李夢(mèng)夢(mèng)　張 磊

(山東師范大學(xué)　山東 濟(jì)南　250014)

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原始物理問題與傳統(tǒng)習(xí)題設(shè)計(jì)的對(duì)比研究

李夢(mèng)夢(mèng)張 磊

(山東師范大學(xué)山東 濟(jì)南250014)

原始物理問題較之傳統(tǒng)習(xí)題能更好地促進(jìn)學(xué)生綜合能力的提高，越來越受到教育者的關(guān)注，本文從設(shè)計(jì)意圖、呈現(xiàn)方式、解決方法3個(gè)方面對(duì)原始物理問題和傳統(tǒng)習(xí)題進(jìn)行比較，以幫助促進(jìn)原始物理問題在中學(xué)物理教學(xué)中的廣泛應(yīng)用．

原始物理問題傳統(tǒng)習(xí)題對(duì)比研究

傳統(tǒng)習(xí)題設(shè)計(jì)的意圖是使學(xué)生準(zhǔn)確地掌握物理知識(shí)和熟練運(yùn)用解題技巧，所以傳統(tǒng)習(xí)題遠(yuǎn)離生活情景，以條件簡(jiǎn)潔、圖像清晰的物理模型呈現(xiàn)，考查學(xué)生是否掌握了物理概念，能否準(zhǔn)確推導(dǎo)物理公式．這樣的習(xí)題思路清晰，便于把握規(guī)律，但容易束縛學(xué)生的思維，不利于培養(yǎng)學(xué)生的能力．原始物理問題的設(shè)計(jì)目的是提高學(xué)生用物理知識(shí)解決實(shí)際問題的能力，所以其大都是以生活情景或?qū)嶒?yàn)情景再現(xiàn)的方式呈現(xiàn)，體現(xiàn)了課程標(biāo)準(zhǔn)要求的物理與生活相融合的理念，由于原始物理問題自身復(fù)雜性使其解決問題的方法很多，沒有標(biāo)準(zhǔn)答案，在實(shí)際教學(xué)中實(shí)施較困難．

1　原始物理問題與傳統(tǒng)習(xí)題的教育價(jià)值

在物理教育中引入習(xí)題的初衷是鞏固和加深學(xué)生學(xué)習(xí)的知識(shí)，考查學(xué)生掌握知識(shí)的水平，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用知識(shí)解決問題的能力[1]．課程標(biāo)準(zhǔn)明確指出要重視習(xí)題對(duì)學(xué)生發(fā)展方面的評(píng)價(jià)作用，要求測(cè)驗(yàn)和考試命題應(yīng)該注重理解和應(yīng)用，應(yīng)該多選擇有實(shí)際科技背景或以真實(shí)物理現(xiàn)象為依據(jù)的問題，切記那種脫離實(shí)際的純“思辨游戲”式的題目，要研究并設(shè)計(jì)有利于學(xué)生思維發(fā)展、聯(lián)系生活和社會(huì)的開放性試題[2]．原始物理問題是自然界及社會(huì)生產(chǎn)、生活中客觀存在的，能夠反映物理概念、規(guī)律且未被加工的典型的物理現(xiàn)象和物理事實(shí)[3]，也就是學(xué)生所熟悉的生活中的實(shí)際問題，符合課程標(biāo)準(zhǔn)提出的“從生活走進(jìn)物理，從物理走向社會(huì)”的理念．新課標(biāo)中對(duì)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)問題及探索過程的重視，也就是體現(xiàn)對(duì)原始問題的重視，和對(duì)其價(jià)值的高度認(rèn)同[4]．傳統(tǒng)習(xí)題則是由出題人或者教師將生活中客觀存在的事物抽象而成的物理模型，對(duì)于學(xué)生的考查就是運(yùn)用物理知識(shí)和數(shù)學(xué)方法解決已成型的物理模型的相關(guān)問題．這樣的傳統(tǒng)習(xí)題模式是對(duì)學(xué)生靈活運(yùn)用物理概念、規(guī)律及數(shù)學(xué)方法的考查，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的物理思維、物理方法、創(chuàng)新能力、建模能力等方面都沒有很好的體現(xiàn)，并且重復(fù)小球、斜面、木塊等羅列的習(xí)題也常常使得學(xué)生感到枯燥無味．其實(shí)對(duì)學(xué)生而言，在接觸物理學(xué)科之前所遇到的問題可以說是原始問題，學(xué)生本來是樂于觀察探求其本質(zhì)的，學(xué)生也樂于學(xué)習(xí)一些能夠解決實(shí)際問題或者解釋生活現(xiàn)象的一些方法，但是一旦將這些原始問題搬到我們的物理課堂上成為物理習(xí)題，學(xué)生就常常對(duì)其失去了興趣．

