习题教学应关注学生思维调控的训练

2011-01-25邹建平

物理通报 2011年11期

邹建平

(镇江第一中学江苏镇江 212016)

培养能力、发展智力是高中物理学习的首要任务；高考物理命题也以能力测试为主导.认知学习理论认为,思维能力是智力的核心,智力活动的主要动力是“同化”；学习是“反复的实践和经验的结果”.物理解题是思维作用于环境(题意),是学生最适合的“反复的实践和经验”,使物理知识、逻辑数学知识和社会经验知识在此融为一体.所以,习题教学成为巩固知识、深化理解、思维能力训练的主要阵地，是培养从形象思维到抽象思维的重要途径.解题过程是思维能力的反映和思维过程的展示,不是依样模仿.学生解题的思维一般过程如图1所示.

图1

那么在习题教学中如何有效提高学生的思维能力呢？根据笔者多年的教学实践，认为最有效的方法是加强学生思维调控的训练.

1 什么是思维调控

思维调控是对于所从事解题活动的自我意识、自我分析(评价)和自我调整.它是思维主体对自己认知过程的认知，是一种高层次的认知方式，常被称

为“元认知”，是促进解题顺利进行，影响解题成败的重要因素.具体说来,就是通过阅读题目,理解题意；在弄清题目所描述物理情境的情况下,仔细分析问题的性质,看它属于哪方面知识求解的范畴；并回忆自己的解题经验,思考以前是否见过类似的或情境不同但物理实质相同的问题；从一个图示、一个条件、一个经典题目的印象中获得启发进行联想；根据分析研究物理过程满足的条件，用公式表达出物理规律,在此过程中用“画一画、写一写”等形式调整可能有的解题思路,最后形成并找到了解决问题的方案.

2 如何进行思维调控

习题教学中教师要启发学生在解题时应经常自我发问，提出一连串与解题相关的问题，这些问题可概括为“WWH”，即“什么(What)”？在干什么或准备干什么；“为什么(Why)”？为什么要这样干；“怎么样(How)”？实际效果如何？这是进行或促进思维进行自我调控的最有效方法.如在审题环节，可以通过如下问题来强化审题中的自我意识和自我评估：“我是否充分地弄清了题意”？“我不看题目能大致地复述一下问题吗”？“还有哪些隐蔽的信息”？“能否建立一幅关于问题的物理图像”？“我所建立的图像是否清晰、正确”？“我还有哪些问题需要进一步弄清”？“我能看清问题的困难所在吗”？等.

3 如何培养学生思维调控的能力

3.1 明确思维调控的意义

让学生认识到，物理解题是一个有目的、有计划的认知活动，应当遵守一定的思维规则.解题中的每一步都有明确的指导思想和解题策略，即要问“WWH”问题.物理解题的目的不仅是获得一个正确的答案，更重要的是通过解题，展示思维过程，提高分析问题、解决问题的能力.通过思维调控能够从根本上提高分析问题和解决问题的能力.

3.2 教给学生思维调控的有关知识

(1)有关解题主体方面的知识——要学生认识自己的思维方式、特点、习惯、优势和不足等，有利于在解题中发挥优势，克服不足.

(2)有关解题要求方面的知识——例如让学生了解物理解题的规则，养成解题的良好习惯.

(3)有关解题策略方面的知识.关于方法、策略的意义及包含哪些内容的知识.如什么叫物理解题的微元法、反证法以及数形结合策略、问题转化策略等.例如微元法的解题策略：

1)选取“微元”，将瞬时变化问题转化为平均变化问题，避免直接求瞬时变化问题的困难；

2)利用数学“微积分”思想，将平均变化问题转化为瞬时变化问题.充分利用数学工具，既完成问题“转化”且保证所求问题的性质不变，又能简单地求得结果.

关于如何使用方法策略的知识(程序性知识)，包括用微元法的程序、注意点等.例如微元法的解题步骤.

1)确定研究对象，选取“微元”；

2)列出相关微元的方程；

3)对相关微元进行累积求和或求导.

