基于核心素養的高中生物理解題能力的培養

文 /金爾慈

引 言

高中物理是一門具有抽象性、復雜性、綜合性的學科。隨著物理學科核心素養的提出，高中物理學習要求越來越高，而教師應更加重視對學生物理解題能力的培養。學生只有具備較強的解題能力，才能高效地處理各種各樣的物理難題，學會舉一反三、融會貫通。然而，就當前高中物理教學而言，不少教師在培養學生物理解題能力的過程中出現了效率較低、效果較差等問題。這樣的教學問題得不到有效的處理，就不利于對學生解題能力的培養。筆者認為，物理教師應積極主動地面對解題教學中存在的種種問題，并分析問題產生的原因，對癥下藥，從而優化物理教學，有效提升學生的物理解題能力，促進學生物理學科核心素養的發展。

一、高中物理教學中培養學生解題能力的重要性

（一）促進物理學科核心素養的落地生根

如今，物理學科核心素養奏響了物理教學的主旋律。提升學生的物理學科核心素養是每位物理教師的責任與義務。無論“物理觀念”，還是“科學思維”，或者是“科學探究”，都會涉及問題的提出與解決。如果學生不具備較高的解題能力，那么他們就可能對各種各樣的物理難題產生極大的畏難情緒，并逐漸對物理學科失去探究興趣。然而，在高中物理教學中，教師若能夠利用行之有效的教學方法培養學生良好的解題能力，那么就能夠使學生游刃有余地處理各種物理難題，從而更加順利地獲得“物理觀念”“科學探究”“科學思維”等物理學科核心素養[1]。

（二）促進高中物理教學質量的提高

在推動教育現代化的背景下，提高教學質量成為廣大教師的共識。然而，教學質量的提高不是一蹴而就的，需要教師在日常教學過程中調動各種有助于提高教學質量的因素。解題能力是高中生應該具備的一種能力。在高中物理教學中，教師應該利用行之有效的教學方法，引導學生養成良好的解題習慣，樹立正確的解題意識，掌握有效的解題方法，從而促進學生解題能力的提升。而學生解題能力的提升，有利于學生提升解題的效率、速度及正確率，進而促進物理教學效率的提升及物理教學質量的提高。

二、高中物理教學存在的不足

培養學生的物理解題能力是高中物理教學目標之一。當具備了較強的解題能力后，學生能夠更加深入地探究物理本質，挖掘物理規律。然而，目前的高中物理教學存在如下不足：首先，不少教師過分關注學生的物理考試成績，忽視了對學生的物理學習過程的關注，更沒有主動地對學生的物理解題能力進行培養。其次，一些教師在物理解題教學中忽視對學生的引導啟發，直接把現成的解題思路甚至答案告訴學生，不利于學生解題能力的提升。與此同時，在基礎知識的鞏固、解題方法的傳授、解題思維的訓練等方面，一些物理教師并沒有給予充分重視，做得不夠到位。這些不足都直接阻礙了學生物理解題能力的有效培養與提升[2]。

三、高中物理教學中培養學生解題能力的策略

（一）回歸物理教材，夯實學生的物理基礎

“千里之行始于足下。”在培養學生物理解題能力的過程中，急功近利是不可取的，好高騖遠是行不通的。教師只有引導學生一步一個腳印地夯實物理學習基礎，才能夠真正地促進學生物理解題能力的提升。有鑒于此，在高中物理教學中，教師應該摒棄“空中建樓閣”這一不切實際的想法，并積極主動地引導學生腳踏實地地把物理基礎知識學好、學精、學透。物理教材是學生學習物理基礎知識的重要資源，在培養學生物理解題能力的過程中，教師如果脫離了物理教材，一味地搞“題海戰術”，讓學生做大量的難題、偏題、怪題，必然會產生適得其反的教學效果，不僅不能提升學生的解題能力，還會增加學生的物理學習負擔。因此，教師應該引導學生回歸物理教材，把基礎知識學扎實，掌握牢固。

