基于物理思维能力培养的“题链”设计

孙庆成

摘 要：在专题教学中把培养和提高学生物理思维能力作为主要抓手，围绕精心挑选的压轴题，按照学生认知水平和规律设计“题链”，使学生在解答“题链”的过程中逐步培养其物理思维，以提升物理思维能力来提升物理学业成绩.

关键词：物理思维；能力；“题链”；设计

《义务教育物理课程标准》（2011年版）指出：义务教育物理课程是一门注重实验的自然科学基础课程.此阶段的物理课程应注意让学生经历实验探究过程，学习科学知识和科学探究方法，提高分析问题和解决问题的能力.随着新课改的推进，对学生思维能力的考查逐渐成为中考的主要方向，因此在中考复习阶段加强对学生物理思维能力的培养和提高显得尤为重要.

在当前初中物理教学实践中，到了中考二轮专题复习阶段和最后的综合模拟冲刺阶段，常常会出现两个问题：1.许多教师担心学生在中考中遇到没做过的类型，到处收集所谓的好题、难题、压轴题，通过铺天盖地多做题来达到“增加学生见识”和“熟能生巧”的目的，“宁可做过不可错过”，以求“最好能在考试中碰到平时做过的题目”.在平时的一些考试中，由于命题者的精力和水平限制，试卷中陈题较多，“广撒网”甚至押题确实有一定的效果，使一些 “尝到甜头”的教师误以为这是教学成功的捷径，更加迷信“题海战术”.然而在中考中，能够拉分的压轴题都是命题组精心原创的新题，这种“广种薄收”的方法几乎没有效果，反而大大加重了学生的负担，做了许多无用功.2.在习题课上，教师通常会挑选一些往年中考“压轴题”、“好题”作为例题评讲，或者作为练习让学生先做再课堂评析.这时会发现，由于题目难度过大，大多数学生都是“似懂非懂”，有的甚至“一窍不通”.即便是有些能听懂的学生只要把题目改变一下往往又会做错，为什么？因为，这是假懂.学生觉得题目难，本质上是因为他们的思维能力没有达到这个水平，教师的评讲只是把这种解答方法强加于学生（灌输），就像冬天有些体质差的人得了重感冒去医院挂水，表面上经过治疗病好了，但是体质没改善，下次照样容易生病.同样的道理，培养和提高学生的物理思维能力才是解决问题的根本.

笔者认为，要想“减负增效”只有在教学中把培养和提高学生物理思维能力作为主要抓手，围绕精心挑选的压轴题，按照学生认知水平和规律设计“题链”，使学生在解答“题链”的过程中逐步培养其物理思维，以提升物理思维能力来提升物理学业成绩（以高能得高分）.现以2016年镇江市物理中考最后一道压轴题为例，谈一谈如何“基于物理思维能力培养”进行“题链”的设计.

1 精心挑选“题核”

“题核”是指整个“题链”的核心，也就是通过这个“题链”的教与学，需要培养学生哪些物理思维能力？它的载体就是教师所精心挑选的“压轴题”、“好题”.

（2016镇江）张老师向同学们展示了一只具有高、低温两挡调节功能的自制电加热器，并告知其内部电路由电阻丝R1、R2和开关S1三个元件组成，两根电阻丝允许通过的最大电流均为1A，R1=10Ω.在不拆解加热器的情况下，小军用图1电路对其进行探究：他先闭合S2，电流表的示数为0.24A；再闭合S1，电流表的示数变为0.84A，所用电源电压为6V.

（1）电阻丝R2的阻值为Ω；

（2）若电源电压可调，闭合S1和S2后，为保证电路安全，求此电加热器允许消耗的最大电功率；

（3）张老师指导小军僅利用原有元件对该电加热器的内部电路进行改装，要求改装后的电加热器须同时满足下列两个条件：

①具备高、低温两挡调节功能；

②在6V电源电压下，用高温挡给0.1kg的水加热14min，可使水温升高7.2℃.设电加热器消耗的电能全部转化为水的内能.请在图2虚线框中画出内部改装电路图，并通过计算说明.

2 要“剖题”

“剖题”就是教师把“压轴题”进行剖析.“剖题”分为两步：首先是解题，教师要以学生的角度认真审题和解答，在解题过程中寻找题目的难点所在，这也是学生思维能力不足之处.如上题的第（1）问，根据阅卷的情况来看学生的解法大致分为三种：

①由U=6V，I=0.24A可得此时电路等效电阻R=25Ω>R1，此时R有两种可能：R=R1+R2，或R=R2；再由I′=0.84A可得此时电路等效电阻R′=7.14Ω

②首先由两个电阻丝想到共有四种接入电路的方法：两者串联、并联、单独接入R1或R2，再由题意计算得到R=25Ω>R1和R′=7.14Ω

③由I=0.24A和I′=0.84A可得△I=0.6A，恰好单独接入R1时I1=0.6A，可以猜想：第一次是单独接入R2，第二次是两者并联，进一步计算检验后确定猜想正确，可得R2=25Ω.

