淺談初中物理習題的解題策略

物理解題首先要審好題，然后分析物理過程，確定研究對象，再選擇適當的公式建立方程式進行計算。對解題思維的研究，要深入地分析、解剖這個系統，發現并仔細區別系統中的各種基本要素，認識這些要素的屬性、特征、功能以及它們之間的內在關聯。

初中物理解題策略解題思維物理教學中，當學生問“怎樣解答物理習題”時，教師通常的回答是：首先要審好題，然后分析物理過程，確定研究對象，再選擇適當的公式建立方程式進行計算。如果學生進一步追問：“應當怎樣去分析物理過程”“怎樣確定研究對象”“怎樣選擇解題的公式”，這時教師們將感到無言以對，沒有辦法把這種最常見、最基本的問題講清楚。值得注意的是，這種情況在教學領域中并不是個別的偶然現象，而是一種由來已久普遍存在的歷史現象。這種狀況反映出當今的習題教學在理論上還存在著重大缺陷，教師們的教學實踐非常需要相關理論的支持。

習題教學中提出的這類問題，并不是物理學的研究課題，物理科學不可能為教師們提供這類問題的答案。然而，這些問題在教學實踐中早已是亟待解決的問題。長期以來，人們為了提高習題教學的效率，培養學生的思維能力，進行了許多探索，總結了許多有益的經驗。但是，這些總結基本上局限于經驗水平，始終停留在比較表面的層次上，缺乏深入系統地理論性分析和概括。

筆者認為，在教學解題理論研究中，應當把解題思維作為一個特定系統的運動過程來加以考察，不僅要考察系統，而且要考察系統的運動過程。不認識事物內部的差別，就不能發現事物內在的聯系；不區別事物內部存在的各種要素，也就不可能研究它們之間存在的規律性聯系。對解題思維的研究，要深入的分析、解剖這個系統，發現并仔細區別系統中的各種基本要素，認識這些要素的屬性、特征、功能以及它們之間的內在關聯。與此同時，還必須在問題、知識與人的解題思維操作三個方面的密切聯系和相互作用中，去考察系統的狀態變化過程，要研究過程的階段結構，研究系統的狀態特征及其演變的規律性。目前，人們對解題思維過程的認識還處于一種朦朧狀態，在研究這種處于朦朧狀態或半朦朧狀態的事物時，為了區別其中不同的要素、屬性和狀態特征，就必須引入相應的概念，只有借助這些概念工具的力量，才能使我們的認識達到更加深入的理論層次。

筆者希望通過對解題思維過程在認識上的突破，為習用教學實踐提供理論上的支持，更希望從中找到新的教學方法要素和新的教學手段。

一、組成計算題的四種條件

物理計算題中的已知條件可以區分為4種，即量值條件、實物條件、動變特征條件和數量關系條件，不同的條件所表達的物理內容不相同，在問題中存在的形式以及發揮的作用也不相同。

1.量值條件。凡是在題中以數字形式或字母形式給出的物理量值都屬于量值條件，量值條件給出物理對象的某種屬性或狀態的定量描述。

2.實物條件。任何一個物理計算題，總是就某一個特定的物理實物系統擬定的，不論系統多么簡單，它總是由一個以上的物質實體（包括電場、磁場），按一定的空間位置關系構成的。題中所給出的構成系統的各個物質體以及它們聯結成的整個物體系統，屬于實物條件。這種條件是物理現象賴以發生的首要條件。

3.動變特征條件。問題表述中，用以說明某些物理系統內運動、變化和相互作用狀況的已知條件是動變特征條件，通常用定性的文字描述給出。

4.數量關系條件。指題中直接說明某些物理量間的數量關系的條件，這種條件常常直接給出幾個量間以和、差、積、商形式出現的特殊等量關系，這種關系在綜合性計算題中較為多見。

二、物理計算題的含蓄性及潛在情景

問題的陳述能提供兩類情景要素（條件或信息）。一種是由題的陳述直接表達出的直接條件和信息。另一種是由題的直接陳述出發，通過運用知識進行推理才能發掘出來的間接條件和信息。這些間接的情景要素在題中藏而不露，隱蔽地包含在題的表述之中，這就使問題具有一種含蓄性。

由問題的陳述直接提供的條件、信息（情景要素），一般不能直滿足確定解法的需要，為此我們往往要通過分析和推理去進一步揭示出許多新的情景要素和間接條件。當這種要素和條件擴大到一定程度時，就能夠為尋找題的解法提供充足的條件。我們把由題的陳述直接提供的問題情景稱為初始情景，把直接提那種經過分析、發掘后變得更加豐富充實，能為確定解法供充足條件的問題情景稱為定解情景（或末情景）。從定解情景中排除初始情景后，余下的部分稱為問題的潛在情景（或情景缺陷）。潛在情景也就是通過分析發掘出來的那些新的情景要素（條件、信息）的總和。情景缺陷的大小對題的難度影響很大。如果說定解情景提供完備的解題條件，那么初始情景則是不完備的。初始情景只有同一定知識，推理相結合，才能擴大深化為定解情景。初始情景和定解情景在問題的狀態演變過程中分別對應問題的初始狀態和定解狀態（或末狀態）。

例題：一個探空氣球的質量為200g，另有50g的重物系于氣球上，氣球以10 m·s-1的速度上升，當升高到400m時，重物從氣球上掉下。問當重物落地時，氣球距地面多少米：設氣球浮力不變，空氣阻力不計。

潛在情景分析：

從本例題述的初始情景出發，運用有關知識，可以發掘出下列新的情景要素。（潛在情景）：題中整個運動可以劃分為兩個階段，是氣球和重物一道勻速上升，這時它們所受重力與浮力大小相等，方向相反，發生二力平衡現象。當重物脫離氣球后，運動進入第二階段，這時運動的對象一分為二，氣球在浮力和自身重力作用下向上作勻加速直線運動，重物由于受重力作用并且具有勻速上升時的初速度，故將從400m高處開始，作豎直上拋運動而落到地面。當重物落地時，氣球高度等于勻速上升高度與氣球在第二階段中上升高度之和。

上述分析，揭示出氣球和重物在各階段上運動的物理本質，揭示出各階段上運動產生的原因和相互聯系。從純物理學的角度看，可以認為是已經把物理過程分析清楚了。然而，如果從教學心理的角度看，上述分析只是向學生介紹了分析過程所獲得的結果（潛在情景），并未向學生展示出分析過程的基本思維操作方法，不能達到“授人以漁”的目標，因而不符合教學工作的教學心理標準。

上述分析揭示出的潛在情景是解題所不可缺少的。它既包括對所發生物理現象種類的判斷和產生機理的深層分析，也包含對某些新數量關系的揭示。這種潛在情景和題述的初始情景合起來組成問題的定解情景。人們通常所講的“分析物理過程”，也就是指揭示潛在情景，使認識由初始情景擴充到定解情景的過程。

綜上所述，教學解題理論研究中，遇到的第一個障礙是問題和個體解題思維的極端多樣性，學科中的習題千差萬別，解題時的具體思維過程也因人因題而異，似乎很難有什么共性可談。然而，如果把復雜的綜合題看作是問題的完全形態，把較簡單的問題看成是不完全的簡化了的形態，把成熟的思考當作一般的東西，那么抓住那些完全的成熟形態的解題思維過程進行研究，仍然是很有意義的。