从学会解题向学会解决问题转变的教学策略*

方红德

(佛山市西樵高级中学 广东 佛山 528211)

在当下“刷题”饱受诟病的情况下，近几年的物理高考试题已经引导学生从“解题”向“解决问题”转变[1].教育部考试中心命题专家也通过不同方式提醒广大师生，“希望通过增强试题的灵活性和开放性，采取多样形式，降低题海战术、机械刷题的效果，引导基础教育向素质教育和提高学生核心素养扎实推进.”[2]这应该是给那些以为只要“刷题”就能学好、就能考好的错误观念的教师和学生一个及时的提醒.

“解题”与“解决问题”从字面上看只有两字之差，其背后所隐藏的理念和思想是有很大差别的.适度的解题有助于学生对所学内容的理解和巩固，是必需的.但在教学实践中，不少教师以解题多、解题快为目的，这不仅占用学生大量思考的时间，还会影响学生对物理概念、规律和原理等的深入探究与理解，还进一步影响学生物理思维的发展和解决问题能力的提高.为了提高学生解决问题的能力，笔者在教学中进行多方面的探索，下面从4个方面阐述在教学中培养和提高学生解决问题能力的操作策略.

1 基于理解的获取知识

物理教师经常听到学生诉苦：上课我基本上都能听懂，作业也基本上会做，怎么到考试就不会做了呢？有时也听到教师批评学生：你们大部分同学都有“一听就懂、一看就会、一做就错、一考就砸”的毛病；有时还听到教师的抱怨，这些学生怎么这么笨呢？这种题我讲了好多次了，也做过好多次了，现在又不会做了！从上面的诉苦和抱怨声中，我们看到的逻辑都是教师“讲”、学生“听”.好多教师还没明白学生不会做的原因：学生听得明白，只能说明学生在当时的情境下，顺着教师讲解的思维走下去的，有的学生没有真正理解为什么要这样做.即便当时会做题，要么是依靠临时性记忆做出来的，要么是参照例题依样画葫芦“画”出来的.基于这样的听懂和会做题， 隔一段时间，学生记忆出现了模糊，试题情境又发生了变化，学生再来做题或考试答题，其考试结果是可想而知的.

要改变这种“会听不会做、一做就出错”的状况，教师就要改变以学生听课、模仿做题、背诵解题技巧，甚至是靠大量刷题等为特征的教学方式，创造条件让学生对物理概念、公式和规律等产生的背景、成立的条件、适用的范围等都有充分的认识和理解，这样，学生在使用它们解决问题时，就会取之有理，用之有道，而不是盲目的套用公式和乱用公式.

华南师范大学王笑君教授指出：物理学科是唯一不能依靠解题数量就能提高解决问题能力的学科.也就是说，寄希望于通过解题数量的积累(刷题)来提高解决问题能力的想法是不切实际的.教师必须指导学生在认真审题的基础上，搞清物体变化的过程、物理量之间的内在联系和逻辑关系，理清物理量变化的前因后果等，通过提高解题质量来提高解决问题的能力.

在2017年的高二“远距离输电”教学时，笔者曾做过一个教学对比实验.笔者在所教的两个平行班(暂且叫甲班和乙班)采用“同题异上”的方式进行课堂教学.

笔者在甲班教学思路是，以人教版选修3-2第五章第5节的编排思路授课的：先按课本思路与学生一起分析了为什么要采用高压输电.这个问题解决之后，笔者把本节课本设计的“思考与讨论”的5个讨论小问题，改为由笔者带领学生按照图1的远距离输电原理示意图，以讲解为主的方式进行授课.从学生课堂的反应来看，大部分学生能理解图中电压U1,U2,U3,U4之间的关系和电流I1,I2,I3,I4之间的关系，也能明白如何求线路总电阻R上损耗的功率.在学生感觉能理解的基础上，笔者就让学生做4道选择题练习，当时的正确率达到78%.

图1 远距离输电原理示意图

笔者在乙班教学思路是，以粤教版选修3-2第二章第7节的编排思路进行授课的.在研究为什么要采用高压输电问题时，笔者用实验室里的“远距离输电演示仪”(图2)代替了课本设计的演示实验，在交流电源提供功率相同的情况下，有变压器电路的小灯泡亮度比没有变压器电路的小灯泡亮很多，现象直观明了.