2　傳統(tǒng)習(xí)題的設(shè)計(jì)

2.1傳統(tǒng)習(xí)題的設(shè)計(jì)意圖

一直以來，物理教育界認(rèn)為想學(xué)好物理必須做到能夠用自己的語言陳述出所學(xué)習(xí)的新的概念、定義及公式本身的含義，能夠自己證明定理、推導(dǎo)公式．所以學(xué)習(xí)物理必須要做習(xí)題才能夠?qū)λ鶎W(xué)習(xí)的概念、公式、定理熟練地推導(dǎo)和證明，才能夠理解公式成立的條件，推導(dǎo)的關(guān)鍵步驟，演算技巧等．傳統(tǒng)習(xí)題設(shè)計(jì)的意圖是為了全面考察學(xué)生對(duì)知識(shí)掌握的水平，以幫助學(xué)生扎實(shí)地掌握物理概念、規(guī)律，熟練地推導(dǎo)物理定理、公式，是為了學(xué)習(xí)物理知識(shí)而設(shè)計(jì)的，學(xué)生是為了做對(duì)題、會(huì)做題而去做題．

2.2傳統(tǒng)習(xí)題的呈現(xiàn)方式

傳統(tǒng)習(xí)題主要是作為一種工具幫助學(xué)生對(duì)所學(xué)習(xí)的知識(shí)進(jìn)行鞏固并通過紙筆測(cè)試對(duì)學(xué)生進(jìn)行甄別和選拔，所以傳統(tǒng)習(xí)題注重物理知識(shí)，不注重物理模型的建立過程．編制的傳統(tǒng)習(xí)題通常以完美的物理模型(如輕繩、光滑斜面、小球等)以及人為設(shè)置的簡(jiǎn)潔、無冗余的物理量來呈現(xiàn)所要學(xué)習(xí)或者考查的內(nèi)容，是從科學(xué)現(xiàn)象與事實(shí)中抽象、剝離出來的問題[5]．雖然有的習(xí)題也是以生活情景為背景編寫的，但不是生活情景的再現(xiàn)而是將抽象的習(xí)題鑲嵌在生活背景中，不是真正地將物理與生活相融合．傳統(tǒng)習(xí)題的答案唯一，思路清楚，使大多數(shù)學(xué)生能容易地掌握，但是不利于培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析、解決實(shí)際問題的能力[6]，并且過于標(biāo)準(zhǔn)化的習(xí)題失去了物理學(xué)科所具有的豐富性和趣味性．

2.3傳統(tǒng)習(xí)題的解題方法

解決傳統(tǒng)習(xí)題一般都有固定的步驟，教學(xué)中所謂的一類題型就是指有統(tǒng)一解題步驟的一類習(xí)題．下面的例題就是高中物理圓周運(yùn)動(dòng)中常見的題型.

【例1】如圖1所示質(zhì)量為m的小球處于靜止?fàn)顟B(tài)，輕繩OA與豎直方向夾角為θ，輕繩OB水平，試求燒斷繩OB的瞬間繩OA上的拉力．(重力加速度為g)

圖1

即

故此時(shí)繩OA的拉力

圖2

圖3

2.4評(píng)析

此例題直接建立好了物理模型，研究對(duì)象是小球、輕繩，所給物理量是小球質(zhì)量m，OA與豎直方向的夾角θ，重力加速度g，考查學(xué)生受力分析、力的分解及圓周運(yùn)動(dòng)的知識(shí)，此種類型的傳統(tǒng)習(xí)題有固定的解題步驟，學(xué)生即使不理解其含義也可以通過對(duì)解題步驟的模仿或者是套公式來解決這個(gè)問題，題目所給物理量等于所需物理量，如果學(xué)生在解題時(shí)沒有用上全部的物理量便會(huì)想到有錯(cuò)誤之處，進(jìn)而改正解題方法以求得正確答案，沒有真正做到對(duì)其能力的考查．即使學(xué)生所得答案是正確的有時(shí)也不清楚為什么要研究這樣的問題，難以真正做到學(xué)以致用．

