高中物理習題教學對核心素養培養的思考

廖金海

【摘 要】本文論述運用習題教學鍛煉學生解決物理問題的思維方法，認為高中物理習題教學是培養學生核心素養的方法之一，能更好地培養學生的物理思維能力，使學生形成正確的物理思維模式，提升學生的核心素養。

【關鍵詞】高中物理 習題教學 核心素養

【中圖分類號】G 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2017）11B-0038-02

習題教學是高中物理的關鍵教學環節之一，是提升學生物理素養的重要手段。只有在適當習題訓練的過程中，學生才能從不同層面、不同角度逐漸加深對物理知識的理解和掌握。此外，習題教學也是培養學生創新思維，提高學生創新能力的重要途徑。通過習題教學可以激活學生思維，提高學生思維的獨特性、靈活性、全面性。可以說，習題教學對學生科學實踐素養、解決問題能力、探究學習素養、溝通能力等核心素養的提升具有重要意義。因此，我們有必要重視物理習題教學策略的研究，以提升高中物理習題教學的效果，培養學生的核心素養。在實際的習題教學中，教師應堅持以培養學生核心素養為目標，重視對學生的技能訓練，重視培養學生的學習興趣、探究能力、創新意識以及科學精神。筆者認為，高中物理習題教學可以從以下幾個方面入手培養學生的核心素養。

一、構建習題情境

物理習題通常是關于自然及人類生活、生產中存在的各種物理問題的理想化物理情境。在習題教學中，為了幫助學生更好地理解，教師可以借助物理實驗、圖片、視頻等方式模擬構建物理習題中的真實情境。在此過程中，學生將更好地掌握概括、分析、抽象、假設、類比、等效等科學探究方法。例如，在解決“噴泉頂物”的題目時，教師可以為學生演示“噴泉頂球”的實驗，模擬真實的物理情境，讓學生感受到習題情境的真實性。通過觀察實驗現象，如水流速度、橫截面積的變化等，區分真實情境與習題情境的不同，如，難以形成穩定的水流；水對乒乓球作用后，水沒有散開；乒乓球也很難穩定在同一高度。這使學生認識到習題與實際問題的區別，學會從實際物理問題中抽象出物理模型，靈活運用物理知識解決實際問題。

二、學會合理遷移

下面以一個實例來詮釋合理遷移的方法。

〖例 1〗如圖 1 所示，在平面 x0y 中，電場強度大小為 E 的勻強電場沿 y 軸負方向，一個質量為 m，帶電量為 +q 的帶電粒子由點 A 斜角射出，粒子運動軌跡上有兩點 B、C，已知 l0 是常數，忽略粒子受到的重力。求：①電場力在帶電粒子由 A 到 C 過程中對其所做的功；②粒子由 A 到 C 的時間；③經過 C 點時粒子的速率。

〖解析〗根據題目條件和圖示可知，帶電粒子的運動軌跡類似于斜拋運動，忽略重力的情況下，在勻強電場力作用下的粒子運動情況等同于粒子僅在重力作用下的運動情況，粒子做斜拋運動。處理斜拋運動的常用方法是將其拆分為兩個相互垂直的運動，分別進行單獨研究。因此，我們同樣可以將該方法遷移到本題，將粒子運動拆分為水平、豎直兩個方向的運動。粒子在水平方向上做勻速直線運動，在豎直方向上有沿 y 軸正方向的初速度，但它僅受沿 y 軸負方向的電場力作用，做加速度為 的上拋運動。

〖總結〗學生對電場力作用下的曲線運動不熟悉，因此，教師在習題講解過程中要引導學生將重力換成電場力，重力加速度換成電場力作用下的加速度，將斜拋運動的知識和處理方法遷移到本題中，學生就可以用自己熟悉的方法去解決比較生疏的問題。在理解問題情境的基礎上，聯系已學知識，將已熟練掌握的知識和方法遷移到新的問題中可以幫助學生順利地分析和解決陌生問題，從而拓展學生思維，培養學生的核心素養。

