“三省吾身”

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摘要：简约的思维范式能有效帮助学生快速、准确地解决物理问题。本文从操作层面上通过“三省吾身”，为解决力学问题进行了思维范式的探讨和教学策略的反思。

关键词：三省吾身；力学问题；思维范式；教学策略

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2013）10（S）-0022-3

练功有章法，解题有范式。“力与运动”是物理学探索史中一个古老的话题。也是贯穿整个高中物理的重、难点，即使电学中的电场、磁场与电磁感应也是“力与运动”的另一种表现形式。因而，对力与运动的考查也自然成为了高考考查的核心，在复习迎考中对于力学问题的解决能力的培养就显得相当重要。然而，不少学生面对这类问题的处理时，往往思路不清，不知从何下手，待到老师评讲后，总会听到有学生说“原来不难嘛，我怎么就想不到、想不清呢？”课后，笔者反思：学生想不到、想不清的症结在哪儿？——缺乏解决力学问题的简约思维范式和宏观上解决方法的指引！这里所指的“思维范式”，简单的说就是具有范例特点的思维规范、模型或模式窗体底端。在解决问题的过程中，通过对问题的解决进行思维规范，逐步让学生从对方法的隐性渗透过渡到显性再现，总结得出一套思维范式，而后象练功一样，通过对范式的适量练习，熟练掌握，内化为学生的自觉行动，最终就能实现灵活运用，融会贯通。

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力学问题解决的思维范式

力学问题解决的核心思路之一是力与运动的关系，力是使物体运动状态改变的原因，这是动力学的基本观点：另一条核心思路是：能量观。因为能量转化与守恒关系是自然界中客观存在着的一种十分重要的关系。因而，对力与运动关系及能量观等掌握情况自然就成为高考考查的重点和热点。要想快速、准确地解决力学类问题，笔者要求学生分析此类问题时切实做到“三省吾身”，一省运动（现象）：物体做什么运动？分几个过程？二省力（原因）：物体受到了哪些力的作用？其合力是恒力还是变力？三省能量（变化中不变的东西）：这一运动过程中有哪些能量发生了相互转化？能量源头是什么？转化成了哪些形式的能？

2 从示范渗透到显现范式

学生分析问题和解决问题的能力总是从模仿开始，其模仿的对象主要是老师，高中学生也不例外。这就要求教师在帮助学生分析和解决力学问题时应落实八字方针：示范渗透、显现范式。即作为学生的引路人，首先就得要求自己、锻炼自己分析力学问题时有规范清晰的解题思路，解题示范时可通过思维导图的方式进行直观展示，力争形成简约的思维范式。下面，以2010年江苏高考第14题为例来进行分析与建构。

题目在游乐节目中，选手需要借助悬挂在高处的绳飞越到水面的浮台上，小明和小阳观看后对此进行了讨论。如图1所示，他们将选手简化为质量m=60kg的质点，选手抓住绳由静止开始摆动，此时绳与竖直方向夹角α=53°，绳的悬挂点D距水面的高度为H=3m。不考虑空气阻力和绳的质量，浮台露出水面的高度不计，水足够深。取重力加速度g=10m/s2，sin53°=0.8，cos53°=0.6。

（1）求选手摆到最低点时对绳拉力的大小F：

（2）若绳长l=2m，选手摆到最高点时松手落入水中。设水对选手的平均浮力f1=800N，平均阻力f2=700N，求选手落入水中的深度d；

（3）若选手摆到最低点时松手，小明认为绳越长，在浮台上的落点距岸边越远；小阳认为绳越短，落点距岸边越远，请通过推算说明你的观点。

思维导图引思教师在教学过程中，不仅需要教给学生的学习内容结构，更应教给相应的学习方法结构。在解决上述问题的分析时，笔者试图通过思维导图（图2）展示思维方法以便厘清问题，让问题的理解变得更明晰，并帮助学生进行思维规范，让思维范式加以显化。

