導(dǎo)語：物理問題解決過程啟迪及創(chuàng)新思維探討一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

【摘要】高中物理教學(xué)在課程改革和新高考模式的推動(dòng)下發(fā)生了明顯變革，教學(xué)方法的多樣性、學(xué)生知識(shí)技能的提升以及綜合素養(yǎng)的培養(yǎng)成了我國新一輪教育改革的主流。但有些課堂教學(xué)仍沿用高分低能的教育形式，僅僅調(diào)整了教學(xué)流程，并沒有重視如何培養(yǎng)學(xué)生解決問題的思維能力?？茖W(xué)的物理問題解決過程不僅能啟迪學(xué)生的創(chuàng)新思維，還能轉(zhuǎn)變學(xué)生的認(rèn)知方式，提升學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)。就此,從策略和方法兩個(gè)方面尋找在解決物理問題中培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維的有效途徑，探討學(xué)生在解決問題過程中獲得知識(shí)并提高學(xué)習(xí)效率的方法，以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，提升學(xué)生的綜合素養(yǎng)。

【關(guān)鍵詞】高中物理；創(chuàng)新思維；策略；問題解決

物理問題的解決過程是學(xué)生學(xué)以致用的過程，是學(xué)生依據(jù)所學(xué)物理知識(shí)自行解決生活中遇到的物理問題的一種實(shí)踐活動(dòng)。進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，為激發(fā)學(xué)生解決問題的欲望，教師要?jiǎng)?chuàng)設(shè)貼近學(xué)生生活的問題情境。為引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題，教師要提前做好問題的預(yù)設(shè)?！皢栴}”相當(dāng)于教與學(xué)的載體，而“問題解決過程”是學(xué)生掌握物理知識(shí)不可缺少的一個(gè)環(huán)節(jié)，更是促進(jìn)學(xué)生思維升華的重要途徑。學(xué)生普遍感覺高中物理抽象難學(xué)，常因理解不到位導(dǎo)致解決問題時(shí)困難重重，逐漸使問題的解決過程變得拖沓、被動(dòng)，大大降低了物理學(xué)習(xí)的效率，阻礙了學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)[1]。為啟迪學(xué)生的創(chuàng)新思維，在教學(xué)過程中，教師應(yīng)針對(duì)性培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力，并依據(jù)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)從物理問題解決的策略與方法兩個(gè)方面來探討。

一、問題解決的策略

在設(shè)置問題情境后，首先引導(dǎo)學(xué)生質(zhì)疑并分析問題，然后通過問題探究促使學(xué)生對(duì)概念規(guī)律做深入思考，最后以問題解決為載體，在交流合作中提高學(xué)生解決問題的能力。在解決問題的過程中，只有理清問題解決的思路，才能提高解題效率。只有熟悉各種解決問題的策略和方法，才能牢牢掌握知識(shí)，提高解決問題的能力。

（一）設(shè)置問題情境，引導(dǎo)學(xué)生在質(zhì)疑中分析問題

從情境中產(chǎn)生的問題，是開啟思維大門的鑰匙。教師要設(shè)置科學(xué)的，具有針對(duì)性的問題情境，引導(dǎo)學(xué)生積極參與課堂教學(xué)，學(xué)會(huì)在質(zhì)疑中分析問題，養(yǎng)成獨(dú)立思考的習(xí)慣和思維能力。若不會(huì)分析問題，解決問題便無從談起。例如，在研究傾斜放置傳送帶這一問題時(shí)，由于物體在傳送帶上的受力情況不同，導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)情況也不同，但不管物體相對(duì)傳送帶如何運(yùn)動(dòng)，只要分析清楚物體所受的滑動(dòng)摩擦力的大小、方向的變化情況，就不難分析出物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)以及變化情況了。設(shè)置問題情景，引導(dǎo)學(xué)生在質(zhì)疑問題的同時(shí)對(duì)傳送帶和物體進(jìn)行“受力分析”和“動(dòng)態(tài)分析終態(tài)推斷”，是解決此類問題的關(guān)鍵。因此，只有讓學(xué)生學(xué)會(huì)在問題情境中質(zhì)疑并發(fā)現(xiàn)問題，引發(fā)學(xué)生對(duì)問題的思考和分析，才能提煉出與問題解決有關(guān)的科學(xué)思維與科學(xué)方法。