3　原始物理問題的設(shè)計(jì)

3.1原始物理問題的設(shè)計(jì)意圖

原始物理問題在設(shè)計(jì)方面注重的是學(xué)生對(duì)知識(shí)的應(yīng)用，除了對(duì)所學(xué)的物理知識(shí)與解題技能的考查外，還注重實(shí)驗(yàn)探究的過程與方法的訓(xùn)練，以及對(duì)物理學(xué)科的情感態(tài)度與價(jià)值觀的培養(yǎng)．原始物理問題設(shè)計(jì)的意圖是使學(xué)生成為一個(gè)生活中的明白人，即能夠運(yùn)用所學(xué)的物理知識(shí)解決生活、生產(chǎn)中的實(shí)際問題或解釋生活現(xiàn)象；也使學(xué)生成為一個(gè)學(xué)習(xí)中的明白人，即知道所學(xué)習(xí)的物理知識(shí)具有怎樣的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值．

3.2原始物理問題的呈現(xiàn)方式

原始問題以情景化的方式呈現(xiàn)，一個(gè)報(bào)道、一則故事、一種自然現(xiàn)象的描述等生活情景再現(xiàn)問題都可以算是原始問題．下面這個(gè)例子就是一個(gè)描述生活場(chǎng)景的原始問題：吊威亞是目前影視行業(yè)常用到的一種特技效果． 吊威亞就是吊鋼絲繩的意思，“威亞”就是從wire(鋼絲)這個(gè)單詞音譯過來的，最早來自香港影視制作界“吊wire(鋼絲)”的口語，香港習(xí)慣采用國語與英語混用的詞匯，傳入內(nèi)地后就成為業(yè)界統(tǒng)稱．吊威亞多用于電視、電影等的特效制作，也可以用于廣告，主要是使演員“飛行”的工具，用鋼絲繩固定演員腰部，拉起后完成“飛”的特殊效果．在影視劇中的人物騰空、飛躍及空中武打鏡頭常常要通過吊威亞實(shí)現(xiàn)，后期剪輯階段再處理．演員吊威亞時(shí)，工作人員先用鋼絲繩將演員吊起，再用繩子將演員拉至場(chǎng)景一邊，控制好演員的位置，然后松掉繩子，使演員從高空“飛”入鏡頭，完成“飛行”的動(dòng)作．

原始問題在設(shè)計(jì)方面不考慮學(xué)科的特點(diǎn)，就是單純的對(duì)生活現(xiàn)象的描述，不同學(xué)習(xí)層次的人有不同的見解、解決辦法，不同學(xué)科背景的人也能用不同的學(xué)科知識(shí)來描述這個(gè)生活現(xiàn)象，就像是一千個(gè)讀者就有一千個(gè)哈姆雷特一樣，原始問題就像是一個(gè)多姿多彩的舞臺(tái)，每個(gè)站在舞臺(tái)上的人都能夠跳出屬于自己的旋律．用物理學(xué)相關(guān)語言對(duì)生活實(shí)際問題進(jìn)行描述，便使原始問題成為原始物理問題．原始物理問題只是在描述生活現(xiàn)象方面使用了物理學(xué)相關(guān)的語言，并沒有對(duì)生活現(xiàn)象中的各個(gè)條件進(jìn)行簡(jiǎn)化、抽象，也沒有將所研究的對(duì)象進(jìn)行處理，更沒有將生活情景抽象成物理模型．

3.3原始物理問題的解決辦法

原始物理問題是相對(duì)開放性的問題，解決方法有很多，答案不唯一，但并不是沒有大體一致的解決途徑，要解決原始物理問題可以先將繁冗的干擾信息置換為規(guī)律應(yīng)用明確的抽象情景，再從抽象情景中提取物理模型．合理地進(jìn)行簡(jiǎn)化、分解、抽象是從物理原型到物理模型的重要步驟[6]，也是解決原始物理問題較難把握的步驟．原始物理問題的解決需要經(jīng)過這樣幾個(gè)步驟：

