由“解題”反觀“教學(xué)”

吳麗芳

摘要：學(xué)生解題時給出的答案實則是他們內(nèi)在思維的一種呈現(xiàn)，同時也折射出新授課和習(xí)題課的教學(xué)效果。答案出錯，尤其是大部分學(xué)生都出現(xiàn)類似的錯誤，往往是教學(xué)過程出了問題。從一道擺球問題入手，剖析學(xué)生錯誤原因，發(fā)現(xiàn)教學(xué)可能存在的問題：新授課淺嘗輒止，導(dǎo)致思維定式;習(xí)題課簡單重復(fù)，導(dǎo)致思路僵化。思考完善教學(xué)的策略：新授課整體規(guī)劃，前后呼應(yīng);習(xí)題課變式訓(xùn)練，舉一反三。

關(guān)鍵詞：初中物理擺球問題新授課習(xí)題課教學(xué)改進

學(xué)生解題時給出的答案實則是他們內(nèi)在思維的一種呈現(xiàn)，同時也折射出新授課和習(xí)題課的教學(xué)效果。答案出錯，尤其是大部分學(xué)生都出現(xiàn)類似的錯誤，往往是教學(xué)過程出了問題。

一次考試中有這樣一道填空題：

如圖1所示，原長為L的彈簧上端固定，下端掛一個小球。從位置A處由靜止釋放小球（此時彈簧的長仍為L）。小球從位置A運動到最低位置B時，小球的動能，彈簧的彈性勢能，小球的機械能。（三空均選填“變大”“變小”或“不變”，整個過程不考慮空氣阻力和摩擦的影響。）

前兩空學(xué)生的正確率較高，但對于第三空，大部分學(xué)生都誤認為“小球的機械能不變”。他們可能是受題目中“整個過程不考慮空氣阻力和摩擦的影響”這一條件的影響，所以不假思索地認為“機械能守恒”。這么多學(xué)生出錯，必須從課堂教學(xué)中找原因。

一、從教學(xué)中找原因

（一）新授課淺嘗輒止，導(dǎo)致思維定式

心理學(xué)研究表明，人們普遍存在先入為主的心理傾向，即首先接受的信息在頭腦中作用最大，占據(jù)主導(dǎo)地位，并且容易對后續(xù)信息產(chǎn)生排斥作用。尤其是先前的思維活動在問題解決過程中取得成功經(jīng)驗后，更容易形成一種固定的思路和習(xí)慣去考慮類似問題，表現(xiàn)為思維的趨向性和專注性，形成所謂的思維定式。在面對條件已發(fā)生改變的新問題時，有些學(xué)生仍沿用固定的思維方式，表現(xiàn)出思維慣性，就會使思維誤入歧途，偏離正確的解題方向。這在一定程度上阻礙了學(xué)生分析問題、解決問題能力的發(fā)展和提高。

這道題涉及的教材內(nèi)容為蘇科版初中物理九年級上冊第十二章第一節(jié)《動能 勢能 機械能》的第二課時“動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化”，教材設(shè)置的活動是“觀察擺球的動能和勢能的轉(zhuǎn)化”。新授課時，通過這一活動，學(xué)生能知道小球在擺動過程中動能和重力勢能在變化，在相互轉(zhuǎn)化，但對于相互轉(zhuǎn)化時機械能守恒的條件比較模糊，因為此時學(xué)生還未學(xué)習(xí)內(nèi)能知識（“內(nèi)能”在本章第二節(jié)學(xué)習(xí)，而“機械能與內(nèi)能的轉(zhuǎn)化”在本章第四節(jié)學(xué)習(xí)），教師也未做深入解釋。即便在后續(xù)學(xué)習(xí)中，學(xué)生明白了擺球擺動幅度變小是“由于空氣阻力和摩擦的影響，導(dǎo)致機械能有一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，總量減小” ，也不能說明學(xué)生真正理解了“不考慮空氣阻力”這一條件：一方面，不計空氣阻力是一種理想狀態(tài)，學(xué)生無法通過實驗來認識;另一方面，學(xué)生獲取知識、掌握規(guī)律僅僅是通過教師的口頭告知，自己并未深入思考過。因此，學(xué)生往往會在后續(xù)訓(xùn)練中形成這樣先入為主的經(jīng)驗：如果不計空氣阻力，那么小球（物體）機械能的總量不變。而這道題中的彈簧就是一個改變了的條件，學(xué)生往往會忽略這一情境的變化，依然將彈簧等同于不可伸長的繩子來思考問題，因此出現(xiàn)錯誤是必然的。

