中美物理解題過程比對的啟迪

朱斌

【摘 要】作為一線初中物理教師，我一直在思考：物理作為初二的新增科目，是建立在學(xué)生具備了一定的數(shù)學(xué)能力和語文閱讀能力的基礎(chǔ)上才在初二開設(shè)的，為什么僅僅過了幾個(gè)月的時(shí)間就有學(xué)生學(xué)不好物理，甚至討厭物理呢。本文基于以上考慮，對比中美教材的差異，提出一些新的見解。這是一個(gè)一線物理教師的吶喊。

【關(guān)鍵詞】美國計(jì)算題；中國思維

偶然的機(jī)會(huì)翻開一份美國的高中教程，發(fā)現(xiàn)部分內(nèi)容和我們初中教材雷同，所以拜讀之后關(guān)于物理解答題的過程有了以下的一些思考。

這是一道中國的計(jì)算題及其解題過程：如右圖所示，電源電壓保持不變，R=15Ω，若在電路中再串聯(lián)一個(gè)阻值為60Ω的電阻，電流表的示數(shù)為0.2A。要使電流表的示數(shù)增大為1.2A，需在圖中如何連接電阻？阻值為多大？？

解：∵R、R■串聯(lián)∴R■=R+R■=15Ω+60Ω=75Ω∵I=U/R∴U■=I■R■=0.2A×75Ω=15V∵I=U/R∴I■=U/R■=15V/15Ω=1A∵I=I■+I■∴I■=I-I■=1.2A-1A=0.2A∴R■=U/I■=15V/0.2A=75Ω∴應(yīng)再并聯(lián)一個(gè)75Ω的電阻

接下來的一道題是美國的高中電學(xué)計(jì)算題：一個(gè)10.0Ω的電阻器與一個(gè)30.0V的電池相連，電路中的電流為多大？

1.分析概括問題：畫出包括電流、電流表和電阻器的電路圖，標(biāo)出電流方向

2.求解未知量

根據(jù)I=U/R=30.0v/10.0Ω=3.00A

3.驗(yàn)證答案

（1）驗(yàn)證單位是否正確？電流的單位是A

（2）數(shù)值是否合理？電壓相當(dāng)大，電阻較小，所以電流可達(dá)3.00A

很顯然，我們初中物理歐姆定律的學(xué)習(xí)難度要比美國高中的物理難度要大，因?yàn)槊绹倪@道計(jì)算題在我們教材中出現(xiàn)的方式大多是以填空題的模式出現(xiàn)（美國的計(jì)算題是告訴你公式的），（1）關(guān)于解題的必要步驟：我們初中物理在一開始計(jì)算時(shí)也是強(qiáng)調(diào)已知、求、解、答這樣的幾個(gè)步驟的，但是隨著計(jì)算的熟練程度增加，我們對這個(gè)過程逐漸削弱。但是美國的高中正在不折不扣的按照這個(gè)步驟在走，因?yàn)檫@個(gè)過程是學(xué)生思考的過程，將必要的思考過程記錄下來，既能激發(fā)學(xué)生的思維，又能在短時(shí)間內(nèi)將同學(xué)帶入創(chuàng)設(shè)好的物理情景。不但熟悉了幾個(gè)物理量的物理意義，還熟悉了物理量及其單位之間的有機(jī)聯(lián)系，更是完善了各思考階段的過程，既是發(fā)展學(xué)生思維能力的良好手段，也是培養(yǎng)學(xué)生思維能力的絕佳機(jī)遇。

（2）關(guān)于有效數(shù)字的問題：這個(gè)問題是物理和數(shù)學(xué)的一個(gè)重要區(qū)別，也是物理特有的特色，在物理學(xué)中每一個(gè)數(shù)字都是有特定意義的，比如數(shù)學(xué)中2cm只是代表長度，而物理中的2cm不僅僅只是長度，還代表了用分度值是1dm的刻度尺進(jìn)行測量所得到的結(jié)果。仔細(xì)觀察剛才的美國物理題，發(fā)現(xiàn)每個(gè)物理的數(shù)值都能直接目測出物理量的分度值，這和我們一直提倡的測量精神是一致的，反思我們的解題過程，就和這種精神嚴(yán)重背離，我們?yōu)榱送瓿晌锢矶鑫锢?，如果考你測量，而不是從“悟”到“理”，只有考測量時(shí)，會(huì)非常在意有效數(shù)字，而在計(jì)算時(shí)我們就會(huì)將有效數(shù)字拋到腦后，這就告訴我們，在整個(gè)教學(xué)過程中要將有效數(shù)字的學(xué)科精神貫徹到底。

