高中物理教学如何训练学生分析思考问题

张波

【摘要】高中物理教学常常遇到一些困难，学生没有形成分析思考问题的能力是造成困难的因素之一。以问题驱动的方式提问，坚持培养学生定性分析物理过程的能力，将物理问题数学化等方法渗透在平时物理教学中，帮助学生形成能力，本文做了一些简单的论述。

【关键词】物理教学；问题驱动；能力形成；独立思考

【中图分类号】G6337

【文献标识码】B

【文章编号】1671-8437（2017）18-0030-03

高中物理教学过程中，一线教师常常会遇到这样两种困惑：第一，很多物理问题和知识，学生上课能听懂，但是在课后作业和各种考试中往往又漏洞百出，似乎这种问题根本没有搞懂。第二，在课堂教学中，很多教师极力想将更多的知识和方法传递给学生，想使知识内容更丰富饱满，想将更多的物理思想传授给学生，但是往往限于课堂时间及学生水平参差不齐等原因，美好的愿望最終付之东流，不能有效实行或者说需要花更多的时间才能实现；即使这样的效果得以实现，效率也是很低的。学生不能有效的解答题目，根源还是在于没有理解物理规律的本质，不能独立地分析题目中的物理情景，不能将问题和解决问题的方法有效对应，也就是没有熟悉基本方法和没有形成基本能力。教师在课堂上训练学生的能力需要有重点、有计划地实施，需要高效的课堂来实施，并且需要一个长期的过程，不能急于求成，要眼光长远，有的放矢。点点滴滴，将有针对性的训练渗透到三年的课堂中去，就会看到学生的成长和进步。

1以问题驱动的方式对学生进行提问

高效的课堂一定会贯穿教师与学生之间的提问活动，如何才是高质量且有效的提问，是我们常常探究的问题。以问题驱动的方式进行全班或者个别提问是一种训练学生思维、形成分析思考问题能力的有效途径。

例1，月球质量是地球质量的181，月球半径是地球半径的14，如果以同一初速度在地球和月球上竖直上抛一物体，求：两者上升的最大高度之比。

这是一道《万有引力》章节中的典型题目，多数学生都能解决题目中的两个问题，但在课堂教学中如何通过问题驱动方式训练学生的思维呢？

要求解上升高度之比，需要找什么关系呢？通过运动学公式发现，需要找到地、月表面重力加速度之比就能解决。要求地月表面重力加速度之比，需要找什么关系呢？通过黄金代换公式发现，只要知道地、月质量之比和半径之比。这样通过问题驱动的方式进行引导，将未知的问题就引导到了已知的条件上。（见图1）

问题驱动方式进行课堂互动，可以将解决物理问题的的思路进行有效呈现，能将解决问题的思路清晰的呈现在学生面前，能锻炼学生独立思考和解决问题的能力。并且能将一个较难的问题进行有效分割，将难题、大题进行碎片化，就能循序渐进的训练学生的思维能力。问题驱动方式进行课堂互动，是一种可以常态化的课堂教学模式，绝大多数计算类型的物理问题都可以采用此方法，并且这种方式和课堂传统提问方式本身就是一脉相承的，只是它注重了学生思维的训练，锻炼了学生分析处理问题的能力。

2注重培养学生对复杂物理问题的定性分析

高中物理学习中会涉及到很多复杂运动过程的问题，例如滑块模板模型，带电粒子在电磁场中的运动，电磁感应与牛顿运动定律的结合，动量定理和动能定理结合问题等等，这些问题中会涉及到很多过程，过程与过程之间被一些物理量联系。要解决好这一问题，首先就是要学会对运动过程进行定性分析。这样的能力并非是一朝一夕能形成，这样就需要教师一定要在课堂上利用好这些问题，训练学生定性分析复杂运动的能力。

例2，如图2甲所示，水平地面上有一静止平板车，车上放一质量为m的物块，物块与平板车的动摩擦因数为02（设最大静摩擦等于滑动摩擦）。t=0时，车在外力作用下开始沿水平面做直线运动，其v-t图像如图2乙所示，已知t=12 s时，平板车停止运动，此后平板车始终静止。g取10 m/s 2，在运动过程中物块未从平板车上掉下。

（1）求t=3 s时物块的加速度；

（2）求t=8 s时物块的速度；

（3）若物块相对平板车的运动会留下痕迹，请求出物块整个运动过程中在平板车上留下的痕迹的长度；

此题的第（2）问，就是需要对运动过程进行定性分析的，0-6 s过程中物块向右做加速度为2 m/s2的匀加速直线运动，而平板车加速度为4 m/s2，t=6 s 后发生变化，平板车开始减速运动，但是此时平板车仍然比物块运动得快，所以物块继续加速，平板车继续减速；当二者共速后，物块就将减速运动，通过计算发现t=8 s时，二者刚好共速。

虽然这样的定性分析运动过程显得比较粗糙，但是这样的粗糙正是为了之后细致的定量计算做准备。对运动过程的定性分析，能锻炼学生分析思考问题的能力，让学生在解决复杂问题时不至于无从下手，不至于满脑浆糊不知所措。并且必要的定性分析，能发现运动过程中变化的节点，能为之后的定量计算扫除一些障碍。但是在平时的课堂教学中，讲评此类习题十分消耗时间，这就需要教师精心备课，精心组织语言，争取在课堂上以最高的效率讲评此类习题，坚持让学生进行定性分析训练。

