由一综合题引发的物理科学思维培养尝试

何艳

摘 要：在新一轮高中课改中，提升学生学科核心素养成为中学物理教学的核心任务。物理核心素养的培养包括科学思维的培养。物理习题教学是培养学生科学思维的一个非常重要的途径。通过综合题的分解与解决，就如何培养学生物理思维做了一定的初探。

关键词：物理;科学思维;综合题解析

【中图分类号】G【文献标识码】B【文章编号】1008-1216（2018）10B-0107-02

2017年版《普通高中物理课程标准》（以下简称课标）提出了物理核心素养这个课程目标。在新一轮的高中课程改革中，“核心素养”成为课改和教改的方向。物理学科核心素养主要包括“物理观念”“科学思维”“科学探究”“科学态度与责任”四个方面。“科学思維”中“对客观事物的本质属性，内在规律及相互联系的认识方式”“对构建物理模型的抽象概括过程”是要求学生学会从物理学的视角发现问题和分析问题; “分析综合、推理论证等方法在科学领域的具体运用”则是对培养学生解决问题能力方面提出了新要求。科学的进步、社会的发展就是在发现问题、解决问题的过程中不断进行的。高中阶段的学生，尽管已经具备了一些初步的发现问题、解决问题的能力，但与课标提出的让学生能运用科学思维方法，从定性和定量两个方面对相关问题进行科学推理、找出规律、形成结论的要求仍相差甚远。因此，教师在高中物理教学中如何培养学生的科学思维呢？

一、综合题解题教学的重要性

学生是学习的主体， 课标中提出“引导学生自主学习”，即教师在平时的物理教学过程中需引导学生，逐步培养学生的自主探究、自主学习、自我解决问题的能力。作为一名物理教师，可以通过多样化的教学方式，在不同的教学环节中培养学生的物理思维。

爱因斯坦说过：“提出问题往往比解决问题更重要。”不能发现问题也就无从培养思维。在物理教学中，编设的题目不是为培养解题熟练工，而是创设情境帮助学生发现问题，促使学生在解决问题的过程中分析研究，体验物理思想，培养物理思维。因此，习题教学是物理教学中提高学生思维能力非常重要的环节之一，通过解题能有效培养学生发现问题、解决问题的能力和逻辑思维。笔者认为，综合题的解题过程最能培养学生物理思维。综合题涉及内容多，信息量大，关联知识多，通过综合题，可以培养学生对客观事物的本质属性、内在规律及相互联系的认识方式;可以培养学生分析综合、推理论证的能力;还可以培养学生在解决问题的过程中对所得到的结论提出质疑、检验和修正的能力，从而培养其提出创造性见解的能力和品格。学生在高一、高二完成必修和选修模块学习之后，高三便进入了综合复习阶段，通过综合题解析，学生的物理思维能得到迅速提升。

二、 综合题解题教学的实例分析

在高三的二轮复习中，笔者针对通过综合题的分解与解决来培养学生物理思维做了一定的初探。下面以一节习题课为例，分享关于通过“综合题的分解与解决”来落实学生科学思维培养的尝试与思考。

（一）教学活动

1.抛砖引玉，通过学生分析并解答两个基本题得出物理习题的基本解题方法。

例1.如图1所示，一个动能为EK的带电粒子，垂直于电场线方向飞入平行板电容器，飞出电容器时动能为2EK，如果使这个带电粒子的初速度变为原来的两倍，那么它飞出电容器时的动能变为（    ）

A.8EK       B.5EK         C.4.25EK        D.4EK

例2.如图2所示，电子在电势差为U1的加速电场中由静止开始运动，然后射入电势差为U2的两平行极板间的电场中，入射方向跟极板平行。整个装置处于真空中。重力可忽略，在满足电子能输出平行板区的条件下，下列四种情况中，一定能使电子的偏转角θ变大的是（    ）

A. U1变大 ，U2变大             B. U1变小 ，U2变大

C. U1变大 ，U2变小             D. U1变小 ，U2变小

学生总结解题思路：

2.通过两个基本题找到基本解题方法之后，笔者紧接着抛出这样一个综合题。

例3.如图3所示，两平行金属板A、B长8cm，两板间距离d=8cm ，A板比B板电势高300V。一带正电的粒子电荷量，沿电场中心线RO垂直飞入电场，初速度。粒子飞出平行板电场后经过界面MN、PS间的无电场区域后进入固定在O点的点电荷Q形成的电场区域，（设界面PS右边点电荷的电场分布不受界面的影响）。已知两界面MN、PS相距为12cm，D是中心线RO与界面PS的交点，O在中心线上，距离界面PS为9cm，粒子穿过界面PS最后垂直打在放置于中心线上的荧光屏bc上。（静电力常量k=9.0×109N·m2/c2）求：（1）粒子穿过界面MN时偏离中心线RO的距离多远？到达界面PS时里离D点多远？（在图上粗略画出粒子运动的轨迹。）

