導語：物理問題解決過程啟迪及創新思維探討一文來源于網友上傳，不代表本站觀點，若需要原創文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

【摘要】高中物理教學在課程改革和新高考模式的推動下發生了明顯變革，教學方法的多樣性、學生知識技能的提升以及綜合素養的培養成了我國新一輪教育改革的主流。但有些課堂教學仍沿用高分低能的教育形式，僅僅調整了教學流程，并沒有重視如何培養學生解決問題的思維能力。科學的物理問題解決過程不僅能啟迪學生的創新思維，還能轉變學生的認知方式，提升學生的學科核心素養。就此,從策略和方法兩個方面尋找在解決物理問題中培養學生創新思維的有效途徑，探討學生在解決問題過程中獲得知識并提高學習效率的方法，以培養學生的創新思維，提升學生的綜合素養。

【關鍵詞】高中物理；創新思維；策略；問題解決

物理問題的解決過程是學生學以致用的過程，是學生依據所學物理知識自行解決生活中遇到的物理問題的一種實踐活動。進行教學設計時，為激發學生解決問題的欲望，教師要創設貼近學生生活的問題情境。為引導學生發現問題、提出問題，教師要提前做好問題的預設。“問題”相當于教與學的載體，而“問題解決過程”是學生掌握物理知識不可缺少的一個環節，更是促進學生思維升華的重要途徑。學生普遍感覺高中物理抽象難學，常因理解不到位導致解決問題時困難重重，逐漸使問題的解決過程變得拖沓、被動，大大降低了物理學習的效率，阻礙了學生創新意識的培養[1]。為啟迪學生的創新思維，在教學過程中，教師應針對性培養學生解決問題的能力，并依據教學經驗從物理問題解決的策略與方法兩個方面來探討。

一、問題解決的策略

在設置問題情境后，首先引導學生質疑并分析問題，然后通過問題探究促使學生對概念規律做深入思考，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，提高解決問題的能力。

（一）設置問題情境，引導學生在質疑中分析問題

從情境中產生的問題，是開啟思維大門的鑰匙。教師要設置科學的，具有針對性的問題情境，引導學生積極參與課堂教學，學會在質疑中分析問題，養成獨立思考的習慣和思維能力。若不會分析問題，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，由于物體在傳送帶上的受力情況不同，導致運動情況也不同，但不管物體相對傳送帶如何運動，只要分析清楚物體所受的滑動摩擦力的大小、方向的變化情況，就不難分析出物體的運動狀態以及變化情況了。設置問題情景，引導學生在質疑問題的同時對傳送帶和物體進行“受力分析”和“動態分析終態推斷”，是解決此類問題的關鍵。因此，只有讓學生學會在問題情境中質疑并發現問題，引發學生對問題的思考和分析，才能提煉出與問題解決有關的科學思維與科學方法。

（二）通過問題探究，促使學生對概念規律進行深入思考

高中物理的概念、規律大多是通過實驗探究得出的，有趣的實驗現象最能激發學生學習物理的興趣，也能激發他們對問題的思考。當某個物理量與多個因素有關時，控制變量法是重要的研究方法，所以，通過實驗巧妙地設置問題能增進學生對概念規律的理解[2]。在講解“探究影響導體電阻的因素”實驗時，實驗目的是探究導體的電阻究竟由哪些因素決定。為引導學生提出猜想，教師創設了相應的問題情境。首先，拿出滑動變阻器讓學生觀察思考：它是通過改變什么來改變電阻的？即滑動變阻器的原理是什么。其次，讓學生觀察兩個燈泡（220V100W、220V40W）的亮度后思考：為什么兩個燈泡的長短差不多，粗細卻各有不同。接著，拿出一段銅絲和鐵絲讓學生思考：為什么不能用鐵代替銅制作導線呢？學生通過思考分析，再根據自己的猜想設計實驗，最終得出正確結論。因此，通過生活中的現象引發學生對問題的思考，并在問題的引領下展開探究，促使學生對概念規律的深入思考，這樣的教學真正體現了新課改的理念。

