中美物理解題過程比對的啟迪

朱斌

【摘 要】作為一線初中物理教師，我一直在思考：物理作為初二的新增科目，是建立在學生具備了一定的數學能力和語文閱讀能力的基礎上才在初二開設的，為什么僅僅過了幾個月的時間就有學生學不好物理，甚至討厭物理呢。本文基于以上考慮，對比中美教材的差異，提出一些新的見解。這是一個一線物理教師的吶喊。

【關鍵詞】美國計算題；中國思維

偶然的機會翻開一份美國的高中教程，發現部分內容和我們初中教材雷同，所以拜讀之后關于物理解答題的過程有了以下的一些思考。

這是一道中國的計算題及其解題過程：如右圖所示，電源電壓保持不變，R=15Ω，若在電路中再串聯一個阻值為60Ω的電阻，電流表的示數為0.2A。要使電流表的示數增大為1.2A，需在圖中如何連接電阻？阻值為多大？？

解：∵R、R■串聯∴R■=R+R■=15Ω+60Ω=75Ω∵I=U/R∴U■=I■R■=0.2A×75Ω=15V∵I=U/R∴I■=U/R■=15V/15Ω=1A∵I=I■+I■∴I■=I-I■=1.2A-1A=0.2A∴R■=U/I■=15V/0.2A=75Ω∴應再并聯一個75Ω的電阻

接下來的一道題是美國的高中電學計算題：一個10.0Ω的電阻器與一個30.0V的電池相連，電路中的電流為多大？

1.分析概括問題：畫出包括電流、電流表和電阻器的電路圖，標出電流方向

2.求解未知量

根據I=U/R=30.0v/10.0Ω=3.00A

3.驗證答案

（1）驗證單位是否正確？電流的單位是A

（2）數值是否合理？電壓相當大，電阻較小，所以電流可達3.00A

很顯然，我們初中物理歐姆定律的學習難度要比美國高中的物理難度要大，因為美國的這道計算題在我們教材中出現的方式大多是以填空題的模式出現（美國的計算題是告訴你公式的），（1）關于解題的必要步驟：我們初中物理在一開始計算時也是強調已知、求、解、答這樣的幾個步驟的，但是隨著計算的熟練程度增加，我們對這個過程逐漸削弱。但是美國的高中正在不折不扣的按照這個步驟在走，因為這個過程是學生思考的過程，將必要的思考過程記錄下來，既能激發學生的思維，又能在短時間內將同學帶入創設好的物理情景。不但熟悉了幾個物理量的物理意義，還熟悉了物理量及其單位之間的有機聯系，更是完善了各思考階段的過程，既是發展學生思維能力的良好手段，也是培養學生思維能力的絕佳機遇。

（2）關于有效數字的問題：這個問題是物理和數學的一個重要區別，也是物理特有的特色，在物理學中每一個數字都是有特定意義的，比如數學中2cm只是代表長度，而物理中的2cm不僅僅只是長度，還代表了用分度值是1dm的刻度尺進行測量所得到的結果。仔細觀察剛才的美國物理題，發現每個物理的數值都能直接目測出物理量的分度值，這和我們一直提倡的測量精神是一致的，反思我們的解題過程，就和這種精神嚴重背離，我們為了完成物理而做物理，如果考你測量，而不是從“悟”到“理”，只有考測量時，會非常在意有效數字，而在計算時我們就會將有效數字拋到腦后，這就告訴我們，在整個教學過程中要將有效數字的學科精神貫徹到底。

（3）關于答案的驗證：多年來我們習慣驗證答案，很多時候躍入腦海的是將計算過程重新驗算一次，像學數學一樣學物理，也像做數學題一樣做物理題，雖然我們在教學過程中也會提一下單位，但是我們更習慣在學生用錯單位后用扣分的方法提醒學生。其實每一個學物理的人都知道：物理量是由兩部分組成的，一個是數值，一個是單位。這是物理與數學的最大區別，我們賦予每個物理量以生命，是我們引以為豪的事情。但像美國這樣，在計算過程中鄭重的去做尚屬首次，這也將物理的學科特色發揮的淋漓盡致。除了驗證數值，還有就是關于數值的合理性的思考，充分體現了從物理到社會，從社會到生活，物理、社會、生活息息相關的理念，但在我們的學生中物理與生活相互整合的理念非常淡薄。比如有一道估算題：請你估算一下一個中學生上樓的功率：A：10W B：100W C：1000W D：10000W這道題的估算結果讓人大跌眼鏡，很多同學選擇了C，如果我們的學生也能對結果的合理性進行評估，估計就不會出現上樓功率和電水壺或者空調功率一樣了，又或者其實學生對于功率沒有什么概念。

以上中美物理解題過程的比對給我們帶來什么樣的啟迪呢？

1.注重物理實驗習慣的培養，物理是一門以實驗為基礎的科目，物理的學習活動應該是一個踴躍動手，積極思考，手腦并用的學科活動，在初中階段，作為啟蒙老師，我們要創造所有可能的機會，讓我們的學生進入實驗室去發現問題，分析問題，解決問題，養成以實驗去證明結論，以實驗去質疑結論，以實驗去升華結論的習慣。

2.注重物理過程的理解和詮釋。物理是一門應用學科，該學科不同于工具學科，在物理學習過程中，絕不要因為數學運算和語文理解能力的薄弱而使學生喪失學習物理的興趣。關注過程的理解和分析，如力學中注重受力分析，電學中注重電路圖的分析，電磁學中注重電與磁的有機聯系，熱學中注重能量轉化和轉移及其方向。我們只要把理解和詮釋物理過程作為“綱”，把握各部分知識內涵作為“目”，就一定能做到“綱”為“目”張。

3.注重對于計算及測量結果的評價，物理的結果不僅僅只是數據，更是體現了一個物理量的價值。它同時也反映了物理的學科特色。在我們教學中經常發現，我們學生做題不是缺公式，就是缺單位，甚至沒有數據代入的過程。雖然老師常教育學生說：“計算分三步：公式，代入和得數”。但是我們缺乏對計算結果的評價，導致我們學生只顧結果、不顧過程。只注重形式不注重內涵，、甚至出現通過思考想出答案，但卻苦于不能完整表達出來的現象。更有甚者計算結果出現“除不清”時就懷疑自己計算有錯誤。這都是不注重計算及其測量結果的評價帶來的惡果。

給孩子多大的空間，就是給物理發展多大的空間，我們要多和學生回顧那段科學歷史，多和學生體驗科學家的探究過程，多開展培養學生學習熱情的學科活動，引導他們在自然學科的浩瀚大海中遨游，使我們的孩子在學習物理的道路上得到長足的發展。endprint