铜山县伊庄镇中心中学(221128) 李伟
物理问题解决中的反馈能力是指在物理问题解决的过程中对问题的解决方案与方法的反思与修正以及在问题解决之后对结论的反思与修正的能力。问题解决过程实质是一种积极的思维过程,因此为使学生彻底摆脱“题海”战术,减轻学习负担,教师有必要在课堂教学过程中有意识、有目的地训练学生在物理问题解决中构建一套良好的思维模式(如下图)。
物理问题解决中的“四步三反馈”思维模式
下面,笔者结合例题谈谈这种思维模式训练的基本方法及要求:
第一步:提取材料信息(反馈一)。
这一阶段的中心内容是审题,寻找信息。为使学生在审题时尽可能地排除不利信息和思维定势的干扰,获得准确的信息,教师需要引导学生养成一些良好的审题习惯:1、出声读题,并有意识地重读题目中的关键性条件或词。2、能够用自己的语言复述问题或根据题意画出草图,使物理过程直观化。3、能以积极的自我心理暗示的方式,例如审完题后,不妨问问自己“该题涉及到那些物理过程或情景?”、“该题的关键性的条件或词是什么?”、“还有没有隐含性的信息?”等,来了解自己是否准确地理解题意。如果学生自我感觉不能回答或不能完全回答出以上问题,则需要重新审题,直到真正理解题意为止(反馈一)。
例1:一航天员在月球上采集一块矿石标本,用弹簧测力计测得重为10N,回到地球用天平称为6Kg。那么,这块矿石采集时的质量是多少?(g取10N/Kg)
两个板演的学生解题过程为:∵G =mg ∴m=G/g=10N/(10N·Kg-1)=1Kg
而且我在巡视中也发现有不少学生采用相同的解法,这种解法看上去似乎无懈可击,但也恰恰说明学生并没有理解题目中的每个物理量的确切含义。这时我并没有急于纠正学生所犯的错误而是在答案旁边画一个大大的“?”,看到一些学生露出疑惑的眼神,紧接着提问:“你能说出这题涉及到哪些物理过程或情景吗?你认为该题中的关键条件或词是什么?”引导学生再次思考。很快他们就找出自己错误的原因:重为10N是在月球上测得的数据,而g=10N/Kg是在地球上测出的数据,二者存在于两个不同的物理过程中,不能混用。
因此在这个阶段中,教师要经常地引导学生去感受、体验并反思自己审题的过程,这对学生良好审题习惯的养成和审题能力的提高大有裨益。
第二步:寻求物理问题解决的可能性方案(反馈二)。
1、审完题后应引导学生不宜盲目地进行解题,而应首先确定问题所属类型,以及确定该问题所涉及的认知经验结构系统,然后把问题标准化,联想有关规律、结论以及物理模型,并探索、猜测问题解决的可能性方案。
2、其次,通过文字运算即由未知分析逼近已知,由已知条件推论未知,使不同层次的形象化关系系统之间相互印证,从而推理、论证该方案的可行性,同时也可从整体上加深对题意的理解。但如果这时发现该方案不能使问题得到良好地解决,或有怀疑或思考受阻,一定要及时转向,必须对问题进行重新解决,寻求新的信息,作出更好的方案假设,即反馈二。这时必须排除思维定势负效应的干扰,力求形成良好的假设方案。这样做好处在于:避免在无意义的方案上浪费精力,增强解题的信心,甚至获得有用的解题信息。
例2:如图所示,平面镜OM与ON夹角为θ,光线AB经过平面镜的两次反射后出射光线为CD。现将平面镜OM与ON同时绕垂直纸面过0点的轴转过一个较小的角度β,而入射光线不变,如图(b)所示。此时经过平面镜的两次反射后的出射光线将(B)
(A)与原先的出射光线CD平行 (B)与原先的出射光线CD重合
(C)与原先的出射光线CD之间的夹角为2β (D)与原先的出射光线CD之间的夹角为β