（二）通過問題探究，促使學(xué)生對(duì)概念規(guī)律進(jìn)行深入思考

高中物理的概念、規(guī)律大多是通過實(shí)驗(yàn)探究得出的，有趣的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象最能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，也能激發(fā)他們對(duì)問題的思考。當(dāng)某個(gè)物理量與多個(gè)因素有關(guān)時(shí)，控制變量法是重要的研究方法，所以，通過實(shí)驗(yàn)巧妙地設(shè)置問題能增進(jìn)學(xué)生對(duì)概念規(guī)律的理解[2]。在講解“探究影響導(dǎo)體電阻的因素”實(shí)驗(yàn)時(shí)，實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖翘骄繉?dǎo)體的電阻究竟由哪些因素決定。為引導(dǎo)學(xué)生提出猜想，教師創(chuàng)設(shè)了相應(yīng)的問題情境。首先，拿出滑動(dòng)變阻器讓學(xué)生觀察思考：它是通過改變什么來改變電阻的？即滑動(dòng)變阻器的原理是什么。其次，讓學(xué)生觀察兩個(gè)燈泡（220V100W、220V40W）的亮度后思考：為什么兩個(gè)燈泡的長短差不多，粗細(xì)卻各有不同。接著，拿出一段銅絲和鐵絲讓學(xué)生思考：為什么不能用鐵代替銅制作導(dǎo)線呢？學(xué)生通過思考分析，再根據(jù)自己的猜想設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，最終得出正確結(jié)論。因此，通過生活中的現(xiàn)象引發(fā)學(xué)生對(duì)問題的思考，并在問題的引領(lǐng)下展開探究，促使學(xué)生對(duì)概念規(guī)律的深入思考，這樣的教學(xué)真正體現(xiàn)了新課改的理念。

（三）以解決問題為載體，在交流合作中提升學(xué)科素養(yǎng)

問題是引發(fā)學(xué)生探究知識(shí)的載體，學(xué)生間的相互合作與交流是解決問題的有效途徑，而合作學(xué)習(xí)也是當(dāng)前新課改倡導(dǎo)的學(xué)習(xí)理念。在教學(xué)中，教師經(jīng)常采用小組討論學(xué)習(xí)法，先設(shè)計(jì)出與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的問題，然后讓學(xué)生通過組內(nèi)思考、討論形成初步結(jié)論，再推廣到組間討論。以解決問題為載體，設(shè)置合理的互動(dòng)交流環(huán)節(jié)可以讓能力參差不齊的學(xué)生都能參與問題解決之中。例如，學(xué)習(xí)《超重和失重》時(shí)，在學(xué)生認(rèn)識(shí)超重與失重現(xiàn)象后，教師設(shè)計(jì)了演示實(shí)驗(yàn)：1.用手托起一本書，突然手向上或向下運(yùn)動(dòng)，體驗(yàn)手受到的壓力。2.手提下掛鉤碼的彈簧秤突然向上運(yùn)動(dòng)，觀察讀數(shù)變化。學(xué)生觀察后提出問題：現(xiàn)象產(chǎn)生的原因是什么？用運(yùn)動(dòng)方向能否判斷超重和失重？分組討論后組間交流，由認(rèn)知沖突到統(tǒng)一認(rèn)知：不能用運(yùn)動(dòng)方向來判斷超重和失重。教師接著讓學(xué)生思考：運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的原因是什么？學(xué)生展開討論交流，最后得出認(rèn)識(shí)：當(dāng)加速度向上時(shí)為超重，加速度向下時(shí)是失重。因此，只有通過教師有目的性地指導(dǎo)學(xué)生開展合作與探究，才能達(dá)到解決問題、培養(yǎng)創(chuàng)新思維的目的。

二、問題解決的方法

高中物理問題種類繁多、形式多變，且對(duì)思維能力的要求較高，在處理與解決問題時(shí)多數(shù)學(xué)生感到力不從心。但大部分物理問題都有一定的解題規(guī)律和技巧，只要在問題解決過程中找到行之有效的方法，就能學(xué)好物理課程，提升學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)。現(xiàn)將常用方法總結(jié)如下。