上题的第（2）问，首先根据电阻允许最大电流值1A，求出电源最大电压上题的第（3）问，先求出教师在完成解题后，要揣摩学生为什么会这样做？他是怎样想到这样的解法的？不会做的同学是卡在哪里？怎样可以突破这个难点？

然后是“模拟命题”，教师要模拟命题者的思维，思考命题者为什么会这样出题？在过去的同类题中通常是告知电压、电阻值和电路图，然后求解不同档位的电功率.这样的题目比比皆是，老师、学生都习以为常，形成思维定势——好像电热器就只能这样考.但这道题就反过来，告知电源电压、电流值和一个电阻，要求推理出电路连接情况.一正一反，结果这道题的中考得分率很低，说明多数学生的分析、推理、排除、计算能力还有欠缺，这些就是让学生通过做这道题来培养和提升的思维能力，也就是“题核”.

3 设置“题头”

“题头”就是整个“题链”的开头、起点.在确定“题核”后要根据学生现有的思维能力水平，选择一个大多数学生能“上手”的同类题目作为“题头”，从而引入整个“题链”的学习.如上题可以选择一个两档加热器作为“题头”，见下：

如图4，电源电压为6V，电热丝R1=10Ω，R2=15Ω.求：

（1）当S断开时，电流表的示数和R2的发热功率；

（2）当S闭合时，电流表的示数和电路的总功率；

4 搭好“题阶”

在设置好“题头”之后，根据“题核”与“题头”的思维跨度大小，在两者之间再穿插进若干个同类题作为“题阶”，从而组成完整的“题链”，实现低起点、多台阶、高能力.如本“题链”就可以设置如下的“题阶”：

“题阶”1 如图5是一种电热水龙头的电路简图.扇形开关S同时接触两个相邻触点，拨动S，控制流出的水为冷水、温水或热水.已知R1、R2是电热丝，R2=55Ω，温水档的电功率是2.2kW.

（1）电热丝R1的阻值.

（2）电热丝R2工作时，R2消耗的电功率.

（3）S旋到热水档工作1h，电路消耗的电能.

“题阶”2 如图6所示，是某种饮水机的电路图.饮水机上有“加热”和“保温”两个挡位.（1）开关S接哪一档（“1”或“2”）时为保温档，并说明理由.（2）在额定电压下饮水机在“加热”和“保温”时，电路消耗的功率分别为500W、22W.求R1和R2的电阻.（不考虑温度对电阻阻值的影响）（3）该饮水机额定电压下“加热”200s，刚好使0.8kg的水从65℃加热到90℃，求饮水机“加热”时的效率.

“題阶”3 下表1为某电烤箱铭牌的部分参数（其中高温档的额定功率模糊不清），其简化电路如图7所示，R1、R2均为电热丝（电阻不随温度变化），求：该电烤箱

（1）在低温档正常工作时的电流；

（2）中温档正常工作5min消耗的电能；

（3）在高温档正常工作时的额定功率.

“题阶”4 把两个分别标有“6V 6W”和“9V 5.4W”的灯泡（设灯丝电阻均不变）串联后接到电源上，要使两灯都不被损坏，则电源的最大电压应为V，此时电路最大功率为W；若并联到电源上，要使两灯都不被损坏，则干路的最大电流应为A. 此时电路最大功率为W.

“题阶”1的设计意图是：在“题头”的基础上进一步练习“并联/单独接入”两档加热类的计算；“题阶”2的设计意图是：练习“串联/单独接入”两档加热类的计算，同时也练习了“加热效率问题”；“题阶”3的设计意图是：将三档综合在一起加以练习，培养学生的综合分析和推理能力，为解决“压轴题”第（1）问和第（3）做准备；“题阶”4的设计意图是：练习串联和并联电路的“安全问题”，为解决“压轴题”第（2）问做准备.

“题链”设计完成后，在实际教学中，要“先做后评”，尽可能放手让学生互疑、互评、互助.教师要引导学生思考：如何审题？（你得到哪些信息？）；如何由现象找出物理本质？（你是怎样思考的？这是哪种类型的题目？）；如何运用物理规律解决实际问题？（你打算用什么方法解决？有没有更好的方法？）；同一类题有什么共同的方法？（通用的解法是什么？易混淆的题目有什么区别？）；如果你是命题者你将如何创新设计一个新题？（此类问题可能会发生怎样的改变？改变后又怎样解决？）.只有让学生真正成为学习的主人，才能在“题链”的学习中不断培养和提升自己的物理思维能力，实现对该类型问题的深度学习，最终实现高能高分.

参考文献：

[1] 张德才.用物理问题培养学生的思维素养[J].中学物理教学参考，2016，16，60-61.

[2] 郭芳侠，郭雨，“最近发展区”理论对物理习题教学的启示[J].湖南中学物理，2015，08，67-70.