新課程理念下培養學生物理問題解決能力

方福舉

摘 要：在課程改革背景下，強調基礎知識的靈活運用與遷移，突出了對能力的全面考查，注重將物理基礎知識與生產、生活和現實的應用相結合，特別對學生的解決問題能力有了更高的要求，而教師要通過基礎知識、方法教學，建立物理模型，加強圖象教學，注重物理過程分析，從而提高解決問題能力。

關鍵詞：基礎知識；基本方法；物理建模；圖象圖景；實驗教學

提高物理問題解決能力是物理學習的主要目標之一，然而，教學實踐表明，部分學生物理解題能力并不令人滿意，主要表現在以下幾個方面：同一類型的問題，稍做變換，卻不知如何解決；看問題，尤其是不熟悉的問題，不知從何處下手；解決問題過程中有時會生搬硬套或不會靈活應用知識，還有部分學生單獨各部分內容學得不錯，但在綜合性試題中卻難以勝任，學生中常有“一聽就懂，一做就錯”的感慨。這些現象說明學生沒有真正掌握解決物理問題的能力。那么在新改革形勢下，如何指導學生分析物理問題，培養提高解決問題能力呢？這就要求我們必須轉換教學觀念，教學方法的改革勢在必行，為此，我覺得應做如下幾點。

1 掌握必要的基礎知識和基本方法 ，提高物理問題解決能力

掌握必要的基礎知識和基本方法是解決物理問題的必要條件，否則，就會成為“無源之水，無本之木”。達爾文說過“最有價值的知識是關于方法的知識”，研究物理問題有哪些科學方法呢？主要有分析與綜合的方法、比較與分類的方法、抽象與概括的方法、科學推理等方法，在教學中應結合具體事例讓學生在實踐中去應用、體會、總結這些基本方法。比如：

例1 某同學質量為50kg，站在以1m/s2勻加速上升的電梯中，求人對電梯的壓力。

在與同學討論中，可歸納出用牛頓運動定律解題的一般方法：

（1）確定研究對象（對人）

（2）對人受力分析情況（如圖1所示）

（3）分析運動情況（畫出人的加速度、速度方向）

（4）取坐標、建立方程（先用字母式）

豎直： FN-mg=ma

（5）求解（代數法）

用牛頓第三定律說明壓力大小與方向

（6）判斷答案的合理性

掌握以上基本方法后，學生再遇到牛頓定律類似問題時，思維就有了一定的“方向”，就能提高分析和解決問題的能力。

同時，高中物理中用到許多的數學基本方法：函數法、微元法、比例法、極限法、矢量分析法、三角函數公式等。應用數學工具解決問題，是學習物理時最基本和重要的能力。

2 重視物理建模思維，提高物理問題解決能力

物理題目千變萬化，即使掌握了基本知識和基本方法，又如何確定用哪種方法解題呢？一些物理概念、現象、過程、規律和結構乃至物理習題都是在一定的物理模型上建立和設計的，學生能否根據題意建立正確的物理模型是學生解題的關鍵，這就需要把具體的物理問題抽象成“物理模型”，才能有效地確定用哪些方法解題。對基本的物理模型建立掌握好后，還要注意物理模型的變化，在變化中找本質。

例2 如圖2所示，靜止在光滑水平面上的小滑塊A和B，質量分別為2m 和m；現給小滑塊A水平向右的瞬間沖量，小滑塊向右運動與小滑塊B發生正碰，并粘在一起，恰好能通過半徑為R的半圓形光滑軌道最高點C，飛出后做平拋運動，重力加速度為g。求：

（1）小滑塊在最高點C的速度大小 ；

（2）小滑塊落地點到C點的水平距離。

本題第（2）問就考查平拋運動的物理模型，老師要培養學生掌握平拋運動物體的受力情況，初速度與力的夾角關系，運動速度的大小和方向變化情況，運動位移的變化情況，速度改變角的正切值與位移改變角正切值關系，水平方向運動和豎直方向運動的特點及公式化曲為直的方法。才能掌握平拋運動建模思維。

例3 （2017天津高考）如圖3所示，平面直角坐標系xOy中，第Ⅰ象限存在垂直于平面向里的勻強磁場，第Ⅲ象限存在沿y軸負方向的勻強電場，如圖所示。一帶負電的粒子從電場中的Q點以速度v0沿x軸正方向開始運動，Q點到y軸的距離為到x軸距離的2倍。粒子從坐標原點O離開電場進入磁場，最終從x軸上的P點射出磁場，P點到y軸距離與Q點到y軸距離相等。不計粒子重力，問：

