从思维方法的学习到思维品质的提升——初中物理习题教学的案例分析

徐远飞

(江苏省南京市南化第二中学,江苏 南京 210044)

从思维方法的学习到思维品质的提升
——初中物理习题教学的案例分析

徐远飞

(江苏省南京市南化第二中学,江苏 南京 210044)

在初中物理习题教学中,有不少教师关注解题的思维方法,试图从思维方法角度来提升学生解题的能力,提高学生的思维能力.然而,学生在教师的这种“方法”引导之下,导致学生关注的是用什么“方法”获得了解题的成功,没有触及思维的本质.从核心素养的角度来讲,触及思维本质就需要在习题教学中从思维方法的学习向思维品质的提升转化,本文结合具体案例予以说明.

初中物理习题教学；思维方法;思维品质;案例分析

1 引言

笔者通过课堂观察与学生行为表现的分析发现：在初中物理习题教学中多数教师的处理方法是引领学生运用“简便”的方法，获得习题解答的成功,并冠以“思维能力”的培养.这会导致学生在教师的熏陶之下，走向了过度地关注解题方法的优劣,只会去套用曾经用过的解题方法,或通过一些非常规的技巧获得习题解答,而不是从分析习题的情境、条件与需求出发,难以提升思维品质，下面就一个典型案例分析来说明.

2 案例分析

2015年镇江市中考试题：小明用图1所示电路来测量小灯泡的电功率(部分实验器材的规格已标明).

图1

(1) 请用笔画线代替导线将图1中滑动变阻器连入电路，使之接入电路的阻值最大;

(2) 实验中,小明发现无论怎样调节滑动变阻器，两电表指针始终处于图2所示位置,则接线柱_________间(填接线柱的数字编号)出现了_________(选填“短路”或“断路”);

图2

(3) 故障排除后,小明从滑动变阻器接入电路阻值最大时开始记录数据,得到小灯泡U-I图像,如图3所示.则小灯泡的额定功率是_________W,所用滑动变阻器的规格是下列四个选项中的__________________(选填选项前字母);

A. 5Ω 2A__________________B. 15Ω 2A

C. 25Ω 2A_________D. 30Ω 2A

(4) 在某次调节中,滑动变阻器接入电路的阻值减小了ΔR1,小灯泡的阻值变化了ΔR2,则ΔR1_________ΔR2(选填“>”、“<”或“=”),你的理由是:_________.

2.1 基于特殊值的解答

试题(1)～(3)问的解答属于常规解答,此处不作分析.对于第(4)问的解答方法较多，在教学实践中,多数学生在教师指导之下,运用特殊值法获得习题的解答.

显然,这种解法是运用“特殊值”解答的思维方法,所获得的答案能够满足题设要求,也能够得到相应的分数,同时也使得解题具有一定的技巧性和趣味性.然而,从思维品质的角度来看,这种解法具有一定的合理的科学“投机性”,缺乏一般性、严谨性、逻辑性，也缺少灵活性、创造性.在正常教学过程,如果仅此而已是不符合能力培养要求的.

2.2 基于思维品质提升的习题教学

邵瑞珍教授在《教育心理学》一书中指出：思维品质主要包括思维的广阔性、思维的批判性、思维的深刻性、思维的灵活性和思维的敏捷性.就本案例第(4)问的教学而言,可以从思维的批判性、深刻性、灵活性角度加以培育与提升.

2.2.1 从思维的批判性角度分析

题设说到：在某次调节中，滑动变阻器接入电路的阻值减小了ΔR1,小灯泡的阻值变化了ΔR2，要求判断两者大小关系,题目提供的信息看上去比较少,且由于“某次调节”的不确定性,导致思维方向的无适性.从批判性思维角度来讲,既然对正确的结论无法把握,不妨先做一个假设,假设ΔR1=ΔR2,然后再去搜寻相应的依据.

批判性地思考:如果ΔR1=ΔR2,那么灯丝电阻增大的幅度和变阻器电阻减小的幅度相同,由两者的串联关系可知,电路中的总电阻将保持不变.因为电源电压恒定,由欧姆定律可以判断：电路中的电流大小不会发生变化.然而,从题中给出的U-I图像可知,灯丝中(即电路中)的电流是增大的,电路中的总电阻必然变小,由此判断电路总电阻变化量ΔR=R′-R<0.其中,调节前电路中总电阻R=R1+R2,调节后为R′=R1′+R2′.则ΔR=-ΔR1+ΔR2(考虑到灯丝电阻增大的过程,即电流增大,滑动变阻器接入电路的电阻是减小的,则ΔR1=R1-R1′,故代入负号),由此可见变阻器电阻变化ΔR1>ΔR2.

2.2.2 从思维的深刻性角度分析

本解答运用基本的物理规律与数学推演进行深刻分析,从而得到较为普遍的结论.这种严谨的演绎思维训练，对于提升学生的思维品质是极为有益的.

2.2.3 从思维的灵活性角度分析

思维的灵活性指在面对问题的时候能够敏捷地抓住一切能够指向问题解决的机会，表现在能够主动克服思维定势的影响,不墨守成规、因循守旧,机动灵活地从多角度、多层次去探求问题的解决方案.

试题提供了U-I图像,能否就图像进行思考而灵活地解决问题呢?

试题要求对滑动变阻接入电路的电阻变化量ΔR1与灯丝电阻变化量ΔR2大小进行比较,试题提供了灯丝电阻的伏安曲线,能否画出滑动变阻器接入电路的伏安曲线?如果能,图线如何?

根据串联电路中电流相等,且灯泡和变阻器上电压之和等于电源电压3V不变,可知U变=U-U灯,则可作出变阻器的U-I图像如图4所示，该图线以电压U中=1.5V这条水平线为对称轴.

图4

由于R=U/I，因此,任何一个工作状态的阻值可以用曲线上的点与坐标原点连线的斜率表示.例如,在图4中过原点作一直线与灯丝伏安曲线交于a、b(a为初始工作状态),发现b状态的灯丝工作电阻与a状态的工作电阻相等,显然这个过程中ΔR2=0,而对应的滑动变阻器的电阻变化量ΔR1不为零,可知ΔR1>ΔR2.当然,这也是运用特殊值来判断的，其他各点的情况利用两曲线的对称性同样可以判断出来.

[1] 邵瑞珍.教育心理学[M].上海:上海教育出版社,1983：76.

[2] 史献计.初中物理理解能力考查的实践与思考[J].教育与教学研究,2014，(5)：114-117.