基于物理思維能力培養(yǎng)的“題鏈”設(shè)計

孫慶成

摘 要：在專題教學(xué)中把培養(yǎng)和提高學(xué)生物理思維能力作為主要抓手，圍繞精心挑選的壓軸題，按照學(xué)生認(rèn)知水平和規(guī)律設(shè)計“題鏈”，使學(xué)生在解答“題鏈”的過程中逐步培養(yǎng)其物理思維，以提升物理思維能力來提升物理學(xué)業(yè)成績.

關(guān)鍵詞：物理思維；能力；“題鏈”；設(shè)計

《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)》（2011年版）指出：義務(wù)教育物理課程是一門注重實驗的自然科學(xué)基礎(chǔ)課程.此階段的物理課程應(yīng)注意讓學(xué)生經(jīng)歷實驗探究過程，學(xué)習(xí)科學(xué)知識和科學(xué)探究方法，提高分析問題和解決問題的能力.隨著新課改的推進(jìn)，對學(xué)生思維能力的考查逐漸成為中考的主要方向，因此在中考復(fù)習(xí)階段加強(qiáng)對學(xué)生物理思維能力的培養(yǎng)和提高顯得尤為重要.

在當(dāng)前初中物理教學(xué)實踐中，到了中考二輪專題復(fù)習(xí)階段和最后的綜合模擬沖刺階段，常常會出現(xiàn)兩個問題：1.許多教師擔(dān)心學(xué)生在中考中遇到?jīng)]做過的類型，到處收集所謂的好題、難題、壓軸題，通過鋪天蓋地多做題來達(dá)到“增加學(xué)生見識”和“熟能生巧”的目的，“寧可做過不可錯過”，以求“最好能在考試中碰到平時做過的題目”.在平時的一些考試中，由于命題者的精力和水平限制，試卷中陳題較多，“廣撒網(wǎng)”甚至押題確實有一定的效果，使一些 “嘗到甜頭”的教師誤以為這是教學(xué)成功的捷徑，更加迷信“題海戰(zhàn)術(shù)”.然而在中考中，能夠拉分的壓軸題都是命題組精心原創(chuàng)的新題，這種“廣種薄收”的方法幾乎沒有效果，反而大大加重了學(xué)生的負(fù)擔(dān)，做了許多無用功.2.在習(xí)題課上，教師通常會挑選一些往年中考“壓軸題”、“好題”作為例題評講，或者作為練習(xí)讓學(xué)生先做再課堂評析.這時會發(fā)現(xiàn)，由于題目難度過大，大多數(shù)學(xué)生都是“似懂非懂”，有的甚至“一竅不通”.即便是有些能聽懂的學(xué)生只要把題目改變一下往往又會做錯，為什么？因為，這是假懂.學(xué)生覺得題目難，本質(zhì)上是因為他們的思維能力沒有達(dá)到這個水平，教師的評講只是把這種解答方法強(qiáng)加于學(xué)生（灌輸），就像冬天有些體質(zhì)差的人得了重感冒去醫(yī)院掛水，表面上經(jīng)過治療病好了，但是體質(zhì)沒改善，下次照樣容易生病.同樣的道理，培養(yǎng)和提高學(xué)生的物理思維能力才是解決問題的根本.

筆者認(rèn)為，要想“減負(fù)增效”只有在教學(xué)中把培養(yǎng)和提高學(xué)生物理思維能力作為主要抓手，圍繞精心挑選的壓軸題，按照學(xué)生認(rèn)知水平和規(guī)律設(shè)計“題鏈”，使學(xué)生在解答“題鏈”的過程中逐步培養(yǎng)其物理思維，以提升物理思維能力來提升物理學(xué)業(yè)成績（以高能得高分）.現(xiàn)以2016年鎮(zhèn)江市物理中考最后一道壓軸題為例，談一談如何“基于物理思維能力培養(yǎng)”進(jìn)行“題鏈”的設(shè)計.

1 精心挑選“題核”

“題核”是指整個“題鏈”的核心，也就是通過這個“題鏈”的教與學(xué)，需要培養(yǎng)學(xué)生哪些物理思維能力？它的載體就是教師所精心挑選的“壓軸題”、“好題”.

