高中物理解题思维方法的探究与运用的分析

高发圣

【摘要】物理解题能力是高中阶段学生在学习过程运用所学知识来分析和解决实际问题的体现，学生解题思维方法的培养和训练也是衡量教师教学成果的重要标准。本文主要从物理解题过程、影响高中学生物理解题方法提升的几项因素出发，探讨提升高中物理解题思维能力的可行性策略。

【关键词】高中物理;解题;思维方法

物理解题思维属于科学思维的范畴，而物理科学思维是物理学科素养的核心内容，这便要求高中物理教师在教学过程中要注重培养和提升学生的解题思维能力，关注解题的思维过程，及时发现学生在解题中所遇到的思维障碍，并制定科学、合理的应对措施，克服学生的思维障碍，帮助他们树立物理学习的自信心，促进高中学生的物理学科解题思维能力的提升。

一、高中物理学科的解题过程

高中物理解题过程大致可分为问题表征、情境分析、策略选择、策略实施以及解题反思等几个阶段。首先是问题表征，该阶段是物理解题过程中的初始环节，也是最为关键的一个环节。学生在碰到物理题目时的第一反应便是将其转化为物理情境，在充分分析物理情境的基础上再针对相关问题调动已有的知识储备，进一步分析和解决物理问题。其次是情境分析阶段和策略选择阶段。物理题目的设置往往立足于现实问题解决的基础，学生要在充分读懂和掌握题目的意图后要以研究对象为中心准确建立情境图，然后就可以根据情境图来选择适合的解题策略。物理的具体解题过程就是立足于基本的已知条件，反复搜索和分析问题的空间，持续缩小待求量和已知条件间的差别，直到这种差别被消除，也就解决了相应的物理问题。最后便是策略实施阶段和解题反思阶段。在充分提取物理题目的信息后，要快速明确研究对象，以及对研究对象的各种变化动态作出精确的分析研究，按照一定的物理规律来制定最佳解题策略，给出逻辑性强、思路明晰的运算过程，并展示解题过程，得出结论。反思阶段是学生常常忽略的一个关节点，如果学生在成功解题后可以将这些解题规律自行收集整理出来，并及时反思解题方法，从而进行过程优化，可以较好地培养学生的解题思维。

二、影响高中学生物理解题方法提升的因素

（一）认知结构不够完善

高中生的物理认知结构具体指的是学生对于物理世界观念的内容以及在他们头脑中形成的物理知识结构，这种结构主要由学生具体学生的物理知识内容、学习知识的方法、如何进一步理解掌握新的物理知识以及学到的新知识对已经掌握知识的影响方式等多个层面构成的。这种认知结构首先体现出较强的主观性，高中阶段的学生正处于个性化发展的特殊时期，尽管是在同一个班集体中学习和成长的学生，他们的认知方式和心理特征都会有所不同，也必然会形成有差异性的物理认知结构。举个例子，老师在讲解有关电场知识的时候，就算是同一教师面对同一班同学使用同样的教学方式，在教学活动结束后，学生所绘制的电场知识结构图也没有完全一样的。其次物理认知结构会随着学生对物理知识的深入学习得以扩展、更新和重构，人脑也会在新知识的加工和组织中来调整原本的认知结构，以及使用遗忘、系统化等一系列手段简化原有认知结构。高中阶段的学生在面临需要解决的物理问题时，在短时间内将所掌握的物理知识与相关问题情境相匹配的成功率在一定程度上可以反映出学生的认知结构是否完善，而通常情况下高中生在解决物理問题的过程中所碰到的思维障碍大部分原因就是他们尚未具备较为完善的物理认知结构。

（二）情境分析困难

物理是一门与现实生活紧密相关的学科，物理规律和物理概念都是真真切切存在的，但这些概念和规律同时又具有较强的抽象性，而物理题目主要是对物理基本运动和基本状态的描述，学生在解题过程中需要将物理题目与物理概念、规律等快速联系起来，这就进一步要求学生对物理问题所反映出来的问题进行情境分析，且能够在大脑中及时、准确地梳理物体的物理情境及物理状态，如此才能在分析解答物理题目时找准相应的物理公式和物理概念。但普遍存在的一个现象就是，大部分学生在解答物理题目时，还未充分分析题目的情境，就迫不及待地盲目套用公式，这个公式试一试，不行的话再换用下一个公式，尽管有部分学生会主动地对题目进行情境分析，也会经常在分析的过程中错误频出，导致直接进入解题的误区。因此，高中生对物理情境的分析不清会直接阻碍解题思维的提升和发展。

三、提升高中物理解题思维能力的策略

（一）优化学生的物理认知结构

认知结构的发展需要学生在原有认知结构的基础上及时补充所学知识，为原有认知结构“造骨溶血”，进一步扩充原有认知结构的体系。高中物理教师在训练和提升学生解题思维方法、能力的时候，要对学生的原有认知结构做一个基本的调查，在充分了解学生的知识掌握水平的基础上有针对性地进行备课和教学设计。教师在引导学生探索解题方法时，要注意发现学生的知识盲区和短板，对其不擅长或是比较生疏的知识点要及时给予提醒，并要求学生及时弥补不足，进一步完善物理认知结构。例如，教师在讲解复杂电路的相关题型时，不能从高中教材上的定律和公式直接带入，而首先要学生回忆和掌握前期所学习的欧姆定律及电路的连接方式等内容，如此学生才能准确建构对复杂电路的认知结构。还有就是教师应该把同类型的题型和考点集中起来讲解，帮助学生理解和区分。例如，教师在引导学生用匀强电场强度计算公式来解题时，可以同时引入真空中点电荷电场强度的有关题型和公式，让学生在同类型的题型和公式中去分析其各自的适用条件，从而增强学生的物理认知结构。