图2 远距离输电演示仪

这个实验现象可能超出了学生的预期，两个灯泡亮度的明显差异引起了学生很大的兴趣.在看完演示实验现象之后，在笔者指导下，学生理解了采用高压输电确实可以减少电能在线路上的损失.接着也是让学生对照图1的远距离输电原理图，再自主思考、讨论交流、互相补充，找出各级之间的电压关系和各段线路之间的电流关系，推导出计算线路上电能损耗的公式.只是在这个环节上所用的时间比甲班多了一些.乙班最后只做了一道选择题，正确率达到85%左右.

从学生当堂的反应和练习题的正确率来看，两种授课方式的效果是差不多的.但是在一个月之后，笔者从“远距离输电”内容的不同应用角度选择了5道选择题(3道单项，2道多选，每小题6分，共30分)，限时10 min，定量检测两个班学生对这节内容掌握的情况.测试结果各分数段及平均分情况如图3的折线图表所示.由图3可以看出，乙班课堂上学生自主研究的时间较长，他们对所学内容的理解应该比甲班学生更深刻一些，因而，一段时间后的检测效果也比甲班好.这也就提醒我们在课堂教学中要给予学生更多的时间，让学生思考和理解所学内容，这对提高学生解决相关问题能力具有更长远的意义.

图3 甲乙两班成绩对比图

2 基于过程的问题分析

基于过程的问题分析是指在习题教学中，物理教师应该以习题为载体，以对物理过程的问题分析为手段，提高学生分析问题、解决问题的能力，让学生从学会解一道题，发展到学会解一类题，进而从解决这一类问题中感悟出解决问题的思路和方法.

在基于过程的问题分析课堂教学中，笔者认为教师必须提高一个重要的而又常常被忽视的意识，即教师要有“慢”得下来的意识.张文质教授认为“教育是慢的艺术”.在物理课堂教学中，教师要舍得给时间让学生思考问题和分析问题，舍得给时间让学生之间发生真实的交流，让学生经历思维深度思考的解题过程，学生才有可能形成分析问题和解决问题的能力.

例如，在电磁感应教学中，有关“双杠”模型的例题和习题，相信教师们都经常讲，学生也都反复训练过.问题是教师的例题分析也好，学生的练习答题也罢，教师和学生都必须弄清楚解题出发点是什么的问题？是以运动过程的问题分析来揭示相关物理规律的应用，并从中探寻出解决这类问题的方法？还是速战速决直接奔着问题结果去解题.不同解题出发点产生的答题效果差别是很大的.如果以解题为手段，在解题过程中认真分析导体棒的运动过程、运动过程中各物理量的变化和关联情况，学会正确运用相应的运动学规律和电磁学规律来解决问题，将为学生今后分析和解决这类问题提供了能力基础；反之，速战速决直奔结果的解题出发点，短期内也许有效，但对学生今后分析问题和解决问题很难有实际帮助.

以2019年高考全国理综卷Ⅱ的第21题为例：如图4所示，两条光滑平行金属导轨固定，所在平面与水平面夹角为θ，导轨电阻忽略不计.虚线ab和cd均与导轨垂直，在ab与cd之间的区域存在垂直于导轨所在平面的匀强磁场.将两根相同的导体棒PQ和MN先后自导轨上同一位置由静止释放，两者始终与导轨垂直且接触良好.已知PQ进入磁场时加速度恰好为零.从PQ进入磁场开始计时，到MN离开磁场区域为止，流过PQ的电流随时间变化的图像可能正确的是( )

图4 2019年高考全国理综卷Ⅱ第21题情境图

答案：A，D.

此题可归属为电磁感应中的“双杠”类试题，某省的统计数据是：该题总分为6分，平均分3.12分，零分率 0.4，满分率 0.35,得分率是0.52.从统计结果来看，零分率达到40%，说明不少学生在平时“双杠”类习题训练中，还没有形成解决这类问题的能力，因而在遇到新的情境时就无所适从了.

