易位解题助学生跨过“中等水平陷阱”

陈斌

培养学生物理学科核心素养，提高课堂教学效率，有赖于教师对学生学习过程的研究。只有深刻把握学生的学习过程，才能实施有效的教学策略，强化对物理概念的理解，提升对物理规律的应用水平，培养良好的物理思维习惯。学生精选例题，教师现场解答，回答学生提问。在这一过程中，教师将自己内隐的演绎能力、归纳能力、分析能力显露出来，提供给学生学习、借鉴、评价的载体，促进学生学科素养的提升。

（1）原题 将一小球从地面上以6m／s的初速度竖直向上抛出，小球每次与水平地面碰撞过程中的动能损失均为碰前动能的n倍，小球抛出后运动的v-t图像如图所示。已知小球运动过程中受到的空气阻力大小恒定，重力加速度大小为10m／s2，则n的值为（ ）

（2）审题本题求解小球与地面碰撞过程中的动能损失，需要找到碰撞的时刻，求解碰撞前后小球的动能或速度大小。空气阻力大小恒定即是空气阻力不可忽略，在分析小球的受力情况时必须考虑进去。题干中信息有限，更多的信息需要从图像中去挖掘。v-t图像中，00.5s内，小球的速度正向减小；0.5s至虚线时刻，小球的速度反向增加；因此在虚线时刻，小球的速度突变，这个时刻应是小球与地面碰撞的时刻。碰后小球的速度大小已知，为s，而其碰前的速度大小未知，因此需要通过图像求得小球碰前速度大小。

小球初速度竖直向上，则v-t图像取竖直向上为正方向，00.5s小球向上做匀减速直线运动，所受重力与空气阻力均竖直向下，0.5s末速度减小为零，由图像可求得上升过程中加速度的大小；0.5s至虚线时刻，小球向下做匀加速直线运动，所受空气阻力与重力方向相反，加速度大小当可求出；上升与下降的高度相等，因此可以通过分析上升阶段的运动求解下降阶段的末速度大小。

（3）解题 上升阶段，a1==12m／s2，又a1=g＋af，则摩擦力产生的加速度大小为af=2m／s2；因而，下降阶段加速度大小为a2=g-af=8m／s2。上升与下降的高度相等，由x=v2／2a可得，则小球与地面碰前速度大小s，碰撞前后动能Ek1：Ek2=，则答案为B。

（4）总结题干中的信息量很少，更多的信息需要学生从图像中去挖掘，将v-t图像转换为小球的运动过程，找到小球与地面的碰撞时刻。在考试所允许的短时间内完整解答，学生的能力水平要求较高。

若是按照规范的解题步骤，其解答过程如下。00.5s末小球第一次上升阶段，由图a1=Δv／Δt=12m／s2；上升的高度；由牛顿第二定律有mg＋Ff=ma1，解得Ff／m=2m／s2。下降阶段，由牛顿第二定律有mg-Ff=ma2，解得a2=8m／s2。第一次下降过程，，解得。第一次落地前小球的动能，第一次与地面碰撞的过程中动能损失ΔEk=Ek1-。则n=ΔEk：Ek1=1：6。

以下两张图是统计本次考试所得的班级物理平均分与该小题的平均分。

对比两幅图可以发现，小题平均分并没有随着班级平均分的减小而一直递减，而是先减小再增加，最后减小。对于中等水平的班级，此题的平均分反而低于中等偏下水平的班级，形成了“中等水平陷阱”。

结合平时的教学经验与对数据的分析，形成这种现象的原因可解释如下。高水平的学生能够快速审题，分析v-t图像，找准题目的切入点，列式求解得出最终结果。中等偏下水平的学生，能够审题，知道题目所求，但短时间内并不能找到正确的方法求解答案。于是，这些学生结合对物理的一般认识进行推测：结合图像，物体与地面碰撞不至于损失大部分动能，A和C正确的概率较小，那么就在B和D中选择，正确率可达50%。

中等水平的学生在此题上明显 吃亏。他们基础扎实，审题清楚，但在关键点处理上能力欠缺，不能熟练运用相应的公式求解，无法得出正确的答案。然而，分析求解耗费学生较多精力，学生的思维已经局限在求而不解的状态中脱离不开，他们也就无法在得不出答案的条件下结合图像进行合理的推测，排除低概率选项，致使得分更低。

平时教学中，为了避免不顾及前提条件套用公式，引导学生对问题的正确分析，教师在讲解习题时往往从基本的物理规律出发，一步步对问题进行分析求解，得出最终答案，形成规范的解题思路，对学生“不规范”的思路进行批评指正。规范的解题步骤是最通用的，但不一定是适合学生思维习惯的。常规的解题思路是教师经过处理之后呈现给学生的，符合计算题的答题规范。教师在此过程中对问题的思考、思路的探寻、过程的计算以及可能出现的失误等是不为学生所知的，而这些却是学生解题时容易出现的。教师的讲解不能很好的契合学生的思路，学生的思路得不到教师的点拨，两者渐行渐远，不能达到很好的沟通。提倡素质教育，教师不必要将所有学生的思维统一到同一个方向上来，而应向学生展示核心素养的不同侧面，让学生学习和借鉴，发展各具特色的能力与思维。

拉近师生间思维的距离，需要改变课堂上一成不变的学生、教师评的模式，将某些课堂转变为教师做、学生问的模式。其模式示意如下。

课前，学生集体讨论选择经典例题。例题难度中等，应能很好区分学生的能力水平，学生需要自行解答并记录解题过程中遇到的问题。课上，教师现场发挥解答例题，解题过程中将自己的思路讲解出来，在黑板上写下运算过程，整理思路并写出最终解题步骤。对于关键词的理解、思路的突破、方法的采用、答题的书写等问题，师生进行深入的探讨交流。处于“中等水平陷阱”的学生更易从这个过程中找寻解决不同问题的方法，锤炼本领，进一步提升能力水平。

在此过程中，学生提供例题给教师，教师解题并演示给学生，形成一个小循环。学生的例题反映了其在学习中遇到需要解决的重难点内容，教师的解题过程体现了学好物理所需的核心素养，引导学生去培养，形成一个大循环。在这个过程中，学生的概念与教师的概念发生冲突，学生的思维与教师的思维产生碰撞，学生要经历概念重建、方法提炼、思维深化等认知过程，进一步充实其原有的知识体系，促进对物理概念深层次的理解与运用。