（2016鎮(zhèn)江）張老師向同學(xué)們展示了一只具有高、低溫兩擋調(diào)節(jié)功能的自制電加熱器，并告知其內(nèi)部電路由電阻絲R1、R2和開關(guān)S1三個元件組成，兩根電阻絲允許通過的最大電流均為1A，R1=10Ω.在不拆解加熱器的情況下，小軍用圖1電路對其進(jìn)行探究：他先閉合S2，電流表的示數(shù)為0.24A；再閉合S1，電流表的示數(shù)變?yōu)?.84A，所用電源電壓為6V.

（1）電阻絲R2的阻值為Ω；

（2）若電源電壓可調(diào)，閉合S1和S2后，為保證電路安全，求此電加熱器允許消耗的最大電功率；

（3）張老師指導(dǎo)小軍僅利用原有元件對該電加熱器的內(nèi)部電路進(jìn)行改裝，要求改裝后的電加熱器須同時滿足下列兩個條件：

①具備高、低溫兩擋調(diào)節(jié)功能；

②在6V電源電壓下，用高溫?fù)踅o0.1kg的水加熱14min，可使水溫升高7.2℃.設(shè)電加熱器消耗的電能全部轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能.請在圖2虛線框中畫出內(nèi)部改裝電路圖，并通過計算說明.

2 要“剖題”

“剖題”就是教師把“壓軸題”進(jìn)行剖析.“剖題”分為兩步：首先是解題，教師要以學(xué)生的角度認(rèn)真審題和解答，在解題過程中尋找題目的難點所在，這也是學(xué)生思維能力不足之處.如上題的第（1）問，根據(jù)閱卷的情況來看學(xué)生的解法大致分為三種：

①由U=6V，I=0.24A可得此時電路等效電阻R=25Ω>R1，此時R有兩種可能：R=R1+R2，或R=R2；再由I′=0.84A可得此時電路等效電阻R′=7.14Ω

②首先由兩個電阻絲想到共有四種接入電路的方法：兩者串聯(lián)、并聯(lián)、單獨接入R1或R2，再由題意計算得到R=25Ω>R1和R′=7.14Ω

③由I=0.24A和I′=0.84A可得△I=0.6A，恰好單獨接入R1時I1=0.6A，可以猜想：第一次是單獨接入R2，第二次是兩者并聯(lián)，進(jìn)一步計算檢驗后確定猜想正確，可得R2=25Ω.

上題的第（2）問，首先根據(jù)電阻允許最大電流值1A，求出電源最大電壓上題的第（3）問，先求出教師在完成解題后，要揣摩學(xué)生為什么會這樣做？他是怎樣想到這樣的解法的？不會做的同學(xué)是卡在哪里？怎樣可以突破這個難點？

然后是“模擬命題”，教師要模擬命題者的思維，思考命題者為什么會這樣出題？在過去的同類題中通常是告知電壓、電阻值和電路圖，然后求解不同檔位的電功率.這樣的題目比比皆是，老師、學(xué)生都習(xí)以為常，形成思維定勢——好像電熱器就只能這樣考.但這道題就反過來，告知電源電壓、電流值和一個電阻，要求推理出電路連接情況.一正一反，結(jié)果這道題的中考得分率很低，說明多數(shù)學(xué)生的分析、推理、排除、計算能力還有欠缺，這些就是讓學(xué)生通過做這道題來培養(yǎng)和提升的思維能力，也就是“題核”.

3 設(shè)置“題頭”

“題頭”就是整個“題鏈”的開頭、起點.在確定“題核”后要根據(jù)學(xué)生現(xiàn)有的思維能力水平，選擇一個大多數(shù)學(xué)生能“上手”的同類題目作為“題頭”，從而引入整個“題鏈”的學(xué)習(xí).如上題可以選擇一個兩檔加熱器作為“題頭”，見下：

如圖4，電源電壓為6V，電熱絲R1=10Ω，R2=15Ω.求：

（1）當(dāng)S斷開時，電流表的示數(shù)和R2的發(fā)熱功率；

（2）當(dāng)S閉合時，電流表的示數(shù)和電路的總功率；

4 搭好“題階”