以上的思维导图直观地给学生展示了解决力学问题的三大方面：运动、力、能量。从而引导学生在自我解决力学问题时切实做到“三省吾身”：我对运动过程分析清楚了吗？我对物体受力分析全面了吗？在这一运动中，有哪些形式的能量？是怎么转化的？这样，每当遇到一个典型的问题，我们不去贪多求快，而是从现象到本质，从感性到理性，不断追求思考的深度，最终实现问题的切实解决。因此，也能有效地帮助学生在高三的复习迎考中跳出“题海”。

3 教学策略反思

杨振宁教授指出：“现象是物理学根源”，力学问题的现象主要表现为各种各样的运动形式，那些复杂的运动现象如何从本质上去理解呢？对于能量，是一个十分抽象的概念，如何让这一概念深入学生的内心？我们在复习时采取的策略是从物理现象中抽象出运动的模型，在运动过程的分析中实施“程序化”，从心理上“渗透”与“强化”能量观。

3.1 分析运动，落实“模型化”与“程序化”思想

3.1.1 模型化

著名科学家钱学森说：“什么叫模型？模型就是通过对问题现象的分解，利用我们考虑得来的原理吸收一切主要的因素，略去一切不主要的因素，所创造出来的一副图画……”。模型的本质就是实际问题理想化。在具体问题的分析中，要让学生充分认识到建立物理模型是物理学研究中普遍采用的方法，也是应用物理知识解决实际问题首先需要采用的方法。尤其是现在的高考题中，纯“模型题”数量减少，以实际情境为背景的题目数量增多。解题时，不会建立物理模型，可以说寸步难行。教学中，笔者将模型进行专题教学，阐述运动应重在过程的分析，当属于过程模型。常见过程模型如图3所示。

在实际问题的解决中，需要将具体的运动和图3的理想运动模型进行对接，再联系理想运动模型的规律来进行分析，最终实现顺利解决，如飞机在跑道上的加速起飞过程就可抽象为初速为零的匀加速直线运动。

3.1.2 程序化

有人说“抓住了过程分析就抓住了高考”。笔者认为：没错！

如历年的物理压轴题均突出考查考生对物理过程分析的能力，是属于运动“过程型”综合题，其分析的关键就是抓住物理情景中运动状态与运动过程，利用“庖丁解牛”的思想，首先将物理过程拆成几个简单的子过程，一步一步地。逐步分析出物体的运动状态与受力之间的关系：然后顺藤摸瓜地去寻找已知量与未知量的关系：最终根据它们所遵循的规律。一个程序一个程序地列出相关的式子进行求解。这样的处理，有利于帮助学生加深对问题的理解，会使问题的解决变得更加清晰。

3.2 构建能量观，重在“渗透”与“强化”

诺贝尔奖获得者费恩曼说：“有一个事实，如果你愿意，也可以说是一条定律，支配着至今所知的一切自然现象……这条定律称作能量守恒定律。它指出，某一个量，我们把它称为能量，在自然界经历的多种多样的变化中它不变化。那是一个最抽象的概念……”。对于这一精辟的论述，从教学的角度看：一方面揭示了能量守恒思想的重要性，另一方面揭示了能量是抽象的，能量观进入学生的灵魂深处是需要一个抽象化的过程。在教学中，笔者从学生的认知角度出发渗透能量观。经常在课上不止一次地问过学生这样的问题：不吃食物，大家想象会有什么后果？吃过饭后感觉如何？大家运动的能量最终来源于什么？又不断转化成哪些形式的能？要想让汽车不停地奔跑、不停地排放尾气、克服车轮与地面间产生的摩擦，得让汽车喝什么呀？我们每天都在用电，如果是水力发电，电能的最终来源于什么？就这样，一方面，通过寻找能量根源的办法，慢慢地向学生渗透能量观，让能量观成为学生思考问题的一种直觉和习惯；另一方面，牵涉到能的问题，特别是从力与运动角度分析问题遇到较大困难时，笔者不时提醒自己和学生：想想能量吧！通过心理上的“强化”，往往能达到“柳暗花明”之效。

参考文献：

[1]张瑜，程序法解物理综合题[J]，高中数理化，2009，（8）：42