（二）培养学生思维的灵活性

高中物理教师在培养和训练学生解题思维方法的时候要注重从题目解答方法的多角度化入手，训练学生从同一个题目中寻找不同的解答方法，或者是从同一类题型中寻找相同的解题思路，锻炼他们思维的灵活性。简而言之，面对一个具体的物理题目，要学会从不同的角度切入，学会一题多解，而不是在解答结束后就立刻转移注意力。例如，一滴水以相同的时间间隔从房檐上滴下，当第5滴水开始从房檐上滴下时，第一滴水恰好到达地面，此时的第2滴水与第3滴水的位置分别为1米高窗户的下端和上端，重力加速度为10m/s2，问：房檐到地面的垂直距离是多少？对于这道题目有几种不同的解法，大部分学生最先想到的解题方法是基本公式法，也就是算出第一、二、三水滴的速度，找寻到三者之间的速度关系，最终反推出屋檐的高度。而只有极少部分的学生能想到比例法和平均速度法。高中物理教师可以通过培养学生一题多解的方法来培养和锻炼学生思维的灵活性。

一题多解，解题思维中有整体与局部的区分。整体思维，指的是将问题视为一个整体，问题中描述的场景，结构，变化等，是一个完整的系统。此时，变量与非变量，质变与非质变之间，是解题的切入点所在。总而言之，解题问题时，立足于全局，不要去过多计较内部某一成分的变化。发挥整体效应，以整体来映射局部，从整体来推理部分，确保问题解答的完整性、全面性。比如说如下题目：如图1所示，质量为M的金属块和质量为m的木块，通过细线连接在一起（细线的质量和体积不予考虑），金属块和木块从静止开始以恒定的加速度a向水底下沉。经过时间t后，细线断开，金属块、木块分离开来，再经过时间t’后，木块停止了下沉。此时，请求出金属块的速度是多少？对于此题，很多学生喜欢将细线断开前、后划分为两个阶段，依次分析金属块、木块的受力情况和变化过程。这样一来，题目解答需要运用牛顿定理、动能定理来分析。具体的运算中，需要采取隔离法，限定前后者，整个解题过程相当繁杂，稍有不慎就会出错。而将金属块、木块视为一个整体，所受到的合力F=（M+m）a，运用动量定理，就可以快速求出金属块的速度。

培养学生思维的灵活性，在解题中可应用极端思维。所谓极端思维，指的是给出假定条件，将问题“放置”于极端状态下，从而让物理现象发生质变，此时结果的推理水到渠成。事实上，物理现象的产生、存在及变化，其中主导的变量因素往往并不单一。分析其中某一变量而引发的结论，不具有代表性，且涉及到复杂的数学运算，这在客观上增大了学生们的解题难度。而极端思维的应用，多变量转为恒定值，题目的解答一目了然。比如说如下题目：如图2所示，当电阻R（可变电阻）的电阻值变大时，以下选项正确的是？A：A、B两点之间的电压变大;B：A、B两点之间的电压减小;C：通过电阻R的电流增大;D：通过电阻R的电流减小。解答该题，如果以欧姆定律开展数学运算，难度虽然不大，但复杂程度却不小。应用极端思维，假定电阻R的电阻值变成无穷大。此时，根据分压原理，电源两端电压等于A、B兩点电压，而由于电阻值非常大，电流几乎为零，由此可快速选出正确选项。

（三）实施分层教学

高中物理相较于初中物理来说不管是在概念、公式、运算能力的要求上，还是在习题的综合性，难度都有显著提升，由于学生知识基础、接受能力以及思维发展水平的不同，学生在相同的教学环境中的学习效果也有所差别。因此，教师在改善和提升学生物理解题思维方法的教学过程中，应该采取分层教学模式。教师在讲解《力的合成与分解》一节有关习题时，首先要了解学生是否对重力、弹力以及摩擦力三种常见基本力的概念、性质等都熟练把握及理解透彻了，针对部分已经熟练的同学，教师可以适当提升题目的综合性和难度;而对于那些存在知识盲区的同学，要及时制定弥补方案，保障全体同学的学习节奏大体一致。比如说如下题目：两个共点力的大小，分别为F1=15N，F2=9N，两个力的合力不可能等于？A、9N;B、25N;C、6N;D、21N。学习能力强，反应迅速的学生，立刻就选出了正确答案。显然，两个共点力的最大值，不能大于两者之和;反之，最小值，也不能小于两者之差（绝对值）。

参考文献：

[1]周兵，罗琼.高中物理教学中培养学生解题能力的有效路径分析[J].数理化解题研究.2021年第24期

[2]朱宪集.常用思维方法在高中物理解题中的应用浅析[J].中学生数理化（教与学）.2021年第2期

[3]王集峰.高中物理解题思维方法的探究与运用的分析[J].数理化学习（教研版）.2021年第2期

[4]崔军.比较法在高中物理解题中的应用——以“火箭反冲”和“子弹打木块模型”为例[J].理科考试研究.2020年第17期

[5]袁圆.抓住思维特点，提升解题实效——浅谈高中物理教学中学生思维能力的培养[J].数理化解题研究.2020年第9期