易位解題助學生跨過“中等水平陷阱”

陳斌

培養學生物理學科核心素養，提高課堂教學效率，有賴于教師對學生學習過程的研究。只有深刻把握學生的學習過程，才能實施有效的教學策略，強化對物理概念的理解，提升對物理規律的應用水平，培養良好的物理思維習慣。學生精選例題，教師現場解答，回答學生提問。在這一過程中，教師將自己內隱的演繹能力、歸納能力、分析能力顯露出來，提供給學生學習、借鑒、評價的載體，促進學生學科素養的提升。

（1）原題 將一小球從地面上以6m／s的初速度豎直向上拋出，小球每次與水平地面碰撞過程中的動能損失均為碰前動能的n倍，小球拋出后運動的v-t圖像如圖所示。已知小球運動過程中受到的空氣阻力大小恒定，重力加速度大小為10m／s2，則n的值為（ ）

（2）審題本題求解小球與地面碰撞過程中的動能損失，需要找到碰撞的時刻，求解碰撞前后小球的動能或速度大小。空氣阻力大小恒定即是空氣阻力不可忽略，在分析小球的受力情況時必須考慮進去。題干中信息有限，更多的信息需要從圖像中去挖掘。v-t圖像中，00.5s內，小球的速度正向減小；0.5s至虛線時刻，小球的速度反向增加；因此在虛線時刻，小球的速度突變，這個時刻應是小球與地面碰撞的時刻。碰后小球的速度大小已知，為s，而其碰前的速度大小未知，因此需要通過圖像求得小球碰前速度大小。

小球初速度豎直向上，則v-t圖像取豎直向上為正方向，00.5s小球向上做勻減速直線運動，所受重力與空氣阻力均豎直向下，0.5s末速度減小為零，由圖像可求得上升過程中加速度的大小；0.5s至虛線時刻，小球向下做勻加速直線運動，所受空氣阻力與重力方向相反，加速度大小當可求出；上升與下降的高度相等，因此可以通過分析上升階段的運動求解下降階段的末速度大小。

（3）解題 上升階段，a1==12m／s2，又a1=g＋af，則摩擦力產生的加速度大小為af=2m／s2；因而，下降階段加速度大小為a2=g-af=8m／s2。上升與下降的高度相等，由x=v2／2a可得，則小球與地面碰前速度大小s，碰撞前后動能Ek1：Ek2=，則答案為B。

（4）總結題干中的信息量很少，更多的信息需要學生從圖像中去挖掘，將v-t圖像轉換為小球的運動過程，找到小球與地面的碰撞時刻。在考試所允許的短時間內完整解答，學生的能力水平要求較高。

若是按照規范的解題步驟，其解答過程如下。00.5s末小球第一次上升階段，由圖a1=Δv／Δt=12m／s2；上升的高度；由牛頓第二定律有mg＋Ff=ma1，解得Ff／m=2m／s2。下降階段，由牛頓第二定律有mg-Ff=ma2，解得a2=8m／s2。第一次下降過程，，解得。第一次落地前小球的動能，第一次與地面碰撞的過程中動能損失ΔEk=Ek1-。則n=ΔEk：Ek1=1：6。

以下兩張圖是統計本次考試所得的班級物理平均分與該小題的平均分。

對比兩幅圖可以發現，小題平均分并沒有隨著班級平均分的減小而一直遞減，而是先減小再增加，最后減小。對于中等水平的班級，此題的平均分反而低于中等偏下水平的班級，形成了“中等水平陷阱”。

結合平時的教學經驗與對數據的分析，形成這種現象的原因可解釋如下。高水平的學生能夠快速審題，分析v-t圖像，找準題目的切入點，列式求解得出最終結果。中等偏下水平的學生，能夠審題，知道題目所求，但短時間內并不能找到正確的方法求解答案。于是，這些學生結合對物理的一般認識進行推測：結合圖像，物體與地面碰撞不至于損失大部分動能，A和C正確的概率較小，那么就在B和D中選擇，正確率可達50%。

中等水平的學生在此題上明顯 吃虧。他們基礎扎實，審題清楚，但在關鍵點處理上能力欠缺，不能熟練運用相應的公式求解，無法得出正確的答案。然而，分析求解耗費學生較多精力，學生的思維已經局限在求而不解的狀態中脫離不開，他們也就無法在得不出答案的條件下結合圖像進行合理的推測，排除低概率選項，致使得分更低。

平時教學中，為了避免不顧及前提條件套用公式，引導學生對問題的正確分析，教師在講解習題時往往從基本的物理規律出發，一步步對問題進行分析求解，得出最終答案，形成規范的解題思路，對學生“不規范”的思路進行批評指正。規范的解題步驟是最通用的，但不一定是適合學生思維習慣的。常規的解題思路是教師經過處理之后呈現給學生的，符合計算題的答題規范。教師在此過程中對問題的思考、思路的探尋、過程的計算以及可能出現的失誤等是不為學生所知的，而這些卻是學生解題時容易出現的。教師的講解不能很好的契合學生的思路，學生的思路得不到教師的點撥，兩者漸行漸遠，不能達到很好的溝通。提倡素質教育，教師不必要將所有學生的思維統一到同一個方向上來，而應向學生展示核心素養的不同側面，讓學生學習和借鑒，發展各具特色的能力與思維。

拉近師生間思維的距離，需要改變課堂上一成不變的學生、教師評的模式，將某些課堂轉變為教師做、學生問的模式。其模式示意如下。

課前，學生集體討論選擇經典例題。例題難度中等，應能很好區分學生的能力水平，學生需要自行解答并記錄解題過程中遇到的問題。課上，教師現場發揮解答例題，解題過程中將自己的思路講解出來，在黑板上寫下運算過程，整理思路并寫出最終解題步驟。對于關鍵詞的理解、思路的突破、方法的采用、答題的書寫等問題，師生進行深入的探討交流。處于“中等水平陷阱”的學生更易從這個過程中找尋解決不同問題的方法，錘煉本領，進一步提升能力水平。

在此過程中，學生提供例題給教師，教師解題并演示給學生，形成一個小循環。學生的例題反映了其在學習中遇到需要解決的重難點內容，教師的解題過程體現了學好物理所需的核心素養，引導學生去培養，形成一個大循環。在這個過程中，學生的概念與教師的概念發生沖突，學生的思維與教師的思維產生碰撞，學生要經歷概念重建、方法提煉、思維深化等認知過程，進一步充實其原有的知識體系，促進對物理概念深層次的理解與運用。