巧用稚化策略 誘發自主生成
——由一道例題的教學過程引發的思考

萬小建

（江陰市祝塘中學，江蘇 江陰 214415）

2019年出版的人教版高中物理第2冊第8章第3節“動能和動能定理”例題2是一道以現實生活生產為背景的多過程綜合類例題.例題情境緊密聯系生活實際，通過拉高重物，讓重物自由運動后夯實地面.例題的情境雖然在生活中也不常見了，但是通過學生的想象，可以讓學生感受到物理來源于生活，生活中處處有物理，讓學生認識“科學·技術·社會·環境”的關系，實現了物理例題的物理核心素養教育價值，對深化物理學科課程改革具有一定的示范性.［1］

1 例題導引

1.1 原題呈現

例1.人們有時用“打夯”的方式把松散的地面夯實（圖1）.設某次打夯符合以下模型：兩人同時通過繩子對重物各施加一個力，力的大小均為320 N，方向都與豎直方向成37°，重物離開地面30 cm后人停止施力，最后重物自由下落把地面砸深2 cm.已知重物的質量為50 kg，g取10 m／s2，cos 37°＝0.8，求：（1）重物剛落地時的速度是多大？（2）重物對地面的平均沖擊力是多大？［2］

圖1

1.2 例題特征分析

（1）例題情境真實.例題以現實生活生產為背景，設計了“打夯”的生活情境，從情境、問題、知識和方法等角度全面考查了受力分析、勻變速運動、牛頓運動定律、動能定理等基本知識和基本方法的應用.例題突出了物理思想、運動模型建構及研究過程選取的能力培養，能有效培養學生應用物理原理分析和解決生產生活實際問題的能力，提升學生的物理核心素養.

（2）解題方法多樣.① 動力學方法：可以對每一個過程用牛頓運動定律和運動學知識求解；也可以把外力撤去后重物落地的運動過程看作是一個向上的勻減速運動來用運動學知識求解.② 能量的方法：可以對每一個過程分別用動能定理求解；也可以將幾個運動過程或者整個運動過程作為研究對象用動能定理求解.

（3）學生應答困難.對于學業程度中等的高一學生，解決這類問題，通常存在以下困難：① 情境理解困難，例題描述的情境和運動沒有很好地解讀和理解.② 過程分析困難，重物由向上的勻加速直線運動、外力撤去后向上的勻減速直線運動、到達最高點后的自由落體運動以及落地后向下的勻減速直線運動4個過程組成，過程復雜性影響解題.③方法選擇困難，動力學方法和能量方法是本題可用的兩大求解方法，盡管教材例題里面已經直接給出了最具簡潔之美的解題過程，但選取怎樣的研究過程，對解題的繁簡程度影響巨大，是解答本題的關鍵.

1.3 引發的思考

如何使該例題的教學發揮更大的教育價值必然是教師思考的問題.筆者認為，在教學中讓學生應用知識基礎自主生成不同的解題方法與解題過程；幫助學生在嚴密地分析推理過程中感受到科學思維的快樂，增強學生學習物理的間接興趣.［3］讓學生在自主探究學習找到高效快捷解題方法的過程中獲得成就感，悄無聲息地培養學生的物理學科核心素養.

要發揮該例題的教學價值.教師引導的藝術在于稚化，揣摩學生的思維特點和思維狀態，把自己的思維稚化到學生的狀態.讓學生可能出現的情況在教師講解過程中發生，學生在批判、質疑教師解決問題的過程中實現自我生成.選取合適的解題方法，完善自己的思維，獲得成功探索的快樂，增強學習物理的興趣.

2 教學稚化的策略

稚化思維的一種方式，就是教師主動裝笨，有意識地將自己的思維退回到與學生相仿的思維態勢，把熟悉的當成陌生，把再次授課當成首次接觸，設身處地揣摩切合學生心態的一種教學藝術.教師把自己的思維稚化到和學生一樣的狀態，想學生所想，思學生所思，不冒進不激進，不越俎代庖包辦代替，以學生為主體，和學生一起共生共進，誘發學生自主生成.在教學中，教師要始終站在學生的立場，從學生的認知起點出發來改進教育教學方式，使得學生更愿意接受教師的觀點，能夠較為順利地理解物理知識，進而提高教學效果.［4］