此综合题，阅读量大，过程较多。在一般情况下，学生解题的预见力较差，一遇综合题，畏难畏烦，不敢做，不愿做。教师引导学生用逻辑的力量思考如何通过分解来化繁为简。

具体如下：

过程分解一：

如图4所示，已知条件不变，带电粒子沿电场中心线RO垂直飞入电场，求飞出平行板电场时速度的方向。

为化解难度引导学生通过加问来思考，围绕中心问题，层层推进，环环相扣，通过引导学生对自己提问“为什么”的逻辑推理来找出解决问题的层次。

（1）在AB两板间的电场强度多大？方向？

（2）在AB两板间受力情况怎样？做什么运动？

（3）过MN时速度的大小和方向？

过程分解二：

如图5所示，已知条件不变，带电粒子沿电场中心线RO垂直飞入电场，粒子飞出平行板电场后经过界面MN到达平面PS。求：粒子到达PS时里离D点多远？

在上一题的基础上加问：

（1）粒子在MN与PS间做什么运动？

（2）粒子到达PS时里離D点多远？

过程分解三：

带电粒子在P带电粒子在PS板右侧运动打到bc上，教师引导学生继续加问化解难度。

（1）带电粒子怎么会垂直打到bc板？（2）带电粒子在PS板右侧受什么力？做什么运动？解题后，教师引导学生反思为了化解题目的难点，在解题中，运用了哪些分解方法，它们的作用是什么以及如何合理运用这些分解方法。

学生通过思考，总结得到，本题中运用的分解方法分为过程分解和加问分解。过程分解是把一个复杂问题按过程的时间顺序进行分解，把一个多过程题目分解若干个基本题，过程分解关注各过程间的前后关联。加问分解是以通过加问设置一些小问题为“台阶”逐步铺垫，找出问题、线索，理清思路。

（二）设计思路

本节课的目的是希望学生通过综合题的解题过程来提高发现问题、解决问题的能力，完善思考解决问题的思维逻辑，这也是科学思维的基本定位。笔者挑选了例3这一力学与电学综合题分解，这对学生的计算和知识综合性都有较高的要求，也是对现阶段学生来说要“跳一跳，才够得到”。为了避免学生拿到题目无从下手，笔者安排了例1和例2两个带电粒子在电场中运动的基本题作为铺垫。这样安排作用有三：（1）可以让学生先复习巩固物理计算题的基本解题思路以及电场和平抛运动的相关知识。（2）解答完例1、例2再看例3，学生马上会意识到前两个例题的设置意图，是对例3综合题的铺垫。于是，“分解”的念头很自然地会出现在学生的头脑中。由于学生已经具备解决前面两个基本问题的能力，所以对此综合题，学生有了尝试解决的勇气。（3）通过这样的设计，学生感受到一个复杂的问题其实就是几个简单问题组合而成。“不积跬步，无以至千里”，一个个小问题的解决，使一个复杂问题的解决水到渠成，明白这点，对学生提高处理综合题的信心至关重要。

为了更好地培养学生的物理兴趣和科学思维，在教学过程中要充分发挥学生的主观能动性，教师要起到引导作用。例如，在探讨综合题的解决方法时，教师应该设计一些合理的问题来激发学生发现问题。通过以上例题得出的“过程分解”和“加问分解”基本方法来化解解题困难，应该是在学生发现问题后自己能找到的解决问题的思路，不应该由教师一开始直接告诉学生。

教师通过引导学生反思本节课三个例题的逻辑关系，提醒学生要从多个视角观察问题，注意前后问题的关联，并且通过让学生对物理综合题解题思路的整理表达，在头脑中完成了对综合题解题方法的梳理，提高了学生的逻辑思维能力和归纳总结能力。

科学思维培养需要物理教师在物理教学中，抓住一切教学契机全方位、坚持不懈地推进。笔者仅在综合题解析教学中做了一定的尝试。

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