学生首先想到的方案是在图(b)中直接画出光线AB经平面镜两次反射后的反射光线,但需要四次利用光的反射定律进行作图,明显太烦琐,而且许多光线交织在一起,容易混淆,不算理想方案。因此,需要思维立即转向,这时有些学生联想到已经学习过——角反射器,它与图(a)的区别只是在于:两平面镜的夹角不同。而该题对平面镜OM与ON的夹角θ的大小没有限制,因此,可以假设θ=90°,这样就把问题与已有的知识经验联系起来,从而顺利解决。这种问题如果照前种方案去解显然浪费时间,而且解题者在解题的过程中也会失去信息。而后种方案却通过迂回途径,使问题变得更加简捷。然而,这样的处理方法对学生来说并非易事,这就需要教师在课堂教学中除了经常、有意识地引导学生进行知识梳理、归类以外,还要设计一些不常见的题型来训练学生这种知识迁移和迂回思维的能力。
另外,在这一阶段中教师还需注意:(1)、要引导学生出声思考,自我评价。(2)、延缓评判,不要立即否定学生的方案。如果没有学生能想出方案或想不出理想的方案,教师应引导或揭示方案,但必须告诉学生是怎么想的,并由学生来评判方案的优劣。
第三步:物理问题解决方案的实施
这一阶段实际是在前面两个阶段的认识与分析的基础上,对既定方案进行数学表达的过程,需要教师引导学生遵循从简单到复杂的规律,采用“分步求解”方式实现“任务解析”,通过对一个个小问题的解决,一步步地逼近所求问题,直到问题解决,即实现物理问题分层次结构解决的程式化。同时,还需要引导学生注意解题过程的规范化,提高解题的质量。
第四步:最后结论的回顾与反思(反馈三)。
在最后结论的回顾与反思阶段中,遵循的是系统论的观点,属于消化、吸收、组织和深化,也就是物理问题解决之后进行的整体思考与反思,即反馈三,通过回顾和反思尽可能地把“笨”方法改进为“巧”解法,尽可能地把问题一般化、抽象化,引出推论,使其应用范围扩大,并力求概括出模型,收到以一当十的效果,尽量扩大其外部效度。这有助于知识的系统化,更有助于学生的智能得到更高层次的发挥和提高。
例3:小明和小华两人进行多次百米赛跑,同时出发,每次小明都比小华提前10米到达终点。如果两人都以原来的速度跑,让小明的起跑线后移10米,小华仍在原起跑线,两人同时起跑,谁先到终点? (A)
A 小明先到终点 B小华先到终点 C两人同时到达终点 D无法判断
多数学生通过设未知数,列方程,然后分别表示出小明跑110米和小华跑90米所用的时间,比较再得出结论。这是一种常规的解题思路,除此以外,还有没有另外的解决方案?该方案有什么独到之处?能否推广或迁移?随着教师问题的提出,同学们又开始陷入沉思,片刻过后,部分学生又想到几种更巧妙的解法,例如:
分析法。小明先到终点。因为小明跑100米时,小华跑90米。现在实际上就是比较小明跑110米所需时间与小华跑100米所需时间哪个短。很显然,小明先跑100米所需时间与小华跑90米所需时间相同,我们只要比较最后都跑10米,哪个先到终点,由于小明运动快,所以先到终点。
赋值法。小明跑100米时和小华跑90米所用时间相同,假设为10秒,则小明的速度为10米/秒,小华的速度为9米/秒。计算可知:小明跑110米用11秒,而小华跑100米用11.11秒,所以小明先到达终点。
比例法。由题意可知,小明跑10米与小华跑9米所用的时间相同。所以小明跑110米所用的时间与小华跑99米所用的时间相同,小明仍然领先1米。
另外,教师还可通过变换问题或条件,引导学生多角度、多层次地审视所做的题目,分析、归纳、比较不同情况下题目中的易混、易错点,使学生在变中求同存异,这样就有效地锻炼了学生思维发散性、灵活性,提高学生解决物理问题的能力。
“纸上得来终觉浅,绝知此事要躬行。”只有在这种结合实际的最佳思维过程和最佳解题方案的不断探索、回顾和反思中,学生思维的灵活性、批判性及创造性才有可能得到锻炼和提高,也才有可能真正达到举一反三、触类旁通的学习效果。从而激发学生学习的兴趣和热情,并形成一种正反馈循环,进而充分挖掘学生的潜能,促进学生的可持续发展。