（一）過程分析法

一些物理問題往往比較復(fù)雜、過程煩瑣，但大多數(shù)是由若干簡單過程組合而成。如果把復(fù)雜問題分解為相互關(guān)聯(lián)的若干個(gè)簡單過程來研究，就會(huì)有柳暗花明的頓悟。教師可從4個(gè)方面引導(dǎo)學(xué)生具體運(yùn)用這一方法：化繁為簡分階段；探明各個(gè)階段間的中間狀態(tài)；從內(nèi)在聯(lián)系上把握規(guī)律，理順制約關(guān)系；注意區(qū)分由于條件變化而引起物理過程的變化。例：一輕質(zhì)彈簧豎直放置，將一質(zhì)量為12mg的小物塊輕放于彈簧頂端，彈簧最大壓縮量為L。如圖1所示，水平地面上有一固定擋板，將此彈簧一端固定在擋板上且水平放置，一質(zhì)量為m的小物塊P緊靠彈簧的另一端但不連接；在水平地面右側(cè)有一半徑R=L的豎直光滑半圓軌道，軌道最低點(diǎn)與地面相切。將另一質(zhì)量也為m的小物塊Q放置在距半圓軌道最低點(diǎn)L2=4L處。現(xiàn)向左推P壓縮彈簧，使彈簧發(fā)生的形變量為L，此時(shí)P與小物塊Q的距離為L1=2L。撤去外力，小物塊P被彈簧彈開，然后與小物塊Q正碰，碰后瞬間粘在一起。（P、Q視為質(zhì)點(diǎn)，重力加速度為g）求：（1）當(dāng)彈簧壓縮量為L時(shí)的彈性勢(shì)能。（2）若兩物塊P、Q與水平地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ0=19，求兩個(gè)小物塊剛滑上半圓軌道時(shí)對(duì)軌道的壓力大小。圖1思路分析：此題是一個(gè)典型的多過程問題。分清各階段及階段間的聯(lián)系是解決問題的關(guān)鍵。運(yùn)用恰當(dāng)?shù)奈锢硪?guī)律便能使問題迎刃而解。解：（1）當(dāng)彈簧壓縮量為L時(shí)，根據(jù)能量守恒定律可知彈性勢(shì)能Ep=12mgL。（2）物塊P被彈簧彈開到與Q相碰之前過程中根據(jù)動(dòng)能定理有Ep-μ0mgL1=12mv21碰撞瞬間動(dòng)量守恒，有mv1=（m+m）v2碰撞結(jié)束后到剛滑上半圓軌道有-μ0×2mgL2=12×2mv23-12×2mv22在半圓軌道最低點(diǎn)滿足FN-2mg=2mv23R聯(lián)立解得FN=12mg根據(jù)牛頓第三定律，可知?jiǎng)偦习雸A軌道時(shí)兩物塊對(duì)軌道的壓力大小等于支持力，即為12mg。

（二）原型啟發(fā)法

原型啟發(fā)好比照貓畫虎，就是學(xué)生把要解決的物理問題和常見的物理模型或物理現(xiàn)象進(jìn)行對(duì)比，找出相似特點(diǎn)和規(guī)律來解決新問題。學(xué)生生活、實(shí)踐和實(shí)驗(yàn)中的經(jīng)驗(yàn)積累是原型的主要來源。如果大腦中沒有這種原型，就無法實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生的原型啟發(fā)，故大腦中的原型儲(chǔ)備是關(guān)鍵。為使學(xué)生有效獲取原型，教師要引導(dǎo)學(xué)生重視以下幾點(diǎn)：①善于觀察身邊的物理現(xiàn)象，勤于思考并嘗試用物理知識(shí)解釋有關(guān)現(xiàn)象；②要重視實(shí)驗(yàn)演示與實(shí)驗(yàn)探究；③通過閱讀課外資料、觀看科教影片等來獲取。豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)，一般可劃分為輕繩類模型和輕桿類模型。例如，雜技表演中水流星的運(yùn)動(dòng)，游樂場中過山車的運(yùn)動(dòng)，以及豎直圓弧軌道內(nèi)側(cè)的圓周運(yùn)動(dòng)等，都可簡化為豎直平面內(nèi)輕繩類圓周運(yùn)動(dòng)。汽車過拱形橋，小球套在豎直圓環(huán)上的運(yùn)動(dòng)，小球在豎直平面內(nèi)的光滑圓管內(nèi)的運(yùn)動(dòng)等，可化為豎直平面內(nèi)的輕桿類圓周運(yùn)動(dòng)。如果讓學(xué)生結(jié)合當(dāng)前問題內(nèi)容在原型中受到啟發(fā)，形成解決問題的思路與方案，就可以創(chuàng)新性地解決問題。因此，原型啟發(fā)有助于學(xué)生更清楚地認(rèn)識(shí)物理現(xiàn)象，解決物理問題并形成良好的思維習(xí)慣，為創(chuàng)新思維的培養(yǎng)提供有力指導(dǎo)。

