yīng)字母，注意可能的邊界點、臨界點，構(gòu)建物理模型，選擇物理規(guī)律，擬定解決方案等.在復(fù)習(xí)教學(xué)中，分析例題或講評試題時，我們要多給學(xué)生審題的機(jī)會，從讀題開始，獨立完成解題全過程，以培養(yǎng)和提高學(xué)生獨立審題、解題的能力.

（4）提供學(xué)生講題的機(jī)會

有一種說法：聽一遍不如看一遍，看一遍不如做一遍，做一遍不如向別人講一遍.在二輪復(fù)習(xí)教學(xué)中，很大一部時間是習(xí)題教學(xué)，為了提高學(xué)生解題的理性化程度，讓學(xué)生講題，也是很有效的方法.學(xué)生講題一般有以下幾種機(jī)會，一是學(xué)生問學(xué)生，這是每天都在發(fā)生的，教師無法掌控的. 二是學(xué)生問教師，這時教師要抓住機(jī)會從審題開始讓學(xué)生先講給你聽，講不下去時再恰當(dāng)提示或啟發(fā)，往往會出現(xiàn)這樣一種情況，學(xué)生講著講著自己就弄懂了；三是課堂上在教師組織下同桌之間或就近幾個同學(xué)之間相互講解；四是請學(xué)生到講臺上來講題. 后三種情況下要求學(xué)生以“物”論“理”，從審題到構(gòu)建物理模型，再到解題依據(jù)一一說清楚，加上教師的點撥、啟發(fā)和補充，學(xué)生解題的理性化程度會明顯提高，這比教師一遍一遍強調(diào)解題的規(guī)范性（顯現(xiàn)理性解題過程）更有效，尤其是對優(yōu)秀學(xué)生的培養(yǎng).

“教學(xué)有方，教無定法”，高三復(fù)習(xí)也是如此，以上是筆者對高三二輪復(fù)習(xí)的一些看法，僅供參考.