粒子到達O點時速度的大小和方向。

解：在電場中，粒子做類平拋運動，設Q點到x軸的距離為L，到y軸的距離為2L，粒子的加速度為a，運動時間為t，有

本題第（1）問考查類平拋建模，但要明確改變合外力和加速度的大小和方向，不再是重力和重力加速度。可以延伸出許多變式題型。如斜面上的類平拋，水平面上的類平拋，電場中的類平拋，復合場中的類平拋，才能培養學生對物理建模深層次的認識，觸類旁通，抓住問題的本質特征，提高解決物理問題的能力。

3 加強圖象圖景教學，培養好的畫圖習慣，提高物理問題解決能力

蘇霍姆林斯基說過：“教會學生把應用題畫出來，其意在于保證由具體思維向抽象思維的過渡”，實際上，我們在黑板上給學生講解題目時，很自然地把示意圖畫在黑板上了，學生一看圖，題目已解決了大半，可問題是學生不具備這種看題畫圖的能力，因此，在平時教學中，一定要重視示意圖的畫法訓練。教師在講題、布置課堂練習和考查學生時，最好要求學生將文字題“翻譯”成圖形，建立正確的物理情景，同時還要重視課本插圖的觀察和思考，領會插圖的物理思想及反映的物理規律，更要注意培養學生根據題目學會審題畫圖、讀圖、把圖的信息與過程變化和狀態對應起來。

例4 一小車由靜止開始做勻變速運動，先勻加速運動了6s，又勻速運動了12s，再勻減速運動了8s后停止，它共前進了1200m，求它在整個運動過程中的最大速度vm。

[解析] 該問題可用運動學公式計算，但較為繁雜；若通過物理圖象、圖景創設，問題就變得簡單易懂。

此題可利用“作圖法”描繪出物理情景，如圖4，該圖形能所圍“面積”表示物體運動的位移，梯形的高即為最大速度vm，

實踐證明：加強圖象圖景教學，養成良好的畫圖習慣，有利于培養學生的形象思維和自覺思維，提高解決物理問題的能力。

4 注重實驗教學，提升實驗能力，提高物理問題解決能力

高考物理實驗題有力學和電學兩部分，分值15分。實驗能力是高考物理的能力要求，也是提高物理問題解決能力有效途徑。

老師上實驗課時經常存在幾個誤區：（1）以講實驗來代替做實驗；（2）以多媒體展示實驗來代替做實驗；（3）把學生分組實驗改為演示實驗；（4）老師越俎代庖替學生動手做實驗；（5）實驗過程缺乏學生的探究過程。所以平時要注重實驗教學，要發揮學生的主體地位，在實驗中要使學生多動手動腦。除了教材中的實驗外，老師還要注重實驗的改裝、實驗的拓展，去提高實驗能力。

例5 在用伏安法測某元件的伏安特性實驗中，小張同學將采集到的數據記錄在I-U坐標圖上（如圖5甲所示），請完成下列問題。

（1）請在圖5甲中繪出伏安特性曲線，并由此圖線得出該電阻的電阻值Rx= Ω。

（2）除了待測元件、導線和開關外，還有以下一些器材可供選擇：

A.電壓表V1（量程3V，內阻約30kΩ）

B.電壓表V2（量程15V，內阻約150kΩ）

C.電流表A1（量程0.6A，內阻約0.5Ω）

D.電流表A2（量程3mA，內阻約300Ω）

E.滑動變阻器R1（0～300Ω，額定電流0.5A）

F.滑動變阻器R2（0～50Ω，額定電流60mA）

G.滑動變阻器R3（0～10Ω，額定電流0.3A）

H.電源E1（電動勢為1.5V，內阻約為0.5Ω）

I.電源E2（電動勢為3.0V，內阻約為1.2Ω）

根據所繪的伏安特性曲線，為了調節方便，測量準確，實驗中應選用的器材是 （填器材前面的字母）。

（3）根據所選器材，按要求補充完善圖5乙所示實物連線，實驗前變阻器的滑片P應置于最 （填“左”或“右”）端。

本題要求學生掌握教材中描繪小燈泡伏安特性曲線實驗，測電阻的伏安法、滑動變阻器的限流式與分壓式接法。第（2）問很多學生選滑動變阻器G，正確答案選E。學生認為分壓式連接 滑動變阻器就應該選阻值小的。卻沒有考慮到電流條件限制。這種將已學知識應用到未知領域，不是生搬硬套，而是活學活用，提高物理問題解決能力。

總之，教師應深刻領會新課程改革所提出的新思想，新理念，創造性指導學生培養物理解題能力，使學生學會學習、學會思維，培養學生分析問題、解決問題的能力。