三、構建合理模型

解決物理問題的前提是先對物理過程進行全面了解和分析，利用草圖展示物理過程。換句話說，就是建立物理模型的過程。物理模型的種類很多，有條件模型、過程模型、實體模型，等等。教師在開展習題教學過程中，應注意引導學生掌握常見的物理模型，幫助學生學會建立物理模型，形成運用物理模型處理復雜物理問題的思維習慣，培養學生的物理學科核心素養。

〖例 2〗光滑地面上一個半徑為 R，質量為 m 的空心球，內部有一質量為 n、大小忽略不計的光滑小球 B（如圖 2 所示）。B 球在與 A 球圓心相同的高度釋放。請計算，當 B 球落到 A 球底部時，A 球向后移動的距離。

乍一看這個題目是關于變速機械運動的問題，但仔細分析就會發現，這個問題和人在船上走的問題類似，都可以用動量守恒定律來尋找答案。B 球落到底部時相對地面向前移動的距離為 S1，A 球向后移動的距離為 S2，則 S1+S2=R，依據動量守恒定律可知 mv1=nv2，則 。由此可見，通過構建合理模型可以快速找到解決問題的方法。

四、破除慣性思維

積累豐富的解題經驗固然能夠幫助我們加快解題速度，但如果思維受到慣性思維的影響，在解決新問題時就容易形成認識誤區。有時慣性思維對學生的不利影響是非常嚴重的，因此，教師在習題教學過程中，為了幫助學生突破思維慣性就需要從創新視角去啟發學生進行創新思維，跳出慣性思維模式，提出創造性的解題思路。

〖例 3〗長度足夠的光滑平行金屬軌道 MN、PQ，置于方向豎直向下的勻強磁場中，導電滑棒 ab 和 cd 的質量均為 m（如圖 3 所示），其中 ab 的初速度為 0，cd 初速度為 v0。試計算 ab 棒的末速度，整個過程中感生電流產生的熱量。endprint

當學生首次接觸這種問題時，常常會受到電磁學知識的局限，不知如何下手。這時，教師應引導學生跳出電磁學知識的慣性思維，換一個角度，從動量守恒定律及能的轉化來求解。如果在水平方向上除了兩物體的相互作用，不受其他外力作用，那么就可以將其作為完全非彈性碰撞來處理，這樣轉換思路就能找到解決問題的方法，得出答案。

五、訓練學生思維

學生的思維能力是物理核心素養的重要組成部分之一。在習題教學過程中，教師可利用一題多解、一題多變來訓練學生的思維，培養學生的科學思維能力。正所謂萬變不離其宗，只要學生掌握了正確的思維方法，不管題目如何變化都能應付自如。

首先，一題多解。它是指從不同角度，使用多種方法去解決一個物理問題，這樣可訓練學生的發散思維，引導學生進行科學探究。例如：

在桌子中央上有一個靜止圓盤，桌布一邊與桌子的邊重合，假設桌布與圓盤之間的動摩擦因數為 μ1，圓盤與桌面間的動摩擦因數為 μ2。如果快速以方向水平垂直于桌子邊的固定加速度 a 抽離桌布，請問加速度滿足什么條件才能確保圓盤不會從桌面掉下？

這道題目有十多種解法，涉及的知識面廣，需要學生具備靈活運用知識的能力。在講解習題時，教師可引導學生從不同角度去分析、思考，啟發學生尋找更多的解題思路，以找到最佳解法，從而培養學生的發散思維能力。

其次，一題多變。通過一題多變可以增加學生的思維深度，拓展學生的思維寬度，培養學生的創新思維。一題多變要求學生從不同角度去思考問題，在此過程中進一步加深對問題的認識。在教學中合理運用一題多變可以有效激發學生的探索欲。通過結合教材對原題目的表現形式、題目條件進行合理變化可以開闊學生的思路，培養學生的創新能力。

綜上所述，合理選擇適當的解題方法并靈活運用是解決物理問題基礎條件。是否能夠正確選擇方法來靈活解決物理問題取決于學生物理核心素養的高低。做物理習題是訓練學生運用物理知識解決物理問題的有效途徑，通過科學有效的習題教學，可以訓練學生的物理思維方法，提高其靈活運用物理知識解決問題的能力，培養學生的物理核心素養，從而促進物理課程目標的實現。

【參考文獻】

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（責編 盧建龍）endprint