第一，描述問題，即觀察一個(gè)生產(chǎn)、生活中的實(shí)際問題，用物理學(xué)相關(guān)的語言準(zhǔn)確地描述出來，提出所要解決的問題，使之成為原始物理問題．

第二，篩選條件，即根據(jù)所要解決的問題將原始物理問題中的相關(guān)量進(jìn)行篩選和簡(jiǎn)化，選取本質(zhì)條件，舍棄非本質(zhì)聯(lián)系．

第三，建立模型，通過辨別、取舍、整合原來復(fù)雜的信息，將原始物理問題抽象為物理模型，使之成為傳統(tǒng)物理習(xí)題并能夠畫出相應(yīng)的物理圖像．

第四，賦值，即對(duì)物理模型中所需要的物理量進(jìn)行賦值．

第五，解決問題，即運(yùn)用與問題相關(guān)的物理規(guī)律、公式等，使用數(shù)學(xué)工具求解出問題結(jié)果，從而解決問題．傳統(tǒng)習(xí)題的解決只需要經(jīng)歷最后一個(gè)過程，前面幾個(gè)能夠培養(yǎng)學(xué)生的觀察、分析問題、建模能力，力的過程在傳統(tǒng)習(xí)題中沒有考查和訓(xùn)練．

按照解決原始物理問題的方法分析上面原始問題的例子：

(1)描述問題

用鋼絲繩將某演員吊起，工作人員用繩子將演員拉至一邊，然后松掉繩子，演員從場(chǎng)景一邊“飛入”鏡頭，求工作人員松掉繩子瞬間，鋼絲繩對(duì)演員的拉力．

(2)篩選條件

假設(shè)：鋼絲繩不可伸長(zhǎng)，人的重心在腰部，工作人員松開繩子的瞬間與演員之間不再有作用力，重力加速度g=10N/kg．

忽略：鋼絲繩的質(zhì)量，空氣阻力，人的體型及動(dòng)作變化(即將人看作在位置O處的質(zhì)點(diǎn))．

(3)建立模型

某演員被一根不可伸長(zhǎng)的輕繩OA吊起，如圖4所示.

圖4

工作人員用輕繩OB水平拉著他，使吊著他的輕繩OA與豎直方向的夾角為θ，求撤掉繩OB的瞬間輕繩OA對(duì)演員的拉力．

(4)賦值

假設(shè)：演員的質(zhì)量為m=50kg， 輕繩OA與豎直方向夾角為θ=60°．

(5)解決問題

3.4評(píng)析

原始物理問題以真實(shí)的生活情景為背景，既訓(xùn)練學(xué)生的物理思維能力，又聯(lián)系科學(xué)、生產(chǎn)和生活實(shí)際，具有生命力．

解決原始物理問題的第一步描述問題，培養(yǎng)學(xué)生的觀察、歸納、概括能力，學(xué)生需要用語言描述出所觀察到的現(xiàn)象和所遇到的問題，或者將所收集到的內(nèi)容提煉出有用的信息，使之成為一個(gè)原始物理問題．不同認(rèn)知階段的學(xué)生描述問題的角度不同，形成的原始物理問題也不同，各個(gè)層次的學(xué)生都可以參與其中，這也是造成原始物理問題復(fù)雜性的原因之一．

第二步篩選條件，這個(gè)過程是根據(jù)所要研究的內(nèi)容將原始物理問題簡(jiǎn)化的過程，由于所研究的內(nèi)容不同或?qū)W生的認(rèn)知能力水平不同，需要簡(jiǎn)化、篩選的條件就會(huì)有所不同，對(duì)于一些復(fù)雜的物理量，可以通過合理的簡(jiǎn)化或理想化使之成為容易被解決的物理量．不同層次水平的學(xué)生都能夠按照自己的方法力所能及地參與解決這個(gè)問題的過程，有利于增強(qiáng)學(xué)生的自信心．

第三個(gè)過程是構(gòu)建物理模型的過程，在這個(gè)過程中將篩選出的物理?xiàng)l件抽象化、結(jié)構(gòu)化，將所研究的問題構(gòu)建成為物理模型，使原始物理問題抽象成了物理習(xí)題，同時(shí)通過畫物理圖像將一個(gè)物理習(xí)題形象地展現(xiàn)出來．