本题是具有一定综合性的试题，能考查学生的推理能力、利用图像进行信息加工能力和学科核心素养中的科学思维.涉及的内容有法拉第电磁感应定律、欧姆定律、安培力、i-t图像等，要求学生能够正确分析两根导体棒进入磁场前后的运动情况、回路中磁通量变化情况、分析电磁感应过程中电流的变化，并能够利用图像正确表达.因此，本题可以成为教师今后提高学生解决“双杠”类问题能力的优质例题.只是教师在分析这类问题时，要留足时间让学生深度思考和分析导体棒运动过程，以及两棒在运动过程中相应物理量变化情况，并由学生自己得出问题的结论.教师不能代替学生分析和思考，教师要做的就是在学生解题过程中感到困惑时给予适度的指导.学生在基于这样理解基础上的思考和分析过程中，就能形成解决这类问题的能力.

3 基于思维的深度发展

思维是人类对客观事物间接概括的反映，思维最核心的表现是透过现象看本质.高中物理新课程标准将“科学思维”列为4个学科核心素养之一.物理教师在解题教学中，要通过对解题过程的分析来提高学生物理思维能力，从而提高学生解决物理问题的能力.

在解题教学中，物理教师不仅仅是为了教会学生如何解答一道题，也不是向学生传授找答案的技巧和应试解题的套路；教师也不能把解题教学重点放在讲解具体的解法上，不能总是关注学生的思维与自己的思维是否一致、是否与参考答案解答过程一致等.解题不是目的，教师要跳出就“题”讲“题”的模式.在解题教学中，教师要引导学生关注题目情境的呈现，对题意的深入理解和分析，对解决问题思维方法的选择、判断和推理等方面.

在训练学生思维的方法中，笔者认为，采用让学生“想清楚、说明白，弄清问题来龙去脉”的方法是一种行之有效的方法.

“想清楚”就是指培养学生通过读题、审题，想清楚这道题中含有哪些信息量，包括隐性的信息，这些信息之间有什么内在联系和逻辑关系，如何使用这些信息来解决问题等.

“说明白”就是要让学生用自己的语言，把对问题的理解清晰地表达出来.在实践中，笔者发现有些优秀的学生做题是凭感觉的，虽然题目做对了，但教师或同学问他为什么这样做时，他并不能清晰说出他的解题思路，这说明该生对本题的理解还欠缺思维的深度.如果学生做题后，能用自己的语言把这道题的解题思路、解题过程、解题方法等清晰地表达出来，说明这位学生的物理思维是流畅的，应该是真正理解了题目的意图了.

所以，培养学生用语言说题的能力，是培养学生物理思维的一种有效方式.学生只有想清楚了，才能够说明白；说不明白,甚至说不出来，一定是没有想清楚或思维表达还有欠缺，这就需要教师给予引导和帮助.需要注意的是，当学生想不清楚、说不明白的时候，教师最好不要马上告诉学生解决问题的方法，而是让学生或独立思考、或自主探究、或相互研讨等，让学生自己寻找解决问题的方法，这样，学生解决物理问题的活动就是有物理的思维活动，这种物理思维活动能力一旦形成，学生就不需要依赖教师是否讲过或曾经做过类似的题，也不再靠记忆中的方法和技巧来解决问题了，因为学生已经掌握了解决这类问题的思维方法了.

教学实践表明：在解题思维能力发展过程中，学生不断概括思维的方法，将思维共性的东西内化到自己的思维模式中，形成解决问题的能力.当学生思维能力提高了，把题目的本质看透了，他就不需要机械性地刷题了.物理教师在解题教学过程中，要站在思维的高度来指导学生解决物理问题.学生思维能力的提高才是解决问题的关键.