（三）以解決問題為載體，在交流合作中提升學科素養

問題是引發學生探究知識的載體，學生間的相互合作與交流是解決問題的有效途徑，而合作學習也是當前新課改倡導的學習理念。在教學中，教師經常采用小組討論學習法，先設計出與教學內容相關的問題，然后讓學生通過組內思考、討論形成初步結論，再推廣到組間討論。以解決問題為載體，設置合理的互動交流環節可以讓能力參差不齊的學生都能參與問題解決之中。例如，學習《超重和失重》時，在學生認識超重與失重現象后，教師設計了演示實驗：1.用手托起一本書，突然手向上或向下運動，體驗手受到的壓力。2.手提下掛鉤碼的彈簧秤突然向上運動，觀察讀數變化。學生觀察后提出問題：現象產生的原因是什么？用運動方向能否判斷超重和失重？分組討論后組間交流，由認知沖突到統一認知：不能用運動方向來判斷超重和失重。教師接著讓學生思考：運動狀態改變的原因是什么？學生展開討論交流，最后得出認識：當加速度向上時為超重，加速度向下時是失重。因此，只有通過教師有目的性地指導學生開展合作與探究，才能達到解決問題、培養創新思維的目的。

二、問題解決的方法

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

（一）過程分析法

一些物理問題往往比較復雜、過程煩瑣，但大多數是由若干簡單過程組合而成。如果把復雜問題分解為相互關聯的若干個簡單過程來研究，就會有柳暗花明的頓悟。教師可從4個方面引導學生具體運用這一方法：化繁為簡分階段；探明各個階段間的中間狀態；從內在聯系上把握規律，理順制約關系；注意區分由于條件變化而引起物理過程的變化。例：一輕質彈簧豎直放置，將一質量為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；在水平地面右側有一半徑R=L的豎直光滑半圓軌道，軌道最低點與地面相切。將另一質量也為m的小物塊Q放置在距半圓軌道最低點L2=4L處。現向左推P壓縮彈簧，使彈簧發生的形變量為L，此時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視為質點，重力加速度為g）求：（1）當彈簧壓縮量為L時的彈性勢能。（2）若兩物塊P、Q與水平地面間的動摩擦因數均為μ0=19，求兩個小物塊剛滑上半圓軌道時對軌道的壓力大小。圖1思路分析：此題是一個典型的多過程問題。分清各階段及階段間的聯系是解決問題的關鍵。運用恰當的物理規律便能使問題迎刃而解。解：（1）當彈簧壓縮量為L時，根據能量守恒定律可知彈性勢能Ep=12mgL。（2）物塊P被彈簧彈開到與Q相碰之前過程中根據動能定理有Ep-μ0mgL1=12mv21碰撞瞬間動量守恒，有mv1=（m+m）v2碰撞結束后到剛滑上半圓軌道有-μ0×2mgL2=12×2mv23-12×2mv22在半圓軌道最低點滿足FN-2mg=2mv23R聯立解得FN=12mg根據牛頓第三定律，可知剛滑上半圓軌道時兩物塊對軌道的壓力大小等于支持力，即為12mg。

（二）原型啟發法

原型啟發好比照貓畫虎，就是學生把要解決的物理問題和常見的物理模型或物理現象進行對比，找出相似特點和規律來解決新問題。學生生活、實踐和實驗中的經驗積累是原型的主要來源。如果大腦中沒有這種原型，就無法實現對學生的原型啟發，故大腦中的原型儲備是關鍵。為使學生有效獲取原型，教師要引導學生重視以下幾點：①善于觀察身邊的物理現象，勤于思考并嘗試用物理知識解釋有關現象；②要重視實驗演示與實驗探究；③通過閱讀課外資料、觀看科教影片等來獲取。豎直平面內的圓周運動，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動，游樂場中過山車的運動，以及豎直圓弧軌道內側的圓周運動等，都可簡化為豎直平面內輕繩類圓周運動。汽車過拱形橋，小球套在豎直圓環上的運動，小球在豎直平面內的光滑圓管內的運動等，可化為豎直平面內的輕桿類圓周運動。如果讓學生結合當前問題內容在原型中受到啟發，形成解決問題的思路與方案，就可以創新性地解決問題。因此，原型啟發有助于學生更清楚地認識物理現象，解決物理問題并形成良好的思維習慣，為創新思維的培養提供有力指導。