3教会学生将物理情景数学化

以前常常听我的老师讲，“数学家不一定是物理学家，但是物理学家一定是数学家”这样一句话，当然这句话是否严密也不需要去考证，但是至少能说明一点就是物理与数学的联系是非常紧密的。高中物理教学中一些物理问题就需要借助数学的工具才能得以解决，比如借助辅助角公式求最值，利用均值不等式求最值，利用二次曲线交点找落点，利用三角函数解决机械振动和机械波问题等等。能将物理问题与数学结合，利用数学工具解决物理问题也是一种能力的体现。

例3，一探险队员在探险时遇到一山沟，山沟的一侧竖直，另一侧的坡面呈抛物线形状。此队员从山沟的竖直一侧，以速度v0沿水平方向跳向另一侧坡面。如图3所示，以沟底的O点为原点建立坐标系。已知山沟竖直一侧的高度为2 h，坡面的抛物线方程为y=12 hx2，探险队员的质量为m，视人为质点，忽略空气阻力，重力加速度为g。endprint

（1）求此人落到坡面时的动能；

（2）此人水平跳出的速度为多大时，他落在坡面时的动能最小？动能的最小值为多少？

解析：（1）设该队员在空中做平抛运动的时间为t，运动到另一坡面的落点坐标为（x，y），则有x=v0t，2h-y=12gt2，消去参数t，得到平抛运动抛物线方程 y=2h-gx2/2vo2

结合坡面方程：y=12hx2，根据机械能守恒，此人落到坡面的动能：

Ek=12mv20+mg（2h-y）

联立以上各式得：Ek=12m（v20+4g2h2v20+gh）

（2）把上式利用配方法变形Ek=12m（v20+gh-2ghv20+gh）2+32mgh

当式中的平方项为零时，即v0=gh，动能Ek最小。

最小的动能Ekmin=32mgh。

利用数学工具解决物理问题，需要学生有较强的数学能力和对物理问题本质较为深刻的理解。平时教学过程中需要多渗透这种物理与数学结合的思想方法，教会学生利用数学语言翻译物理问题，将数学学以致用。

4教会学生学以致用，用所学物理规律合理解释生活中的物理现象

理论知识掌握的最高层次就是应用，将理论成就转化为科技成果也是科学家所追求的。虽然给高中生谈科技成果转化可能有些不切实际，但是我们的教学一定要引导学生学会学以致用，用所学物理规律合理解释生活中的物理现象。第一，这样学生才会渐渐学会思考问题，在思考生活中物理现象的过程中，才会发现更多问题，才会有动力去解决问题，才会利用所学知识进行创新。第二，在尝试解释生活中物理现象时，需要有将实际现象抽象成物理模型的能力，并且这样的过程也是巩固、提升所学知识的一种有效方式。第三，我一直认为，只有加入了自己思考的过程才是真正有效的学习过程，这样的思考过程是非常宝贵的，而我们的学生似乎已经习惯了老师全盘讲解，如果有什么不懂，在不自己思考的情况下立即就问，这样的过程其实学生根本没有得到训练。就像一杯茶一样，第一次泡出的茶汤是最好喝的，越到后面泡的次数越多茶水就越淡。无效的询问越多，自然收获就越少。

曾经，有一位学生在学习《万有引力》一章的内容后，问我在宇宙空间站工作的宇航员能飘起来，是不是因为在太空中不受引力的作用的结果？显然，这位同学是没有深刻理解本章的知识。为了解决这位同学的疑惑，我给他提了几个问题：第一，宇航员在太空中真的就不受力吗？当时这个同学十分疑惑，他很不确定宇航员是否受力。我当时很肯定告诉他即使在太空中宇航员肯定受到地球的吸引力，因为万有引力定律告诉我们任何两个有质量的物体之间都有相互作用。第二，既然宇航员受力，那为什么宇航员没有落下反而飘起来喃？这个引力的效果到底是什么，请思考清楚以后来告诉我。第二天，他告诉我这个引力的效果全部用来改变宇航员的运动方向了，所以就没有这种“落下来”的效果。其实，通过这个过程，我相信这位同学对于匀速圆周运动、向心力等知识的理解又上升了一个层次。

其实，这其中的道理就像我们小时候学骑自行车一样，试问有谁是在父母的语言教授下学会骑自行车的？能学会自行车的同学，都是在不断尝试、不断摔倒，不断再站起来，最后在爸爸放手的那一刻学会了骑自行车。与学习一样，只有自己勇于尝试、独立思考才能有所收获。当然教师的教学过程中要多给学生引导，多给学生实例，给予学生适当的点拨和引领，学生才能真正的成长。

物理教学如何帮助学生学会分析思考问题，是一个很大的话题。其实每一位老师平时的教学都在渗透。以上提到的方法是我在平时的教育教学过程中坚持使用的方法，对学生能力的提高有切实的帮助，尤其是问题驱动和物理过程的定性分析的训练更是每堂课都在进行，学生的进步和成长是点点滴滴的，要想能力提升，坚持长期训练也是非常重要的環节。endprint