（三）假設(shè)推理法

假設(shè)推理法就是先假設(shè)物理問題具有某一條件，然后根據(jù)此條件得出結(jié)論，最后將結(jié)論與實(shí)際情況進(jìn)行合理推斷的一種科學(xué)的思維方法。假設(shè)推理法是根據(jù)物理過程、臨界狀態(tài)、矢量方向等進(jìn)行假設(shè)，這種方法能突破學(xué)生思維方法上的局限，使復(fù)雜問題得以簡化。例：有一質(zhì)量為m=10-8kg，電荷量q=3×10-8c的帶電粒子，將它以v0=1m/s的速度，豎直射入兩水平放置的金屬板AB間的勻強(qiáng)電場中，如圖2所示。已知A、B兩板間的電勢(shì)差U=400v，距離d=0.02m，g=10m/s2。通過分析說明帶電粒子能否抵達(dá)A板？圖2解析：此題帶電粒子的運(yùn)動(dòng)情況不明確，要根據(jù)可能存在的運(yùn)動(dòng)情況進(jìn)行假設(shè)。帶電粒子的運(yùn)動(dòng)有三種可能過程：①粒子不能運(yùn)動(dòng)到A板；②恰好能運(yùn)動(dòng)到A板，然后返回；③能夠運(yùn)動(dòng)到A板且與A板碰撞后再返回。解：假設(shè)帶電粒子恰好到達(dá)A板，由動(dòng)能定理得：mgd-qU=12mv2-12mv20，解得：v=-1，無解。故假設(shè)不成立，說明帶電粒子不能抵達(dá)A板。

（四）比較、類比法

通過比較兩個(gè)或多個(gè)物理現(xiàn)象、概念、規(guī)律之間的異同來解決物理問題，這種方法叫比較法。它是學(xué)生最常用、最易掌握的思維方法。如學(xué)習(xí)《磁場》這一模塊時(shí)，教師可讓學(xué)生把磁場、電場進(jìn)行相互比較，結(jié)合動(dòng)能定理與牛頓運(yùn)動(dòng)定律等進(jìn)行系統(tǒng)解析，讓學(xué)生掌握它們之間的聯(lián)系與區(qū)別。再如“直流電和交流電”“靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力”“速度、速度的變化量和加速度”等現(xiàn)象概念的比較。只要通過細(xì)心觀察比較、分析異同，就能深刻理解概念規(guī)律。類比找出兩個(gè)或兩類研究對(duì)象或物理問題之間的相同點(diǎn)或相似點(diǎn)，比較他們是否有相同或相似的結(jié)論，這種方法叫類比法。它是學(xué)生常用的一種科學(xué)探究的思維方法。物理問題的解決過程是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維的一個(gè)有效途徑。解決物理問題并不是簡單地就題論題，而是學(xué)生思維與認(rèn)知的升華，教師必須處理好解決問題與發(fā)展學(xué)生思維的關(guān)系。單純就題論題，這樣的物理課堂教學(xué)是枯燥無味的，很難激起學(xué)生創(chuàng)造性思維。依靠機(jī)械式的死記硬背或直接套用物理公式，這樣的學(xué)習(xí)是死板的，缺乏創(chuàng)新思維，沒有生機(jī)與活力。在明確問題解決的思路和方法的基礎(chǔ)上，教師要做好三點(diǎn)。首先，要重視學(xué)生在課堂中的主體作用，以問題為載體讓學(xué)生參與其中，有利于啟迪學(xué)生的思維。其次，教師要掌握啟發(fā)與引導(dǎo)學(xué)生的方法，尤其在教學(xué)一段內(nèi)容后進(jìn)行總結(jié)時(shí)，通過提出一些問題來拓展知識(shí)空間，讓學(xué)生形成系統(tǒng)化的知識(shí)儲(chǔ)備。當(dāng)學(xué)生解決問題遇到困難時(shí)，要幫助學(xué)生分析存在的問題，通過點(diǎn)撥與指導(dǎo)，讓學(xué)生系統(tǒng)掌握所學(xué)內(nèi)容。最后，精選訓(xùn)練的習(xí)題，讓學(xué)生盡量有一題多解、一題多變、多題歸一的意識(shí)，培養(yǎng)理解與應(yīng)用、聯(lián)想與發(fā)散、判斷和優(yōu)選等思維品質(zhì)。綜上所述，“解決問題”的過程是一種“再發(fā)現(xiàn)再創(chuàng)造”的思維形成過程，也是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維的有效途徑。在解決實(shí)際物理問題的過程中，學(xué)生的創(chuàng)新能力能得到進(jìn)一步訓(xùn)練和發(fā)展。在實(shí)際教學(xué)中，教師應(yīng)認(rèn)真研究解決問題的策略，提煉有效的問題解決方法，培養(yǎng)會(huì)深層次思考、分析問題的學(xué)生，使他們?cè)趩栴}解決過程中能充分建構(gòu)物理知識(shí)體系，準(zhǔn)確表達(dá)自己的見解。將問題解決理論與物理習(xí)題解題過程有機(jī)結(jié)合，有利于學(xué)生在解決實(shí)際問題過程中提升物理學(xué)科的核心素養(yǎng)，有利于啟迪學(xué)生的創(chuàng)新精神。

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作者：趙寶明