（三）假設推理法

假設推理法就是先假設物理問題具有某一條件，然后根據此條件得出結論，最后將結論與實際情況進行合理推斷的一種科學的思維方法。假設推理法是根據物理過程、臨界狀態、矢量方向等進行假設，這種方法能突破學生思維方法上的局限，使復雜問題得以簡化。例：有一質量為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間的勻強電場中，如圖2所示。已知A、B兩板間的電勢差U=400v，距離d=0.02m，g=10m/s2。通過分析說明帶電粒子能否抵達A板？圖2解析：此題帶電粒子的運動情況不明確，要根據可能存在的運動情況進行假設。帶電粒子的運動有三種可能過程：①粒子不能運動到A板；②恰好能運動到A板，然后返回；③能夠運動到A板且與A板碰撞后再返回。解：假設帶電粒子恰好到達A板，由動能定理得：mgd-qU=12mv2-12mv20，解得：v=-1，無解。故假設不成立，說明帶電粒子不能抵達A板。

（四）比較、類比法

通過比較兩個或多個物理現象、概念、規律之間的異同來解決物理問題，這種方法叫比較法。它是學生最常用、最易掌握的思維方法。如學習《磁場》這一模塊時，教師可讓學生把磁場、電場進行相互比較，結合動能定理與牛頓運動定律等進行系統解析，讓學生掌握它們之間的聯系與區別。再如“直流電和交流電”“靜摩擦力與滑動摩擦力”“速度、速度的變化量和加速度”等現象概念的比較。只要通過細心觀察比較、分析異同，就能深刻理解概念規律。類比找出兩個或兩類研究對象或物理問題之間的相同點或相似點，比較他們是否有相同或相似的結論，這種方法叫類比法。它是學生常用的一種科學探究的思維方法。物理問題的解決過程是培養學生創新思維的一個有效途徑。解決物理問題并不是簡單地就題論題，而是學生思維與認知的升華，教師必須處理好解決問題與發展學生思維的關系。單純就題論題，這樣的物理課堂教學是枯燥無味的，很難激起學生創造性思維。依靠機械式的死記硬背或直接套用物理公式，這樣的學習是死板的，缺乏創新思維，沒有生機與活力。在明確問題解決的思路和方法的基礎上，教師要做好三點。首先，要重視學生在課堂中的主體作用，以問題為載體讓學生參與其中，有利于啟迪學生的思維。其次，教師要掌握啟發與引導學生的方法，尤其在教學一段內容后進行總結時，通過提出一些問題來拓展知識空間，讓學生形成系統化的知識儲備。當學生解決問題遇到困難時，要幫助學生分析存在的問題，通過點撥與指導，讓學生系統掌握所學內容。最后，精選訓練的習題，讓學生盡量有一題多解、一題多變、多題歸一的意識，培養理解與應用、聯想與發散、判斷和優選等思維品質。綜上所述，“解決問題”的過程是一種“再發現再創造”的思維形成過程，也是培養學生創新思維的有效途徑。在解決實際物理問題的過程中，學生的創新能力能得到進一步訓練和發展。在實際教學中，教師應認真研究解決問題的策略，提煉有效的問題解決方法，培養會深層次思考、分析問題的學生，使他們在問題解決過程中能充分建構物理知識體系，準確表達自己的見解。將問題解決理論與物理習題解題過程有機結合，有利于學生在解決實際問題過程中提升物理學科的核心素養，有利于啟迪學生的創新精神。

【參考文獻】

[1]袁衛民，石亞東.如何在物理問題解決過程中培養學生創新思維[J].物理通報，2010（1）：25-26.

[2]邱靖.問題教學法在高中物理教學中的應用探究[J].中學課程輔導（教師教育），2020（20）：93-94.

作者：趙寶明