关于为何、何时、何地使用方法、策略的知识(条件性知识)，如在什么情况下使用微元法，其中条件性知识与主题思维调控相关性最大.在处理非匀变速运动问题时，从对事物的极小部分(微元)分析入手，达到解决事物整体的方法.在使用微元法处理问题时，需将其分解为众多微小的“元过程”，而且每个“元过程”所遵循的规律是相同的.这样，只需分析这些“元过程”，然后再将“元过程”进行必要的累计求和等数学方法进而使问题解决.

3.3 从他控逐步过渡到自控

思维的自我调控是一个高层次的认知行为，对学生来说，有一个培养的过程.在习题教学中应先让教师进行外部调控，再逐步过渡到学生的自控.教师调控的基本方法是在学生的解题过程中，适时地向学生提出一些引导性问题.

3.4 通过发声思维加强训练——说题

发声思维就是借助语言将思维调控过程外显化；它是训练思维调控的重要手段.教师通过发声思维呈现自己在物理解题中的思维调控过程，向学生作“思维示范”，展示思维过程.这种“思维暴露”能使学生清晰、准确地认识和体会调控过程，减少模糊的认识和猜测.学生通过发声思维来练习思维调控的进程，既可使学生对自己的解题思维活动有清晰的自我意识，又可使教师对学生的思维调控过程进行监视、评估和指导.

4 思维调控的教学实践

解题前，指导教师应提示学生拿到题时,不要急于动手,先认真读题、审题,做到:一要搞清题意,对复杂题可采用分层解析法.二要弄清题目条件.不但要全面准确地审清题目所给明显条件,还要挖掘出题目中的隐含条件,明确解题依据；同时要去伪存真,识别多余条件,排除多余信息,以免误入“机关”,掉进“陷阱”.三要揭示题目关键,选好解题突破口.俗语说得好:“磨刀不误砍柴工”.搞好解题前审题联想,扫清解题障碍,明确解题思路,优化解题策略,能加快解题速度,提高解题的效率.

【例1】如图2所示水平放置的导体的电阻为R，R与两根光滑的平行金属导轨相连.导轨间距为L.其间有垂直导轨平面的、磁感应强度为B的匀强磁场.导轨上有一导体棒ab质量为m，电阻为r.突然给导体棒以初速度v0向右运动，求导体棒在整个运动过程中的总位移.

图2

解题思维过程

(1)读题，形成对物理过程的初步印象.

导轨—(之间接)电阻R—导体棒电阻r—匀强磁场，突然给导体棒有一个初速度v0—加速度—安培力变化.

目标：求整个运动过程的位移.

再读：发现导体棒不是匀速运动；没有运动时间.

(2)构思物理情境，弄清问题的物理实质，思考解决问题的方法.

本题描述一个导体棒受到瞬时初速度，由于导体棒具有初速度将做切割磁感线运动产生感应电流，导体棒受到安培阻力的作用，产生加速度.这是一道力和电磁的综合题，所以应从力学角度出发，结合安培力公式进行分析.

(3)选择解题的物理定理和规律

因为问题涉及力和加速度.故应当选用牛顿第二定律.运动过程中导体棒的速度、加速度、感应电流和安培力都在发生变化，但对导体棒某一瞬间用牛顿第二定律

导体棒在运动过程中受到安培力作用，导体棒做非匀减速运动.

(4)选择解题的方法.

导体棒做非匀减速运动，速度变小，安培力变小，减速时加速度大小也在变小.它们都在变化.这样无法用正常的办法来求出运动的位移；只有用微元法来进行处理.即在某一时刻取一个微元

(1)

(5)审视(1)式viΔt=Δxi，其中Δxi是元位移，则(1)式变为

(2)

审视(2)式，两边求和

故

(3)

审视(3)式，确定答案的合理性

小结：在处理非匀变速运动问题时，从对事物的极小部分(微元)分析入手，达到解决事物整体的方法. 在使用微元法处理问题时，需将其分解为众多微小的“元过程”，而且每个“元过程”所遵循的规律是相同的；这样，只需分析这些“元过程”，然后再将“元过程”进行必要的累计求和等数学方法进而使问题求解.在解题过程中，常常遇到非匀变速运动过程中求位移、电量、能量等问题；灵活运用微元的思想，可以更深刻的理解物理过程.