（二）習(xí)題課簡單重復(fù)，導(dǎo)致思路僵化

很多習(xí)題課的練習(xí)題目往往只是簡單重復(fù)，導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)中對概念的內(nèi)涵和外延、原理的條件和結(jié)論未能深入理解。有些學(xué)生考慮問題就會表現(xiàn)出方式比較單一，不善于從不同角度全面思考，注意到了一方面，卻忽略了另一方面;或者因為所學(xué)知識的某一特征非常顯著，就此獲得了深刻的印象，而忽略了對其他特征的認識，導(dǎo)致思路僵化。

針對知識點“觀察擺球的動能和勢能的轉(zhuǎn)化”，教師為學(xué)生提供的習(xí)題一般只涉及一個能量轉(zhuǎn)化對象，如單擺、皮球、人造衛(wèi)星等，學(xué)生就會因習(xí)題的簡單重復(fù)，而只記住“不計空氣阻力，機械能總量不變”。缺乏涉及兩個對象的裝置中能量轉(zhuǎn)化的研究，如“小球壓彈簧”“蹦極”“彈性繩拉小球”等的變式訓(xùn)練，學(xué)生很難自主從“擺球”遷移到“彈性繩”——繩子沒有形變，所以不計空氣阻力時小球的機械能就是整個裝置的機械能;而當原來不可伸長的繩子變成彈簧后，小球的部分能量還要和彈簧的彈性勢能發(fā)生轉(zhuǎn)化。

二、回到教學(xué)中去完善

（一）新授課整體規(guī)劃，前后呼應(yīng)

受已有知識的限制，學(xué)生不可能一下子掌握全部新的知識并理清思路，并且學(xué)習(xí)本來就是一個循序漸進的過程。因此，新授課教學(xué)，教師應(yīng)該整體規(guī)劃，前后呼應(yīng)，相機創(chuàng)設(shè)認知沖突，激活學(xué)生已有經(jīng)驗，幫助他們突破思維定式。

對于單擺模型，學(xué)生初次接觸時還沒有學(xué)習(xí)內(nèi)能知識，因此，對于小球擺動幅度變小只能設(shè)置懸念。學(xué)完“機械能與內(nèi)能的轉(zhuǎn)化”后，再次呈現(xiàn)單擺問題時，學(xué)生便知道要將機械能和內(nèi)能聯(lián)系在一起考慮了?？墒侨绻處熅痛酥共?，不再深入分析，學(xué)生的認識也就停下了。此時，教師應(yīng)該適時拋出問題：“把普通繩子換成彈性繩或彈簧，小球的機械能如何變化？整個裝置的機械能又如何變化？”為學(xué)生創(chuàng)設(shè)認知沖突，幫助學(xué)生分析領(lǐng)悟“機械能不變的條件和對象”，發(fā)現(xiàn)正確的解題方法。

（二）習(xí)題課變式訓(xùn)練，舉一反三

教學(xué)時間有限，讓學(xué)生盲目刷題，顯然是不可取的。因此，習(xí)題課教學(xué)所選題目應(yīng)該具有針對性和代表性;評講時，還可以拓展延伸，以便學(xué)生舉一反三，從而“以不變應(yīng)萬變”。

《動能 勢能 機械能》習(xí)題課，教師可出示如下例題，帶領(lǐng)學(xué)生一起深入分析：由圖2可知，皮球拋出反彈后最高點變低了，說明在動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化中，由于空氣阻力和摩擦等的存在，機械能總量不守恒，逐步減小，故皮球在a、c兩點時，重力勢能相等，動能不相等。

例題小明在操場上將一皮球拋出，皮球被拋出后的運動軌跡如圖2所示，a、c兩點處于同一高度，則下列判斷正確的是（）

A. 皮球由a到b時，動能逐漸增大

B. 皮球在b處時，機械能最大

C. 皮球由c到d時，機械能一直減小

D. 皮球在a、c兩處時，動能相等

接著，出示如下變式題：

變式跳遠運動的幾個階段如圖3所示，以運動員為研究對象，下列說法正確的是（）

A. 在助跑階段，動能不變

B. 在起跳時，機械能最小

C. 在最高點時，動能最大

D. 從起跳到最高點的過程中，部分動能轉(zhuǎn)化為重力勢能

如此，提供遷移運用知識和方法解決問題的新情境，啟發(fā)學(xué)生獨立思考，并展開討論辨析和互相評價，豐富和完善解題思路。

參考文獻：

[1] 蔡衛(wèi)東.南澳洲SAM課程“勻速圓周運動”實驗的分析與借鑒[J].中學(xué)物理教學(xué)參考，2014（6）.

[2] 吳志明.問題解決的思維障礙診斷與教學(xué)對策——以初中“機械效率”教學(xué)為例[J].物理教師，2016（3）.