4 基于情境的解决问题

2017年版普通高中物理课程标准指出：“运用物理知识解决实际问题能力的高低，往往取决于学生将情境与知识相联系水平的高低：是否能把情境中的一段经历转化为一个物理探究过程，是否能把情境的故事情节转化为某种物理现象，是否能把描述情境的文字转化为物理表述，是否能把情境中需要完成的工作转化为相应的物理问题等.”[3]学生将情境与知识联系或转化的能力，需要教师在物理教学中，为学生提供生活、生产情境与相应物理相联系或转化的训练素材，让学生获得在实际情境中解决物理问题的经验，形成把情境与知识相关联的意识，提高学生的联系和转化能力.例如，近几年我国在科技的各个领域上都取得了令世人瞩目的成就，空中有探访月球背面的嫦娥四号探测器和为嫦娥着陆器、月球车提供通信支持的“鹊桥”号中继星以及遨游太空的天宫号空间实验室；水中有创造下潜7 062 m世界最深纪录的蛟龙号载人潜水器；陆地上有纵横驰骋在高铁线路上的复兴号，还有横贯海峡的桥隧全长55 km的港珠澳大桥；此外，还有世界单口径最大的射向深空的500 m口径的中国天眼，墨子号量子通讯等等.这些高科技成果中既含有大量的物理知识，也含有丰富的厚植爱国主义情怀和人文情怀的素材，教师如能适时地将相关情境素材(文字或图片)改编成例题、习题或试题，将能更有效地提高学生在新情境中运用所学知识解决实际问题的能力.

港珠澳大桥在2018年10月24日通车，在两个月之后的2019年1月份佛山期末统考的试题中，命题者就利用有关港珠澳大桥的新闻报道信息，设置了一道考查力的合成与分解的选择题，较好地考查了学生利用所学知识解决实际问题的能力.题目如下：

2018年10月24日，港珠澳大桥正式通车！港珠澳大桥建设涉及多项中国领先技术，其中包括中国首创的深插钢圆筒快速筑岛技术.一根根由直径为22 m，高为40.5 m的钢筒打入了海底，最终围成了东西两个人工岛.如图5所示，假设钢筒质量为M，由8根长为22 m的对称分布的起重机吊着处于竖直的静止状态，重力加速度为g.则每根钢索受到的拉力大小为( )

图5 钢圆筒快速筑岛

答案：B.

本题的命题者以港珠澳大桥建设为情景进行设计，落实了2017版新课标的“高中物理课程在内容上注重与生产生活、现代社会及科技发展的联系，……”的要求，及时融入国家超级工程项目背景，比较好地考查学生在真实情境下运用力学相关知识解决实际问题的能力.

同样，为嫦娥四号着陆器和月球车提供通信支持的“鹊桥”号中继星，热了一阵子后也成为了试题来源的原始材料.在佛山市2019年4月份的高三第二次模拟试题中就有一道关于“鹊桥”号中继卫星的选择题.题目如下：“鹊桥”号是世界首颗运行于地月拉格朗日点附近的中继通信卫星，如图6所示，它以地月连线为轴做圆周运动，同时随月球绕地球运转.已知地球质量为M，月球质量为m，月球的轨道半径为r，公转周期为T，引力常量为G；当卫星处于地月拉格朗日点L1或L2时，都能随月球同步绕地球做圆周运动.则以下说法正确的是( )

图6 “鹊桥”号中继通信卫星

A.“鹊桥”号仅受月球引力作用

B.在L2点工作的卫星比在L1点工作的卫星的线速度大

C.在拉格朗日L1点工作的卫星，受到地球的引力一定大于月球对它的引力

答案：B，C.

本题从立意上看，及时展现了我国最新科技发展成果.命题者以“鹊桥号”为情景，考查了学生在真实情境下运用万有引力定律、圆周运动、受力分析等知识解决实际问题的能力；另外，本题考完之后，也激发了学生对“鹊桥号”研究的兴趣，不少学生利用课余时间查阅了“鹊桥号”的相关资料，对“鹊桥号”及拉格朗日点有了更多的了解.

综上所述，在提高学生物理核心素养大背景下的物理教学，教师要让学生经历物理学习的过程，理解所学内容的来龙去脉，发展学生的物理思维，提高学生将生活情境与物理学习联系和转变的能力.同时，教师要更新教育观念，以学生可持续发展为本，将学生从大量机械重复的刷题中解放出来，使学生从会解题向会解决问题转变，从而有效提高学生解决问题的能力.