（3）關(guān)于答案的驗(yàn)證：多年來我們習(xí)慣驗(yàn)證答案，很多時(shí)候躍入腦海的是將計(jì)算過程重新驗(yàn)算一次，像學(xué)數(shù)學(xué)一樣學(xué)物理，也像做數(shù)學(xué)題一樣做物理題，雖然我們在教學(xué)過程中也會(huì)提一下單位，但是我們更習(xí)慣在學(xué)生用錯(cuò)單位后用扣分的方法提醒學(xué)生。其實(shí)每一個(gè)學(xué)物理的人都知道：物理量是由兩部分組成的，一個(gè)是數(shù)值，一個(gè)是單位。這是物理與數(shù)學(xué)的最大區(qū)別，我們賦予每個(gè)物理量以生命，是我們引以為豪的事情。但像美國這樣，在計(jì)算過程中鄭重的去做尚屬首次，這也將物理的學(xué)科特色發(fā)揮的淋漓盡致。除了驗(yàn)證數(shù)值，還有就是關(guān)于數(shù)值的合理性的思考，充分體現(xiàn)了從物理到社會(huì)，從社會(huì)到生活，物理、社會(huì)、生活息息相關(guān)的理念，但在我們的學(xué)生中物理與生活相互整合的理念非常淡薄。比如有一道估算題：請你估算一下一個(gè)中學(xué)生上樓的功率：A：10W B：100W C：1000W D：10000W這道題的估算結(jié)果讓人大跌眼鏡，很多同學(xué)選擇了C，如果我們的學(xué)生也能對結(jié)果的合理性進(jìn)行評(píng)估，估計(jì)就不會(huì)出現(xiàn)上樓功率和電水壺或者空調(diào)功率一樣了，又或者其實(shí)學(xué)生對于功率沒有什么概念。

以上中美物理解題過程的比對給我們帶來什么樣的啟迪呢？

1.注重物理實(shí)驗(yàn)習(xí)慣的培養(yǎng)，物理是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科目，物理的學(xué)習(xí)活動(dòng)應(yīng)該是一個(gè)踴躍動(dòng)手，積極思考，手腦并用的學(xué)科活動(dòng)，在初中階段，作為啟蒙老師，我們要?jiǎng)?chuàng)造所有可能的機(jī)會(huì)，讓我們的學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室去發(fā)現(xiàn)問題，分析問題，解決問題，養(yǎng)成以實(shí)驗(yàn)去證明結(jié)論，以實(shí)驗(yàn)去質(zhì)疑結(jié)論，以實(shí)驗(yàn)去升華結(jié)論的習(xí)慣。

2.注重物理過程的理解和詮釋。物理是一門應(yīng)用學(xué)科，該學(xué)科不同于工具學(xué)科，在物理學(xué)習(xí)過程中，絕不要因?yàn)閿?shù)學(xué)運(yùn)算和語文理解能力的薄弱而使學(xué)生喪失學(xué)習(xí)物理的興趣。關(guān)注過程的理解和分析，如力學(xué)中注重受力分析，電學(xué)中注重電路圖的分析，電磁學(xué)中注重電與磁的有機(jī)聯(lián)系，熱學(xué)中注重能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移及其方向。我們只要把理解和詮釋物理過程作為“綱”，把握各部分知識(shí)內(nèi)涵作為“目”，就一定能做到“綱”為“目”張。

3.注重對于計(jì)算及測量結(jié)果的評(píng)價(jià)，物理的結(jié)果不僅僅只是數(shù)據(jù)，更是體現(xiàn)了一個(gè)物理量的價(jià)值。它同時(shí)也反映了物理的學(xué)科特色。在我們教學(xué)中經(jīng)常發(fā)現(xiàn)，我們學(xué)生做題不是缺公式，就是缺單位，甚至沒有數(shù)據(jù)代入的過程。雖然老師常教育學(xué)生說：“計(jì)算分三步：公式，代入和得數(shù)”。但是我們?nèi)狈τ?jì)算結(jié)果的評(píng)價(jià)，導(dǎo)致我們學(xué)生只顧結(jié)果、不顧過程。只注重形式不注重內(nèi)涵，、甚至出現(xiàn)通過思考想出答案，但卻苦于不能完整表達(dá)出來的現(xiàn)象。更有甚者計(jì)算結(jié)果出現(xiàn)“除不清”時(shí)就懷疑自己計(jì)算有錯(cuò)誤。這都是不注重計(jì)算及其測量結(jié)果的評(píng)價(jià)帶來的惡果。

給孩子多大的空間，就是給物理發(fā)展多大的空間，我們要多和學(xué)生回顧那段科學(xué)歷史，多和學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)家的探究過程，多開展培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情的學(xué)科活動(dòng)，引導(dǎo)他們在自然學(xué)科的浩瀚大海中遨游，使我們的孩子在學(xué)習(xí)物理的道路上得到長足的發(fā)展。endprint