精準(zhǔn)透視錯(cuò)題 催生核心素養(yǎng)①

丁楊泉 朱建武

(江蘇省如東縣馬塘中學(xué)，江蘇 南通 226401)

在高中物理教學(xué)中，教師總會(huì)發(fā)現(xiàn)一些錯(cuò)題，錯(cuò)題是指不符合簡(jiǎn)單、自洽原則的習(xí)題或試題。錯(cuò)題具有較強(qiáng)的隱蔽性，沒(méi)有一定的經(jīng)驗(yàn)積累，不經(jīng)深入地探討，一般難以看出癥結(jié)所在，錯(cuò)題中分析、解決問(wèn)題的思路方法會(huì)產(chǎn)生遷移、影響同類(lèi)問(wèn)題的處理。但錯(cuò)題也是很好的教學(xué)資源，教師不要談“錯(cuò)”色變，刻意回避或放棄，而應(yīng)理性對(duì)待，智慧處理。現(xiàn)以一道在高中物理教學(xué)中普遍使用的錯(cuò)題為例，通過(guò)三個(gè)層面深入挖掘和精準(zhǔn)透視錯(cuò)題的成因，促進(jìn)學(xué)生形成正確的物理觀念，掌握科學(xué)的思維方法，增強(qiáng)科學(xué)探究能力，培養(yǎng)批判精神和創(chuàng)新思維能力，從而有效培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)。

1 善解命題意圖，激揚(yáng)正面效用

錯(cuò)題應(yīng)為命題人粗心大意的產(chǎn)物，其根本原因是命題人在不知不覺(jué)中產(chǎn)生了主觀臆斷和想當(dāng)然。即使是錯(cuò)題的命題人，也有著良好的“初心”，誰(shuí)都不情愿煞費(fèi)苦心地編制出一道錯(cuò)題。在教學(xué)中，教師面對(duì)已經(jīng)確認(rèn)的錯(cuò)題，最好先沉住氣，要善意理解命題人的命題意圖和用心，進(jìn)而產(chǎn)生正面導(dǎo)向作用，現(xiàn)以一道高中物理教學(xué)中的錯(cuò)題為例來(lái)說(shuō)明。

原題：在平行于紙面內(nèi)(應(yīng)改為“在豎直平面內(nèi)”，否則備選項(xiàng)中“方向豎直向上”無(wú)從說(shuō)起)的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，有一電荷量為q(須補(bǔ)上“質(zhì)量為m”，備選項(xiàng)表達(dá)式中的物理量都應(yīng)為已知量)的帶正電粒子，僅在電場(chǎng)力作用下，粒子從電場(chǎng)中A點(diǎn)(宜補(bǔ)上“以水平向右的初速度”，使備選項(xiàng)中“方向斜向左下方”意義更明確)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，速度大小由2v0變?yōu)関0，粒子的初、末速度與AB連線(xiàn)的夾角均為30°，如圖1所示，已知A、B兩點(diǎn)間的距離為d，則該勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度( )。

圖1

物理命題中的表述應(yīng)該清楚、完整、明確，原題中幾處較明顯的瑕疵已被筆者修正，有的地方仍保留了其中的錯(cuò)誤表述。

師生討論解法：帶電粒子僅受勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)力作用，合力、加速度都為恒矢量，而粒子從A運(yùn)動(dòng)到B時(shí)速度方向發(fā)生了改變，故它必定做勻變速曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。因此采用運(yùn)動(dòng)合成與分解的方法，化曲為直、化繁為簡(jiǎn)，將該運(yùn)動(dòng)分解為在水平方向和豎直方向上的分運(yùn)動(dòng)。

學(xué)生通過(guò)以上討論，找出題中存在的瑕疵，強(qiáng)化了勻強(qiáng)電場(chǎng)中帶電粒子的運(yùn)動(dòng)求解方法，掌握了解題思路，提升了自主學(xué)習(xí)能力，有利于學(xué)生今后能夠觸類(lèi)旁通，正確分析并解決同類(lèi)或相似問(wèn)題。命題人的命題初衷和目標(biāo)顯而易見(jiàn)，經(jīng)過(guò)正面引導(dǎo)，錯(cuò)題對(duì)于學(xué)生掌握知識(shí)、提升能力也能發(fā)揮一定的作用。