2.1 裝笨擇繁，誘發學生簡化

在解答例題的第（1）小題時，教師引導學生自主審題，自由討論，通過受力分析得到重物的運動過程（如圖2所示）.學生在學習本章內容之前，一直是從運動學和動力學的角度來思考問題的，利用牛頓運動定律和運動學公式來解題，是學生的本能反應，習慣性的思維方式，是學生的拿手好戲.教師可以順著學生的思維方式，裝笨擇繁，展示思路1：選擇從動力學的角度來解題，對每一個過程列牛頓第二定律的方程和運動學v2－v02＝2ax的方程，再列一個位移關系方程，但由于A－B和B－C過程的加速度都是重力加速度g，不需要列牛頓第二定律的方程，所以，一共需要列5個方程.引導學生簡化.學生可能會展示思路2：A－B－C的過程是一個豎直上拋運動，可以整體看作一個向上的勻減速運動，只要列一個運動學v2－v02＝2ax的方程；再加上第一過程的方程，共列3個方程.教師繼續裝笨，提醒學生本節所學內容，引導學生轉換思維，思考有沒有另外的簡化方法？

圖2

在很多問題情景的解決過程中，由于學生的現有認知、思維能力、思維習慣等因素的影響，學生選取的方法并不是解決問題的最佳方案.教師不要越俎代庖，直接給予最優方法，而應該稚化自己的思維，分析學生解決此問題的能力情況，沿著學生的思路進行引導式教學，裝笨擇繁，誘發學生簡化，在解決問題的方法比較中，提升學生解決問題方法的選擇能力.

例2.如圖3所示，質量為M＝4.0 kg的足夠長薄木板自由地靜置在光滑水平地面上，質量m＝1.0 kg的小滑塊（可視為質點）以速度v0＝3.0 m／s從左端沖上木板，已知滑塊與木板間的動摩擦因數μ＝0.20，g取10 m／s2.求：運動狀態穩定后，滑塊在木板上滑行的距離.

圖3

解析：在學完“動量守恒定律”后的綜合訓練中，讓學生練習該題，學生受自己的解題經驗和解題習慣影響，一般都會選用牛頓第二定律和運動學公式來解題，解題過程如下.，所以，x＝1.8（m）.教師在教學的過程中裝笨擇繁，沿著學生的思路，展示如上方法，讓學生判斷是否正確，并請學生思考有沒有其他解題方法了？學生對以上解題思路和解題方法比較熟悉，都會認為正確.受前經驗的影響，很難想出新的解題方法.此時，教師和學生一起回顧物理學的三大解題方法，引導學生思考能不能用另外的兩大解題方法來解題，并嘗試如下.，所以，x＝1.8（m）.該方法所列方程數量和運算過程得到大大簡化，優勢明顯，學生在兩個方法的實踐和比較中得到能力提升.在物理的多物體、多過程問題中，很多時候都存在方法的選取問題，教師要稚化思維，分析學生的思維特點，順著學生的思維裝笨擇繁，引導學生優化解題方法，用更少的方程更少的運算達到解決問題的目的，提高方法運用和選擇的能力.

2.2 裝笨犯錯，誘發學生糾錯

思路2中對豎直上拋運動利用運動學公式列方程，很容易列錯.要求學生對運動學公式的矢量性有很好的理解.在教學中教師可以裝笨，展示豎直上拋過程中各種可能錯誤的運動學方程，誘發學生糾錯，讓學生在糾錯中提高對運動學公式矢量性的理解.

錯誤同真理的關系，就像睡夢同清醒的關系一樣；一個人從錯誤中醒來，就會以新的力量走向真理（歌德語）.學生在物理知識學習的過程中，會有各種各樣的錯誤產生；在利用物理知識解決實際問題的過程中，也會產生一些典型的錯誤.教師要稚化自己的思維，從學生的角度來思考物理本真和分析實際問題，從而發現學生可能產生的錯誤，在上課的時候，主動裝笨，故意犯錯，誘發學生糾錯，讓學生在糾錯中獲得成功的喜悅，促進學生自主生成，提升學生學習物理的興趣.

例3.一輛值勤的警車停在公路邊，當警員發現從他旁邊以10 m／s的速度勻速行駛的貨車嚴重超載時，決定前去追趕，經過5.5 s后警車發動起來，并以2.5 m／s2的加速度做勻加速運動，警車行駛的最大速度為25 m／s，問：（1）警車發動后要多長時間才能追上貨車？（2）在追上前，警車和貨車最遠相距多少？

解析：在學完“勻變速直線運動的研究”之后，讓學生練習這道題，學生受負遷移的作用，慣性思維，第（1）小題很容易做錯：設貨車速度為v1，警車加速度為a，發動后經過t時間追上，有，所以，t＝11.75 s.教師在教學中可以沿著學生的思維軌跡，裝笨犯錯，展示如上錯誤答案，讓學生判斷是否正確，判別錯誤的根源在哪里，學生在思辨的過程中進步，提升物理學科的核心素養，獲得學習物理的成就感.在物理學習的過程中，有很多這樣的例子，如：在問題解決的受力分析時少分析一個力，在列動能定理方程時少分析一個力做的功，將滑動摩擦力的大小直接認為是μmg等問題，學生的思維能力可以達到，但是，由于多方面的因素影響，學生又容易做錯.教師要稚化自己的思維，分析學生容易做錯的地方，主動裝笨犯錯，讓學生判別糾錯，學生在判別的過程中提升素養.

