浅谈利用简单问题解决策略，培养学生的科学思维

经本合 李春梅

(1.重庆市巴南区教师进修学校 重庆 401320；2.重庆市实验中学校 重庆 401320)

问题解决属于一种思维活动。问题解决过程是被问题情境命题激活，在解题策略指导下，运用推理规则对与问题有关的原有知识进行改组和重建的过程[1]。物理问题解决是物理概念以及物理规律的延伸与拓展。问题解决的过程实际也是习得知识与技能的过程。物理问题解决策略比较重视解决问题的思路与方法，引导学生正确地分析与判断问题，自主探究问题[2]。

科学思维是物理核心素养的构成要素之一。科学思维是从物理学视角对客观事物的本质属性、内在规律及相互关系的认识方式；是基于经验事实建构理想模型的抽象概括过程；是分析综合、推理论证等方法的内化；是基于事实证据和科学推理对不同观点和结论提出质疑、批判、检验和修正，进而提出创造性见解的能力与品质。

作为学生学习的引导者，教师在实际教学实践中要善于培养学生科学的思维方法，指导学生在解答习题的过程中，善于运用简单的问题解决策略，让学生习得问题解决的捷径，避免大搞题海战术，从而达到事半功倍的效果。

一、用简单的问题解决策略求电源电压

先看一个公式的推导：

假设在定值电阻R上加不同电压，则

U1=I1R；U2=I2R

则U2-U1= I2R-I1R

即定值电阻的阻值等于变化的电压与变化的电流之比。

例1：如图1，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器，电源电压不变。闭合开关S后，滑片P从a端移动到b端，电流表示数I与电压表示数U的变化关系如图2所示，则电源电压为_______V，滑动变阻器R2的最大阻值为______Ω，电阻R1的阻值为_______Ω。

常规策略：当滑片P滑至a端时，电流I1=0.6A，电源电压

U=I1R1①

当滑片P滑至b端时，电流I2=0.2A，R2的电压U2=2V，R2的最大阻值

根据串联特点有

U=I2R1+U2②

解得R1=5Ω，U=3V

简单解题策略：由题意可知，R1、R2串联的总电压恒定，则R1、R2两端电压变化量的绝对值相等。利用上面的推导式可算出R1的阻值为

电源电压 U=I1R1=0.6A×5Ω=3V

可以看出，简单的问题解决策略使得解决这样的填空题或选择题更加快捷。

二、用简单的问题解决策略求功率的变化量

例2：如果通过某定值电阻的电流从1A升高到2A，加在该电阻两端的电压变化了5V，则该电阻消耗的电功率变化了_____W。

常规策略：由题意可知，该电阻两端的电压增大了5V，设定值电阻的阻值为R，原来电压为U，变化后的电压为U′=U+5V。则

原来通过R的电流

电压升高后的电流

解得R1=5Ω，U=5V

U′=U+5V=10V

所以该电阻消耗的电功率变化量

ΔP=P′-P=U′I′-UI=15W

电功率变化量 ΔP=I′2R-I′2R=22×5W-12×5W=15W

由此看出，用简单的解题策略，两步即可得出答案，不需要再列方程组。

在这里特别提醒，变化的功率ΔP≠ΔUΔI

若ΔP=ΔUΔI，则ΔP=(U2-U1)(I2-I1)=U2I2+U1I1-U2I1-U1I2实际上ΔP=P2-P1=U2I2-U1I1

所以，上面两式不相等。计算变化的功率时，只能用

三、用简单的问题解决策略求压强的变化量

当物体浸在液体中时，物体受到液体对它向上的浮力，由于物体间力的作用是相互的，所以物体对液体有向下的压力。因此变化的压力就等于变化的浮力即ΔF=ΔF浮。

例3：如图3，水平地面上有底面积为300cm2、不计质量的薄壁盛水柱形容器A，内有质量为400g、边长为10cm、质量分布均匀的正方体物块B，通过一根长10cm的细线与容器底部相连，此时水面距容器底30cm。（1）物体浸没在水中时受到的浮力为多少？（2）若剪断绳子，待物块静止后水对容器底的压强变化了多少？

解：（1）物体浸没时受到浮力为F1浮=ρ水gV1排=1.0×103×10×0.001m3=10N

（2）常规策略：剪断绳子木块漂浮 F2浮=G=mg=0.4kg×10 N/kg=4N

则液面下降的高度

Δp=ρ水gΔh=1.0×103×10×0.02Pa=200Pa

总而言之，好的“问题解决”策略是以学生为中心的教学模式，能激发学生的学习兴趣和主观能动性[3]。是人们长期问题解决经验的总结，它对于解决特定问题很有效，能帮助学生熟练掌握并灵活运用物理知识，构建与知识相关的物理模型，习得更简单的解题技能和解题方法。教师要经常教给学生一些简单的问题解决策略，并引导学生自行总结出简单的问题解决策略，培养科学思维，提高分析问题、解决问题的能力，最终实现物理学科核心素养的培养。