2 引發(fā)求異思維，鼓勵(lì)大膽質(zhì)疑

在教學(xué)中為了引發(fā)學(xué)生進(jìn)一步深入思考，在思考與研究中發(fā)現(xiàn)題目的缺點(diǎn)和不足，在此基礎(chǔ)上引導(dǎo)學(xué)生糾錯(cuò)，讓學(xué)生的思維向高階思維發(fā)展。教師設(shè)計(jì)問(wèn)題，引發(fā)學(xué)生反思，換用不同的思路、方法解決問(wèn)題，在求異中發(fā)現(xiàn)矛盾，從而大膽質(zhì)疑，親歷主動(dòng)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)題的過(guò)程，提升學(xué)生的科學(xué)思維能力。

在題目解出之后，教師不經(jīng)意地提出問(wèn)題：題目中的帶電粒子僅受勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)力，為恒力，此力的方向可以確定嗎？可通過(guò)什么途徑來(lái)確定?

圖2

對(duì)完全相同的物理過(guò)程及已知條件，采用兩種不同的思路和方法，為何得出了不同的解題結(jié)果呢?

一石激起千層浪，矛盾結(jié)果促使學(xué)生的頭腦“風(fēng)暴”驟起。他們反復(fù)檢查和論證這兩種解題方法，一種方法運(yùn)用了運(yùn)動(dòng)分解，另一種方法運(yùn)用了恒力做功公式和動(dòng)能定理，可以確認(rèn)這兩種解題方法都沒(méi)有問(wèn)題，為何“異曲”不能“同工”？既然解題方法沒(méi)錯(cuò)，那問(wèn)題的根源究竟在哪？學(xué)生樂(lè)于求異思維，敢于質(zhì)疑，追根溯源，這是激勵(lì)他們靈活運(yùn)用物理原理和方法、勇于探究的良好開(kāi)端。

3 自主解決問(wèn)題，激發(fā)創(chuàng)新思維

發(fā)現(xiàn)問(wèn)題之后，教師要設(shè)法引導(dǎo)學(xué)生去尋找解決問(wèn)題的辦法，通過(guò)推理、論證題目錯(cuò)在何處、為何出錯(cuò)、如何糾錯(cuò)，激發(fā)學(xué)生敢于獨(dú)辟蹊徑解決問(wèn)題，訓(xùn)練了學(xué)生的創(chuàng)新思維，有效培養(yǎng)了學(xué)生的核心素養(yǎng)。

(1) 原因分析

學(xué)生甲的分析如下：粒子從A到B作勻變速曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，電場(chǎng)力F為恒力，且F與vB垂直，可以建立如圖3所示的直角坐標(biāo)系，A點(diǎn)在坐標(biāo)原點(diǎn)。粒子沿x軸正方向做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，其分速度vx=vAcos60°=v0，分位移xAB=v0t=dcos30°，推得：粒子沿y軸正方向做勻減速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，其初始分速度在B點(diǎn)的分速度vBy=0，分位移推得：顯然，兩個(gè)方向上的運(yùn)動(dòng)學(xué)推論自相矛盾，違背了自洽性原則，這表明原題設(shè)想的運(yùn)動(dòng)過(guò)程不可能真實(shí)發(fā)生，題目設(shè)計(jì)存在錯(cuò)誤。

圖3

(2) 問(wèn)題解決

找到了錯(cuò)誤之處和出錯(cuò)原因，還得設(shè)法糾正。

學(xué)生丙修正如下：不妨將原題修改為“粒子的初、末速度與AB連線(xiàn)的夾角分別為α和β，且α+β=60°”，原圖改為圖4。

圖4

4 結(jié)語(yǔ)

從課堂表現(xiàn)來(lái)看，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中常常會(huì)靈感爆發(fā)，各顯神通，有效激發(fā)了他們的學(xué)習(xí)熱情，提升了他們的創(chuàng)新思維能力。所以，在高中物理教學(xué)中要理性對(duì)待錯(cuò)題，做到精準(zhǔn)透視、智慧處理；真正用好錯(cuò)題，提高學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)。