2.3 裝笨犯難，誘發學生爭論

在學習本章節內容之前，學生一直是從運動學和動力學的角度來分析問題的，是不能夠同時選取幾個運動過程作為一個整體的研究過程來列方程的，那在利用動能定理來列方程時可不可以選取幾個運動過程作為研究過程呢？應該選取怎樣的研究過程來列動能定理的方程呢？學生有分歧.此時，教師可以裝笨犯難，表示自己也不知道應該怎么選取研究過程，誘發學生爭論，在爭論中自主生成如下3個思路.思路3：從能量的視角來解題，對每一個過程用動能定理列方程，再找3個過程的位移關系，共列4個方程；思路4：A－B－C的過程是一個豎直上拋，可以直接用動能定理列方程，加上第一過程的動能定理方程，共列2個方程；思路5：選取O－A－B－C的整個過程為研究過程，運用動能定理列方程，只要列1個方程.學生通過爭論，得到了解題思路，掌握了利用動能定理解題的特點.

有些物理問題，學生由于理解不透徹，掌握不牢固，容易發生混淆，不知道應該怎么處理.教師可以稚化自己的思維，從學生立場來思考問題，分析學生可能出現的思維誤區和思維障礙，選擇裝笨犯難，誘發學生爭論，讓學生在爭論中明辨是非，加深理解，提高對物理問題的分析和處理能力.

例4.質量為M的木楔傾角為θ＝30°，在水平面上始終保持靜止；當將一質量為m的木塊放在木楔的斜面上并給木塊一個初速度時，木塊恰好勻速下滑；如果用沿與斜面也成θ＝30°角的力F拉木塊，如圖4所示，則木塊剛好勻速上滑，已知重力加速度為g，求：（1）拉力F的大小；（2）此時水平面對木楔的摩擦力和支持力的大小.

圖4

2.4 裝笨難斷，誘發同伴評判

本例題有5大解題思路，黑板上展示了5位學生的詳細解題過程，哪個是最佳的解題方案？教師可以裝笨，表示難以判斷，讓學生進行同伴評判，并講出評判的依據，進而得到思路5為最佳解題方案.該方案選取整個運動過程作為研究過程后，重力不做功，只有兩個人施加的拉力對重物做功，方程列得非常具有簡潔美，運算過程也大大簡化，將利用動能定理解題的優點體現得淋漓盡致，讓學生既體會到科學之美又感受到解題方法選取的重要性.

學生在處理物理問題的時候，經常會出現幾個不同思路和結論，這幾個思路和結論中可能只有一個正確，也可能都不正確，還有可能都正確但有一個是最佳的.這個時候，教師可以選擇裝笨，表示好像都有道理（或都沒有道理），難以決斷，誘發學生同伴評判，讓同伴講解評判的依據.同伴間的思維特點都是差不多的，同伴的評判往往更切合學生的實際情況，更能夠解決學生的困惑.

例5.如圖5所示，空間存在水平方向的勻強電場E＝2.0×104N／C，在A處有一個質量為0.3 kg的質點，所帶電荷量為q＝＋2.0×10－4C，用一不可伸長的絕緣細線將質點與固定點O連接（AO與電場線平行）此時細線恰好伸直，已知細線長為L＝0.6 m.現讓該質點在A處靜止釋放，重力加速度g＝10 m／s2，求：（1）質點第1次到達O點正下方時的速度大小v1；（2）質點第1次到達O點正下方時增加的機械能ΔE；（3）質點第1次到達O點左方等高處時，絕緣細線的拉力大小.

圖5

解析：在學完“靜電場中的能量”后，讓學生練習該題，有學生認為質點從靜止開始做圓周運動到達O點正下方；也有學生認為質點做與水平方向AO成37°角斜向左下方初速度為0的勻加速直線運動.教師裝笨難斷，讓同伴進行評判，并講出評判對錯的依據，進而明晰對錯，理解事物運動的本質.在物理教學的過程中，經常會出現幾種結果的情況，如：重的物體和輕的物體哪個下落得快？當兩個點電荷靠得很近時庫侖力會達到無窮大嗎？用一個非常大的力推動物體加速很長時間后，物體的速度可能會大于3×108m／s（超光速）？這些問題不是很難，但是涉及到對物理學本質的理解，學生出現不同結論后，教師選擇裝笨難斷，引導學生同伴評判，在評判中提升對科學本質的理解.

3 結語

人教版高中物理“動能和動能定理”例題2充分展示了教學是一門“慢”的藝術.教師在教學中要稚化自己的思維，分析學生的思維特點和思維狀態，基于學生立場，善于裝笨，誘發學生自主生成，讓學生成為學習、糾錯和評判的主體，提升學生的物理學科核心素養.