由“解題”反觀“教學”

吳麗芳

摘要：學生解題時給出的答案實則是他們內在思維的一種呈現，同時也折射出新授課和習題課的教學效果。答案出錯，尤其是大部分學生都出現類似的錯誤，往往是教學過程出了問題。從一道擺球問題入手，剖析學生錯誤原因，發現教學可能存在的問題：新授課淺嘗輒止，導致思維定式;習題課簡單重復，導致思路僵化。思考完善教學的策略：新授課整體規劃，前后呼應;習題課變式訓練，舉一反三。

關鍵詞：初中物理擺球問題新授課習題課教學改進

學生解題時給出的答案實則是他們內在思維的一種呈現，同時也折射出新授課和習題課的教學效果。答案出錯，尤其是大部分學生都出現類似的錯誤，往往是教學過程出了問題。

一次考試中有這樣一道填空題：

如圖1所示，原長為L的彈簧上端固定，下端掛一個小球。從位置A處由靜止釋放小球（此時彈簧的長仍為L）。小球從位置A運動到最低位置B時，小球的動能，彈簧的彈性勢能，小球的機械能。（三空均選填“變大”“變小”或“不變”，整個過程不考慮空氣阻力和摩擦的影響。）

前兩空學生的正確率較高，但對于第三空，大部分學生都誤認為“小球的機械能不變”。他們可能是受題目中“整個過程不考慮空氣阻力和摩擦的影響”這一條件的影響，所以不假思索地認為“機械能守恒”。這么多學生出錯，必須從課堂教學中找原因。

一、從教學中找原因

（一）新授課淺嘗輒止，導致思維定式

心理學研究表明，人們普遍存在先入為主的心理傾向，即首先接受的信息在頭腦中作用最大，占據主導地位，并且容易對后續信息產生排斥作用。尤其是先前的思維活動在問題解決過程中取得成功經驗后，更容易形成一種固定的思路和習慣去考慮類似問題，表現為思維的趨向性和專注性，形成所謂的思維定式。在面對條件已發生改變的新問題時，有些學生仍沿用固定的思維方式，表現出思維慣性，就會使思維誤入歧途，偏離正確的解題方向。這在一定程度上阻礙了學生分析問題、解決問題能力的發展和提高。

這道題涉及的教材內容為蘇科版初中物理九年級上冊第十二章第一節《動能 勢能 機械能》的第二課時“動能和勢能的相互轉化”，教材設置的活動是“觀察擺球的動能和勢能的轉化”。新授課時，通過這一活動，學生能知道小球在擺動過程中動能和重力勢能在變化，在相互轉化，但對于相互轉化時機械能守恒的條件比較模糊，因為此時學生還未學習內能知識（“內能”在本章第二節學習，而“機械能與內能的轉化”在本章第四節學習），教師也未做深入解釋。即便在后續學習中，學生明白了擺球擺動幅度變小是“由于空氣阻力和摩擦的影響，導致機械能有一部分轉化為內能，總量減小” ，也不能說明學生真正理解了“不考慮空氣阻力”這一條件：一方面，不計空氣阻力是一種理想狀態，學生無法通過實驗來認識;另一方面，學生獲取知識、掌握規律僅僅是通過教師的口頭告知，自己并未深入思考過。因此，學生往往會在后續訓練中形成這樣先入為主的經驗：如果不計空氣阻力，那么小球（物體）機械能的總量不變。而這道題中的彈簧就是一個改變了的條件，學生往往會忽略這一情境的變化，依然將彈簧等同于不可伸長的繩子來思考問題，因此出現錯誤是必然的。

（二）習題課簡單重復，導致思路僵化

很多習題課的練習題目往往只是簡單重復，導致學生在學習中對概念的內涵和外延、原理的條件和結論未能深入理解。有些學生考慮問題就會表現出方式比較單一，不善于從不同角度全面思考，注意到了一方面，卻忽略了另一方面;或者因為所學知識的某一特征非常顯著，就此獲得了深刻的印象，而忽略了對其他特征的認識，導致思路僵化。

針對知識點“觀察擺球的動能和勢能的轉化”，教師為學生提供的習題一般只涉及一個能量轉化對象，如單擺、皮球、人造衛星等，學生就會因習題的簡單重復，而只記住“不計空氣阻力，機械能總量不變”。缺乏涉及兩個對象的裝置中能量轉化的研究，如“小球壓彈簧”“蹦極”“彈性繩拉小球”等的變式訓練，學生很難自主從“擺球”遷移到“彈性繩”——繩子沒有形變，所以不計空氣阻力時小球的機械能就是整個裝置的機械能;而當原來不可伸長的繩子變成彈簧后，小球的部分能量還要和彈簧的彈性勢能發生轉化。

二、回到教學中去完善

（一）新授課整體規劃，前后呼應

受已有知識的限制，學生不可能一下子掌握全部新的知識并理清思路，并且學習本來就是一個循序漸進的過程。因此，新授課教學，教師應該整體規劃，前后呼應，相機創設認知沖突，激活學生已有經驗，幫助他們突破思維定式。

對于單擺模型，學生初次接觸時還沒有學習內能知識，因此，對于小球擺動幅度變小只能設置懸念。學完“機械能與內能的轉化”后，再次呈現單擺問題時，學生便知道要將機械能和內能聯系在一起考慮了。可是如果教師就此止步，不再深入分析，學生的認識也就停下了。此時，教師應該適時拋出問題：“把普通繩子換成彈性繩或彈簧，小球的機械能如何變化？整個裝置的機械能又如何變化？”為學生創設認知沖突，幫助學生分析領悟“機械能不變的條件和對象”，發現正確的解題方法。

（二）習題課變式訓練，舉一反三

教學時間有限，讓學生盲目刷題，顯然是不可取的。因此，習題課教學所選題目應該具有針對性和代表性;評講時，還可以拓展延伸，以便學生舉一反三，從而“以不變應萬變”。

《動能 勢能 機械能》習題課，教師可出示如下例題，帶領學生一起深入分析：由圖2可知，皮球拋出反彈后最高點變低了，說明在動能和勢能的相互轉化中，由于空氣阻力和摩擦等的存在，機械能總量不守恒，逐步減小，故皮球在a、c兩點時，重力勢能相等，動能不相等。

例題小明在操場上將一皮球拋出，皮球被拋出后的運動軌跡如圖2所示，a、c兩點處于同一高度，則下列判斷正確的是（）

A. 皮球由a到b時，動能逐漸增大

B. 皮球在b處時，機械能最大

C. 皮球由c到d時，機械能一直減小

D. 皮球在a、c兩處時，動能相等

接著，出示如下變式題：

變式跳遠運動的幾個階段如圖3所示，以運動員為研究對象，下列說法正確的是（）

A. 在助跑階段，動能不變

B. 在起跳時，機械能最小

C. 在最高點時，動能最大

D. 從起跳到最高點的過程中，部分動能轉化為重力勢能

如此，提供遷移運用知識和方法解決問題的新情境，啟發學生獨立思考，并展開討論辨析和互相評價，豐富和完善解題思路。

參考文獻：

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[2] 吳志明.問題解決的思維障礙診斷與教學對策——以初中“機械效率”教學為例[J].物理教師，2016（3）.