例如，高中物理教材主要包含了如下模塊：（1）力學模塊（力與運動、牛頓運動定律、機械振動）；（2）熱學模塊（分子的運動論以及氣體）；（3）電磁學模塊（恒定電流、電磁場、電磁感應、交變電流、電磁波）；（4）光學模塊與原子核。在這些模塊中，力學、電磁學所占比重較大，是學生必須學好的內容。為了夯實學生的物理基礎，教師可以從如下幾個方面入手：第一，引導學生回顧教材內容，回顧結束后再對照教材，找出遺漏的地方。第二，引導學生根據所學知識，繪制有關各個模塊的思維導圖，建立知識框架，對所學知識形成立體化、網絡化、系統化的認識。第三，教材中的例題往往具有典型性、代表性，具有較高的學習價值。因此，教師可以引導學生反復做一做教材中的例題，并讓他們對出錯的地方進行改正，加強記憶。第四，引導學生把不同章節的物理基礎知識聯系起來，既要找出它們之間存在的差異性，也要找出它們之間存在的內在聯系，以便實現綜合性學習與全方位運用。

（二）授之以漁，使學生掌握有效的解題方法

若想培養學生良好的解題能力，就需要使學生掌握一定的解題方法。這樣一來，才能夠達到事半功倍的解題效果。在解決物理問題時，會用到各種各樣的方法，整體代換法有之，數形結合法有之，類比推理法有之，微元法有之。在高中物理教學中，教師把物理解題方法介紹給學生，有助于學生更深入地理解物理結論，提升學生解題的效率[3]。

以微元法在物理解題中的應用為例。與常規解題方法相比，利用微元法解決物理難題，有助于學生更加深入地剖析物理過程，提升解題效率。

例如，勻變速直線運動的位移時間公式是通過v-t圖像的面積結合速度時間公式推導出來的，然而，很多學生只是知道v-t圖線和t軸圍成的面積等于位移的結論，卻不清楚為什么這個面積就等于位移。那么在這里，教師可借助微元法讓學生理解得更到位。如圖1，我們可以把運動時間t分成n等分，每一等分的時間則為，當n趨近于無窮大時，Δt就趨于0，這時每一小段時間內的運動就都可以看作勻速直線運動，所以Δt時間內的小矩形圖像面積就是對應的位移，那么我們再把n段時間對應的所有小矩形面積加在一起就等于t時間內的總位移，也就是v-t圖線和t軸圍成的面積。同樣的微元法也可以幫助學生理解任何直線運動的v-t圖線和t軸圍成的面積都等于位移。

圖1

（三）善于啟發引導，訓練學生的物理解題思維

在高中物理教學中，教師常常會發現如下現象：不少學生在面對物理難題的時候愁眉莫展，無論如何，都找不到解題的切入口、突破口。一方面是由于這道題確實有難度；另一方面也說明了學生的解題思維比較僵化，不靈活。針對這一問題，教師在物理教學中應該加強對學生物理解題思維的訓練，使學生的思維得以靈活變通。一般而言，在解決物理問題時，常常會用到逆向思維、多向思維、類比思維、轉化思維等。

下面，以解題思維的巧妙轉化為例進行說明。如圖2所示，一個質量為4 kg的物體靜止在水平地面上，讓物體在隨位移均勻減小的水平推力F作用下開始運動，推力F隨位移x變化的關系（如圖3），已知物體由靜止運動3.2 m 時達到最大速度，（取g=10 m/s2），求：（1）物體與地面間的動摩擦因數μ；（2）物體運動的最大速度大小；（3）物體運動的總位移大小。

