培养学生在物理学科中综合应用能力

吴建伟

对高中生来说,物理可能是大部分理科同学感到难学的科目,虽然在日常生活中的很多经验都与物理规律有关,但这些关联又往往是矛盾的,这就导致学习者感到难学。

要提高同学们的物理成绩,就必须从本质上培养学生分析和解决问题的实际能力。

面对一个物理问题,解答者总是在他们已有和能够达到的认识状态中,猜测或探索出一些概念、规律和方法,尝试在问题的目标和条件之间寻找联系。一旦确定某一或某些概念、规律和方法可能建立起这种联系时,便将其应用于求解这个问题,从而得到一个结果。然后将这一结果反馈检验,若结果是肯定的,则问题解决;若结果是否定的则进行矫正,即修改或重新猜测,搜索出新的概念、规律和方法,再次去求解。这是分析和解决物理问题的一般模式。

从分析和解决物理问题的模式中可以看出,分析和解决物理问题过程中包含着各种不同的活动,因此分析和解决物理问题的能力也是一种包罗广泛的能力。分析和解决物理问题能力主要包括如下几个要素:

一、识别和分析问题的能力

识别和分析问题的能力是指正确理解题意,善于发现问题中的隐含条件,恰当地选择研究对象,正确分析研究对象所受的外界影响及运动变化过程的能力。物理学不好的学生常常由于这一能力不强,找不出问题中的隐蔽条件、临界条件,或是不善于去分析物理过程,在具体问题面前不进行具体分析,而是乱套乱代公式,凭空想象解题,在解决问题的起始阶段就走向了歧途。

二、“问题原型”的衍生和再造能力

“问题原型”就是形成物理概念和原理时的原始材料、实验探究或验证的过程,以及为了掌握物理技能、方法时,学习过的典型例题。从本质上讲,解决实际问题时,我们首先都是在“问题原型”的启发下,进行思考和展开思路的;很多看似新的题型都是由我们所熟知的“问题原型”衍生或再造而成的。因此我们学习时,除了熟记公式以外,还应熟练掌握各种类型的“问题原型”,分析和解决物理问题能力强的学生,“问题原型”掌握一定比较丰富,且稳定性和可辨别性较强,同时“问题原型”的衍生和再造能力也一定较强。

三、选择解决问题策略的能力

选择解决问题策略的能力包括两个方面:一个方面是对问题的方向进行大致推测,并把将要采取的手段与问题的目标联系起来,对解决问题的可行性进行判断的能力,这方面的能力强,从一开始就能从客观上把握问题的整体,高瞻远瞩地看待以后的解题过程从而可以避免走弯路或减少不必要的失误;另一方面是选择合适的解题方法的能力,方法选得合适,不但使问题可以解决,而且能使问题的解决过程变得十分简捷,方法的选择也是极具有灵活性的。

四、运用数学解决物理问题的能力

运用数学解决物理问题的能力包括:①把物理问题转化为数学问题的能力。②运用数学进行推理计算的能力。③物理估算能力。在教学过程中,教师要有意识的培养学生这三方面的能力,才能将培养学生分析和解决问题的能力落到实处,减少教学的盲目性,才能有效地提高学生的物理成绩。所以在教学中就应该注重相应的教学策略。下面具体介绍四个基本要素培养的途径和方法:

1.读审物理问题

读,是读题目。拿到题目后,先整体后局部地阅读,对整个题目的概貌做到心中有数;审,是审条件和目标,弄清题目中给出的已知条件是什么,思考题目中隐含的已知条件是什么,明确题目应达到的目标是什么。读审实质上是寻找解题信息,形成问题解决出发点的过程。

在读审这一环节,不要急于猜测解答方向和盲目解题,一定要做到确切了解题意,特别要弄清题目中关键词语的涵义;要养成及时将所发现的信息尽可能用示意图展示出来的好习惯,将抽象思维转化为具体形象思维。

2.建构、丰富学生“问题原型”,并促进“问题原型”的迁移。

分析和解决物理问题的过程无外乎两种情形,一种是在原有原型的启发下,结合具体物理情景,在原有模式下分析和解决所面临的物理问题;另一种是没有现成的“问题原型”可以作为借鉴,需要自己重新构建解题模式,需要有更多的创新思维参与解题活动。

因此,在教学过程中,教师要帮助学生建构丰富的“问题原型”,并且要促使“问题原型”的迁移,

3.让学生形成直觉判别的习惯,养成经常总结反馈的习惯。

在教学过程中鼓励学生凭直觉大胆地进行猜测,先理出大致的总体的思路,在具体着手推理、运算。教师要不断地纠正学生的一些坏习惯:一拿到题目,匆匆读完题目后就进行具体的运算,只要方程能算出具体的数值就先算出来再说,解题时手忙脚乱,经常忙了很长时间后,才发觉是错的,由于考试时间有限,每道题目都算出几个得数,感觉每个题目都会点,就是不能得分。应该使学生养成这样的习惯:在弄清思路后,应用所学知识、原理、方法列出有效的物理方程,然后作出评价,判断所列方程是否正确,判断问题所包含的物理情景是否已经表达出来了,判断是否还有补充方程,最后才是具体运算。

4.培养学生数理结合意识,熟练使用常用的数学工具迅速估算的能力。

分析和解决物理问题的过程,就是应用所学物理知识和原理,将问题给出的物理情景,抽象或简化成各种概念模型和过程模型,用数学化的公式或方程表达出来,最后用数学知识解得结果。在教学过程中,培养学生的这种意识非常重要,很多学生只知道背公式、方程,解题时简单的套用公式,有时候问题解决了,也不知所以然,这次能得出结果,过一段时间再遇到同样类型题却不会做了。有了数理结合的意识,分析、思考问题会比较透彻,容易抓住问题的实质,能将解过的问题进行归纳总结,形成“问题原型”能够做到举一反三。

在教学过程中,教师要有意识地培养学生分析和解决问题的能力,教学生学会学习。很多问题一定要让学生亲自体验,教师绝不能什么都讲,但教师要具有高度的概括能力,将知识进行归纳总结,让学生对每种类型题都能进行思考。同时,教师在教学过程中要有意识培养学生读审物理问题和创设“问题原型”的能力。读审物理问题要在讲将解习题时带领学生分析题目中的关键词和句,创设“问题原型”要让学生在完成一种习题后,能自主改变题目条件或问题陈设出新的问题。只有在教学过程中不断训练,才能有效培养学生分析和解决问题的能力,才能消除学生怕学物理的心理,学生只有具备这些能力,才能喜欢物理,才能学好物理。