在設(shè)置好“題頭”之后，根據(jù)“題核”與“題頭”的思維跨度大小，在兩者之間再穿插進(jìn)若干個同類題作為“題階”，從而組成完整的“題鏈”，實現(xiàn)低起點、多臺階、高能力.如本“題鏈”就可以設(shè)置如下的“題階”：

“題階”1 如圖5是一種電熱水龍頭的電路簡圖.扇形開關(guān)S同時接觸兩個相鄰觸點，撥動S，控制流出的水為冷水、溫水或熱水.已知R1、R2是電熱絲，R2=55Ω，溫水檔的電功率是2.2kW.

（1）電熱絲R1的阻值.

（2）電熱絲R2工作時，R2消耗的電功率.

（3）S旋到熱水檔工作1h，電路消耗的電能.

“題階”2 如圖6所示，是某種飲水機(jī)的電路圖.飲水機(jī)上有“加熱”和“保溫”兩個擋位.（1）開關(guān)S接哪一檔（“1”或“2”）時為保溫檔，并說明理由.（2）在額定電壓下飲水機(jī)在“加熱”和“保溫”時，電路消耗的功率分別為500W、22W.求R1和R2的電阻.（不考慮溫度對電阻阻值的影響）（3）該飲水機(jī)額定電壓下“加熱”200s，剛好使0.8kg的水從65℃加熱到90℃，求飲水機(jī)“加熱”時的效率.

“題階”3 下表1為某電烤箱銘牌的部分參數(shù)（其中高溫檔的額定功率模糊不清），其簡化電路如圖7所示，R1、R2均為電熱絲（電阻不隨溫度變化），求：該電烤箱

（1）在低溫檔正常工作時的電流；

（2）中溫檔正常工作5min消耗的電能；

（3）在高溫檔正常工作時的額定功率.

“題階”4 把兩個分別標(biāo)有“6V 6W”和“9V 5.4W”的燈泡（設(shè)燈絲電阻均不變）串聯(lián)后接到電源上，要使兩燈都不被損壞，則電源的最大電壓應(yīng)為V，此時電路最大功率為W；若并聯(lián)到電源上，要使兩燈都不被損壞，則干路的最大電流應(yīng)為A. 此時電路最大功率為W.

“題階”1的設(shè)計意圖是：在“題頭”的基礎(chǔ)上進(jìn)一步練習(xí)“并聯(lián)/單獨接入”兩檔加熱類的計算；“題階”2的設(shè)計意圖是：練習(xí)“串聯(lián)/單獨接入”兩檔加熱類的計算，同時也練習(xí)了“加熱效率問題”；“題階”3的設(shè)計意圖是：將三檔綜合在一起加以練習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的綜合分析和推理能力，為解決“壓軸題”第（1）問和第（3）做準(zhǔn)備；“題階”4的設(shè)計意圖是：練習(xí)串聯(lián)和并聯(lián)電路的“安全問題”，為解決“壓軸題”第（2）問做準(zhǔn)備.

“題鏈”設(shè)計完成后，在實際教學(xué)中，要“先做后評”，盡可能放手讓學(xué)生互疑、互評、互助.教師要引導(dǎo)學(xué)生思考：如何審題？（你得到哪些信息？）；如何由現(xiàn)象找出物理本質(zhì)？（你是怎樣思考的？這是哪種類型的題目？）；如何運(yùn)用物理規(guī)律解決實際問題？（你打算用什么方法解決？有沒有更好的方法？）；同一類題有什么共同的方法？（通用的解法是什么？易混淆的題目有什么區(qū)別？）；如果你是命題者你將如何創(chuàng)新設(shè)計一個新題？（此類問題可能會發(fā)生怎樣的改變？改變后又怎樣解決？）.只有讓學(xué)生真正成為學(xué)習(xí)的主人，才能在“題鏈”的學(xué)習(xí)中不斷培養(yǎng)和提升自己的物理思維能力，實現(xiàn)對該類型問題的深度學(xué)習(xí)，最終實現(xiàn)高能高分.

參考文獻(xiàn)：

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