圖2

圖3

上述題目是高中物理功能關系中的一個教學實例，第一問可以利用牛頓第二定律的瞬時性分析得到拉力和阻力相等時速度最大，從而得到要求的摩擦因數μ。很多學生都知道（2）（3）兩問要用動能定理來求解，但是對于求拉力F做功，很多學生卻無從下手。此時，教師就需要引導學生進行解題思維的轉化，不能使學生依舊處于固定的思維模式中。首先，教師對學生說：“同學們，在解決第三問時，我發現大家都無從下手。在這道題目中，由于F是變力，所以我們不能直接使用公式W=Fxcosθ，那怎么辦呢？”此時此刻，學生沉默不語。接下來，教師繼續對學生進行引導和啟發，并說：“這時候我們可不可以進行一下適當的轉化呢？”一聽到“轉化”，不少學生恍然大悟，似乎有了靈感。于是，有的學生說：“利用轉化的思維方式，對位移進行無限細分，就能夠把變力做功轉化為無數段的恒力做功的問題了，從而得到F-x圖線的面積即為拉力F做的功。”聽完這名學生的發言后，其他學生也都豁然開朗了。由此可見，在高中物理解題教學中，教師通過耐心引導學生進行解題思維的轉化這一方式，幫助學生走出了解題過程中遇到的“死胡同”，使他們突破了物理難題。

（四）組建學習小組，搭建分享解題經驗的平臺

物理解題能力的培養并非一個人孤軍奮戰。教師除了引導、啟發、點撥外，還可以最大限度地調動學生的主觀能動性，發揮學生的主體作用。具體的做法就是組建物理學習小組，讓學生以小組為單位進行學習探究，合作解題。這樣的做法有如下好處：一方面，可以使同伴之間相互分享有效的解題經驗、良好的解題習慣及巧妙的解題思路；另一方面，還可以實現以優帶差、合作共贏的目標。鑒于此，高中物理教師應積極主動地組建物理學習小組，讓學生快速提升自身的解題能力。

例如，教師首先根據全班學生的學習能力、認知水平、性格特點等各種因素，對學生進行科學合理的分層，把他們分成物理學優生、物理中等生、物理后進生三個層次。其次，把三種不同學習層次的學生按著一定的比例，以交叉混合的方式分配到同一個小組內。這樣一來，每個物理學習小組既有學優生、中等生，又有后進生。那么后進生就可以獲得學優生的幫扶，從而及時解決物理問題。此外，大家還可以在小組內部相互分享物理解題經驗、解題技巧，這就實現了合作共贏，共同進步。

（五）透徹理解物理錯題，補齊解題方面的短板

從某種程度而言，錯題是一種珍貴的學習資源，它有效地反映了學生的學習短板。學生只有透徹理解了錯題，才能夠真正地促進解題能力的進一步提升。在高中物理教學中，教師應引導學生用好錯題資源，從而查缺補漏，進一步提升解題能力。

例如，針對物理錯題資源，教師應該引導學生做好如下幾個方面的工作：（1）分析出錯的原因，是粗心馬虎，還是基礎知識掌握不牢固；（2）對錯題進行總結，把做錯的物理題目認認真真地抄寫在錯題本上，并在題目下面分別附上錯誤的做題步驟與正確的做題步驟，形成一種對比效應；（3）尋找同類型的物理題目進行有針對性的練習，并不斷地反思總結，從而補齊自身在物理解題方面存在的短板，掃除解題能力提升的障礙。

結 語

在落實高中物理學科核心素養的背景下，培養學生的物理解題能力是必不可少的。只有有效地培養學生的物理解題能力，才能夠真正地推動物理學科核心素養的落地生根。在高中物理教學中，教師應回歸物理教材，夯實學生的物理基礎；通過循循善誘，引導學生正確地審題；通過授之以漁，使學生掌握解題方法；引入一題多解，激活學生的解題思維；設計小組合作的活動，促使學生相互分享解題思路；通過結成對子，實現以優帶差的目標；通過引導學生用好錯題資源，使學生在總結反思中補齊解題方面的短板，從而有效地培養學生的物理解題能力。