從一道物理題的解答談學生思維能力的培養

(安徽師范大學物理與電子信息學院，安徽 蕪湖 241000)

當前在物理教學中倡導“立足學生，促進學生全面而富有個性的發展”，階段性測驗作為評價學生的一種方式，其評價診斷功能不容忽視。好的測試題不僅能檢測學生的學習水平，更能反映學生在學習中的問題。筆者基于一道具有研究價值的測試題，根據測評統計情況，分析學生思維能力的現狀，并提出教學建議。試題選自蕪湖市2016—2017第二學期八年級期中物理試卷，測試對象為安徽師范大學附屬外國語學校八年級全體學生。

1 原題及參考答案

原題：證明在豎直方向將物體懸掛在彈簧測力計下靜止時，彈簧測力計的示數就等于物體所受重力的大小。

參考答案：物體所受重力和彈簧測力計對物體的拉力是一對平衡力，大小相等；彈簧測力計對物體的拉力和物體對彈簧測力計的拉力是一對相互作用力，大小相等；所以物體對彈簧測力計的拉力大小等于物體所受重力的大小。而彈簧測力計的示數就是物體對彈簧測力計的拉力大小，所以彈簧測力計的示數就等于物體所受重力大小。

2 試題分析

本題的創新之處在于它取自于課堂演示實驗：測量物體所受重力的大小，結合二力平衡、相互作用力的概念及其特征，突出對學生概念理解及其思維能力的考查。通過測驗，本題區分度D為0.8，依據艾貝爾的評價意見，區分度D在0.4以上為優秀。

3 學生答題現狀及存在的問題

圖1

經統計，全年級平均分2.82，難度為0.47。由于試題測試包含三個方面的知識，即二力平衡、相互作用力、二力平衡和相互作用力中各個力的大小數量關系，全年級學生0-2分、3-4分、5-6分的比例如圖1所示。

由圖1可知，分數區間在3-4分的人數多達47%，40%的學生處在0-2分數區間。由此可知，大部分學生在解答物理問題方面的思維能力存在較大的發展空間。

筆者針對每個分數區間選取部分具有代表性的學生答卷，分析其存在的問題。

5-6分數區間學生的代表性答案可以分為三類：① 純文字型：因為物體和彈簧測力計靜止，所以它們處于平衡態，所以重力和彈簧測力計向上的拉力是一對平衡力，它們大小相等。因為彈簧測力計受到向下的拉力和彈簧測力計對物體向上的拉力是相互作用力，所以它們大小相等。重力等于物體對彈簧測力計向下的拉力，而彈簧測力計向下的拉力等于彈簧測力計的示數，所以彈簧測力計的示數等于物體所受到的重力大小。② 簡化符號型：∵靜止，∴二力平衡，∴G=F拉。∵為一對相互作用力，∴F拉=F彈=F示。③ 結合圖像型：有學生答題時作出了圖像，在此筆者呈現了學生實際作答的情況(如圖2)。

圖2

3-4分數區間學生的代表性答案：因為靜止，所以物體受力平衡，所以物體受彈力與其自身重力相等，所以彈簧測力計示數等于物體重力。

0-2分數區間學生的代表性答案：物體懸掛在彈簧測力計下靜止，無其他外力，彈簧測力計的示數就等于物體所受重力的大小。

由此可知，5-6分數區間的學生對題目都有較好的情境把握，能夠全面地分析該情境中所包含的“二力平衡”和“相互作用力”知識。純文字型答題的學生敘述能力強，表達具有邏輯性。簡化符號型答題的學生對概念理解得透徹，能將物理概念的文字描述轉化為自己頭腦中的符號表示，從而將復雜的問題簡單化。結合圖像型答題的學生能通過題干描述的情境，將其形象化，呈現了直觀的分析依據。不同類型的答卷方法各有千秋，但何種答題方式更具形象化思維的特點，值得探討。

對于3-4分數區間的學生，基本上是因為只考慮到了題目情境中的“二力平衡”現象，卻忽略了“相互作用力”，從而想當然地認為彈簧測力計的示數就等于物體所受的重力。所以，此分數區間學生存在的問題是對物理情境分析不全面，即思維缺乏全面性。0-2分數區間的學生對題目情境的認識則明顯不足，對概念的理解不深入，而導致“只知彈簧測力計的示數等于物體重力的大小，卻不知緣由”的現象。

4 思考與討論

由上面對各個分數區間學生答卷存在問題的分析，值得我們思考的是：如何優化優秀學生思維加工能力?如何培養中等學生思維的全面性?如何培養學困生的概念理解和思維能力？

4.1 優秀答卷折射學生思維方法的培養傾向

雖然三類優秀答卷均說明這批學生對情境把握到位，有正確且全面的概念理解。但就效率而言，純文字型需花較長時間解答此題，而簡化符號型僅用一些必要的文字和物理表達式就足以說明問題。就說服力而言，結合圖像型在敘述問題時可充分運用圖像的直觀性，讓人有更形象的認識。由此可見，培養學生的物理思維能力，基于學生運用文字表述對問題加以概括，將物理問題符號化、圖像化，能“重新安排、組合已有的物理知識，創造出新的形象”。

4.2 答題錯因透露出學生思維能力的薄弱點

3-4分數區間學生在對情境中“相互作用力”欠考慮，說明一個物體上的兩個作用力容易被學生所考慮并分析，卻忽略了兩個物體上具有聯系的兩個作用力。在本題中具體表現為：學生想當然地認為彈簧測力計的示數就是物體拉彈簧測力計的拉力大小，卻忽略了其原因——相互作用力。因此，學生在學習力學當時，難以對物體進行全面的受力分析。針對這部分學生，既然其思維全面性不足，那就多讓學生對物體進行受力分析，在分析物體受力的過程中，考慮到情境中各個有關聯的作用力，防止對力的漏分析。

4.3 對學困生概念理解及思維能力培養的思考

0-2分數區間的學生對情境中包含的概念沒有清晰的理解，只是很模糊地認識到物體處于平衡態，卻不能思考到因為平衡，物體受到的拉力和物體所受的重力相等。因此，在測試之后，不能忽視這部分學生的學習狀況，這部分學生答不出此題，說明其概念理解不深刻，分析、解決問題的能力較弱。概念理解不深，就得強化學生對概念的理解，與培養3-6分數區間學生的思維能力一樣，加強他們的思維訓練，增進其對概念的理解。

[1] 中華人民共和國教育部.義務教育課程標準(2011年版)[M].北京：北京師范大學出版社,2012：33-35.

[2] 郭懷中.物理教學論[M].合肥：安徽人民出版社,2007：135.

[3] 田世昆,胡衛平.物理思維論[M].南寧:廣西教育出版社,1999:248.