第四個(gè)過程是賦值的過程，學(xué)生可以通過查閱相關(guān)資料對(duì)所設(shè)定的物理量進(jìn)行賦值，在查閱資料的過程中學(xué)生可以開闊視野，豐富知識(shí)，也可以對(duì)生活中所涉及到的質(zhì)量、距離、角度等量做到心中有數(shù)．

最后一個(gè)解決問題的過程，考查學(xué)生物理知識(shí)儲(chǔ)備和數(shù)學(xué)計(jì)算能力，就是解決傳統(tǒng)習(xí)題的過程．原始物理問題解決方法多樣，不是單純地通過模仿和套公式就能解決，需要學(xué)生經(jīng)歷觀察現(xiàn)象、分析問題、建立模型等一系列的過程，對(duì)學(xué)生的思維能力、分析問題和解決問題的能力都有很好的促進(jìn)作用．

4　結(jié)語

學(xué)生的學(xué)習(xí)應(yīng)該是一個(gè)主動(dòng)加工的過程，傳統(tǒng)習(xí)題的設(shè)計(jì)使學(xué)生學(xué)習(xí)到的知識(shí)一般具有潛在的價(jià)值，學(xué)習(xí)的結(jié)果不能立即轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)的價(jià)值，學(xué)生意識(shí)不到當(dāng)前的學(xué)習(xí)與將來的生活實(shí)踐的關(guān)系時(shí)，學(xué)習(xí)就表現(xiàn)出一定程度的被動(dòng)性[7]．原始物理問題的設(shè)計(jì)使學(xué)生將所學(xué)到的知識(shí)直接應(yīng)用到生活中，滿足生活的需要，不同學(xué)習(xí)層次的學(xué)生都參與其中，增加了學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性．課程標(biāo)準(zhǔn)明確提出要將與學(xué)生生活密切相關(guān)的事物引入物理課堂，多研究并設(shè)計(jì)面向全體學(xué)生，有利于學(xué)生思維發(fā)展、聯(lián)系生活和社會(huì)的開放性試題．物理教學(xué)必須從專注于理想的模型和結(jié)構(gòu)優(yōu)良的傳統(tǒng)習(xí)題教學(xué)中走出來，面向真實(shí)的物理科學(xué)，面向?qū)W生的實(shí)際生活，讓學(xué)生經(jīng)歷對(duì)生活現(xiàn)象的描述、抽象，對(duì)物理量的提取、設(shè)置，構(gòu)建各物理量的關(guān)系的過程，使學(xué)生學(xué)會(huì)解決這些實(shí)際問題的方法，這樣才能夠更好地實(shí)現(xiàn)物理知識(shí)在實(shí)際生活中的應(yīng)用價(jià)值．

當(dāng)然，原始物理問題教學(xué)與習(xí)題教學(xué)各有利弊，不能完全相互替代，在實(shí)際教學(xué)中合理地將二者結(jié)合，能夠更好地實(shí)現(xiàn)提高物理教育效能的目的．

1邢紅軍,陳清梅.從習(xí)題到原始問題：科學(xué)教育方式的重要變革.課程·教材·教法,2006(01):56～60

2中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn).北京：人民教育出版社,2003

3邢紅軍,陳清梅.對(duì)原始物理問題教學(xué)的思考.中國教育學(xué)刊,2006(08):67～69

4何燕君,金鈞.對(duì)原始物理問題與習(xí)題教學(xué)的思考.數(shù)理化解題研究(高中版),2010(01):30～32

5吳舉宏.從抽象習(xí)題到原始問題的教學(xué)變革.生物學(xué)通報(bào),2007(08):37～38

6于克明.中學(xué)物理新思維.濟(jì)南：山東教育出版社,2002.314,323

7莫雷.教育心理學(xué).南寧：廣西高等教育出版社,2005.45

李夢(mèng)夢(mèng)(1990-)，女，在讀碩士研究生，研究方向?yàn)榛A(chǔ)教育物理課程與教學(xué)改革.指導(dǎo)教師：張磊(1964-)，女，博士，副教授，主要從事課程與教學(xué)基本理論研究.

2016-03-24)