由“解题”反观“教学”

吴丽芳

摘要：学生解题时给出的答案实则是他们内在思维的一种呈现，同时也折射出新授课和习题课的教学效果。答案出错，尤其是大部分学生都出现类似的错误，往往是教学过程出了问题。从一道摆球问题入手，剖析学生错误原因，发现教学可能存在的问题：新授课浅尝辄止，导致思维定式;习题课简单重复，导致思路僵化。思考完善教学的策略：新授课整体规划，前后呼应;习题课变式训练，举一反三。

关键词：初中物理摆球问题新授课习题课教学改进

学生解题时给出的答案实则是他们内在思维的一种呈现，同时也折射出新授课和习题课的教学效果。答案出错，尤其是大部分学生都出现类似的错误，往往是教学过程出了问题。

一次考试中有这样一道填空题：

如图1所示，原长为L的弹簧上端固定，下端挂一个小球。从位置A处由静止释放小球（此时弹簧的长仍为L）。小球从位置A运动到最低位置B时，小球的动能，弹簧的弹性势能，小球的机械能。（三空均选填“变大”“变小”或“不变”，整个过程不考虑空气阻力和摩擦的影响。）

前两空学生的正确率较高，但对于第三空，大部分学生都误认为“小球的机械能不变”。他们可能是受题目中“整个过程不考虑空气阻力和摩擦的影响”这一条件的影响，所以不假思索地认为“机械能守恒”。这么多学生出错，必须从课堂教学中找原因。

一、从教学中找原因

（一）新授课浅尝辄止，导致思维定式

心理学研究表明，人们普遍存在先入为主的心理倾向，即首先接受的信息在头脑中作用最大，占据主导地位，并且容易对后续信息产生排斥作用。尤其是先前的思维活动在问题解决过程中取得成功经验后，更容易形成一种固定的思路和习惯去考虑类似问题，表现为思维的趋向性和专注性，形成所谓的思维定式。在面对条件已发生改变的新问题时，有些学生仍沿用固定的思维方式，表现出思维惯性，就会使思维误入歧途，偏离正确的解题方向。这在一定程度上阻碍了学生分析问题、解决问题能力的发展和提高。

这道题涉及的教材内容为苏科版初中物理九年级上册第十二章第一节《动能 势能 机械能》的第二课时“动能和势能的相互转化”，教材设置的活动是“观察摆球的动能和势能的转化”。新授课时，通过这一活动，学生能知道小球在摆动过程中动能和重力势能在变化，在相互转化，但对于相互转化时机械能守恒的条件比较模糊，因为此时学生还未学习内能知识（“内能”在本章第二节学习，而“机械能与内能的转化”在本章第四节学习），教师也未做深入解释。即便在后续学习中，学生明白了摆球摆动幅度变小是“由于空气阻力和摩擦的影响，导致机械能有一部分转化为内能，总量减小” ，也不能说明学生真正理解了“不考虑空气阻力”这一条件：一方面，不计空气阻力是一种理想状态，学生无法通过实验来认识;另一方面，学生获取知识、掌握规律仅仅是通过教师的口头告知，自己并未深入思考过。因此，学生往往会在后续训练中形成这样先入为主的经验：如果不计空气阻力，那么小球（物体）机械能的总量不变。而这道题中的弹簧就是一个改变了的条件，学生往往会忽略这一情境的变化，依然将弹簧等同于不可伸长的绳子来思考问题，因此出现错误是必然的。

（二）习题课简单重复，导致思路僵化

很多习题课的练习题目往往只是简单重复，导致学生在学习中对概念的内涵和外延、原理的條件和结论未能深入理解。有些学生考虑问题就会表现出方式比较单一，不善于从不同角度全面思考，注意到了一方面，却忽略了另一方面;或者因为所学知识的某一特征非常显著，就此获得了深刻的印象，而忽略了对其他特征的认识，导致思路僵化。

针对知识点“观察摆球的动能和势能的转化”，教师为学生提供的习题一般只涉及一个能量转化对象，如单摆、皮球、人造卫星等，学生就会因习题的简单重复，而只记住“不计空气阻力，机械能总量不变”。缺乏涉及两个对象的装置中能量转化的研究，如“小球压弹簧”“蹦极”“弹性绳拉小球”等的变式训练，学生很难自主从“摆球”迁移到“弹性绳”——绳子没有形变，所以不计空气阻力时小球的机械能就是整个装置的机械能;而当原来不可伸长的绳子变成弹簧后，小球的部分能量还要和弹簧的弹性势能发生转化。

二、回到教学中去完善

（一）新授课整体规划，前后呼应

受已有知识的限制，学生不可能一下子掌握全部新的知识并理清思路，并且学习本来就是一个循序渐进的过程。因此，新授课教学，教师应该整体规划，前后呼应，相机创设认知冲突，激活学生已有经验，帮助他们突破思维定式。

对于单摆模型，学生初次接触时还没有学习内能知识，因此，对于小球摆动幅度变小只能设置悬念。学完“机械能与内能的转化”后，再次呈现单摆问题时，学生便知道要将机械能和内能联系在一起考虑了。可是如果教师就此止步，不再深入分析，学生的认识也就停下了。此时，教师应该适时抛出问题：“把普通绳子换成弹性绳或弹簧，小球的机械能如何变化？整个装置的机械能又如何变化？”为学生创设认知冲突，帮助学生分析领悟“机械能不变的条件和对象”，发现正确的解题方法。

（二）习题课变式训练，举一反三

教学时间有限，让学生盲目刷题，显然是不可取的。因此，习题课教学所选题目应该具有针对性和代表性;评讲时，还可以拓展延伸，以便学生举一反三，从而“以不变应万变”。

《动能 势能 机械能》习题课，教师可出示如下例题，带领学生一起深入分析：由图2可知，皮球抛出反弹后最高点变低了，说明在动能和势能的相互转化中，由于空气阻力和摩擦等的存在，机械能总量不守恒，逐步减小，故皮球在a、c两点时，重力势能相等，动能不相等。

例题小明在操场上将一皮球抛出，皮球被抛出后的运动轨迹如图2所示，a、c两点处于同一高度，则下列判断正确的是（）

A. 皮球由a到b时，动能逐渐增大

B. 皮球在b处时，机械能最大

C. 皮球由c到d时，机械能一直减小

D. 皮球在a、c两处时，动能相等

接着，出示如下变式题：

变式跳远运动的几个阶段如图3所示，以运动员为研究对象，下列说法正确的是（）

A. 在助跑阶段，动能不变

B. 在起跳时，机械能最小

C. 在最高点时，动能最大

D. 从起跳到最高点的过程中，部分动能转化为重力势能

如此，提供迁移运用知识和方法解决问题的新情境，启发学生独立思考，并展开讨论辨析和互相评价，丰富和完善解题思路。

参考文献：

[1] 蔡卫东.南澳洲SAM课程“匀速圆周运动”实验的分析与借鉴[J].中学物理教学参考，2014（6）.

[2] 吴志明.问题解决的思维障碍诊断与教学对策——以初中“机械效率”教学为例[J].物理教师，2016（3）.