中美物理解题过程比对的启迪

朱斌

【摘 要】作为一线初中物理教师，我一直在思考：物理作为初二的新增科目，是建立在学生具备了一定的数学能力和语文阅读能力的基础上才在初二开设的，为什么仅仅过了几个月的时间就有学生学不好物理，甚至讨厌物理呢。本文基于以上考虑，对比中美教材的差异，提出一些新的见解。这是一个一线物理教师的呐喊。

【关键词】美国计算题；中国思维

偶然的机会翻开一份美国的高中教程，发现部分内容和我们初中教材雷同，所以拜读之后关于物理解答题的过程有了以下的一些思考。

这是一道中国的计算题及其解题过程：如右图所示，电源电压保持不变，R=15Ω，若在电路中再串联一个阻值为60Ω的电阻，电流表的示数为0.2A。要使电流表的示数增大为1.2A，需在图中如何连接电阻？阻值为多大？？

解：∵R、R■串联∴R■=R+R■=15Ω+60Ω=75Ω∵I=U/R∴U■=I■R■=0.2A×75Ω=15V∵I=U/R∴I■=U/R■=15V/15Ω=1A∵I=I■+I■∴I■=I-I■=1.2A-1A=0.2A∴R■=U/I■=15V/0.2A=75Ω∴应再并联一个75Ω的电阻

接下来的一道题是美国的高中电学计算题：一个10.0Ω的电阻器与一个30.0V的电池相连，电路中的电流为多大？

1.分析概括问题：画出包括电流、电流表和电阻器的电路图，标出电流方向

2.求解未知量

根据I=U/R=30.0v/10.0Ω=3.00A

3.验证答案

（1）验证单位是否正确？电流的单位是A

（2）数值是否合理？电压相当大，电阻较小，所以电流可达3.00A

很显然，我们初中物理欧姆定律的學习难度要比美国高中的物理难度要大，因为美国的这道计算题在我们教材中出现的方式大多是以填空题的模式出现（美国的计算题是告诉你公式的），（1）关于解题的必要步骤：我们初中物理在一开始计算时也是强调已知、求、解、答这样的几个步骤的，但是随着计算的熟练程度增加，我们对这个过程逐渐削弱。但是美国的高中正在不折不扣的按照这个步骤在走，因为这个过程是学生思考的过程，将必要的思考过程记录下来，既能激发学生的思维，又能在短时间内将同学带入创设好的物理情景。不但熟悉了几个物理量的物理意义，还熟悉了物理量及其单位之间的有机联系，更是完善了各思考阶段的过程，既是发展学生思维能力的良好手段，也是培养学生思维能力的绝佳机遇。

（2）关于有效数字的问题：这个问题是物理和数学的一个重要区别，也是物理特有的特色，在物理学中每一个数字都是有特定意义的，比如数学中2cm只是代表长度，而物理中的2cm不仅仅只是长度，还代表了用分度值是1dm的刻度尺进行测量所得到的结果。仔细观察刚才的美国物理题，发现每个物理的数值都能直接目测出物理量的分度值，这和我们一直提倡的测量精神是一致的，反思我们的解题过程，就和这种精神严重背离，我们为了完成物理而做物理，如果考你测量，而不是从“悟”到“理”，只有考测量时，会非常在意有效数字，而在计算时我们就会将有效数字抛到脑后，这就告诉我们，在整个教学过程中要将有效数字的学科精神贯彻到底。

（3）关于答案的验证：多年来我们习惯验证答案，很多时候跃入脑海的是将计算过程重新验算一次，像学数学一样学物理，也像做数学题一样做物理题，虽然我们在教学过程中也会提一下单位，但是我们更习惯在学生用错单位后用扣分的方法提醒学生。其实每一个学物理的人都知道：物理量是由两部分组成的，一个是数值，一个是单位。这是物理与数学的最大区别，我们赋予每个物理量以生命，是我们引以为豪的事情。但像美国这样，在计算过程中郑重的去做尚属首次，这也将物理的学科特色发挥的淋漓尽致。除了验证数值，还有就是关于数值的合理性的思考，充分体现了从物理到社会，从社会到生活，物理、社会、生活息息相关的理念，但在我们的学生中物理与生活相互整合的理念非常淡薄。比如有一道估算题：请你估算一下一个中学生上楼的功率：A：10W B：100W C：1000W D：10000W这道题的估算结果让人大跌眼镜，很多同学选择了C，如果我们的学生也能对结果的合理性进行评估，估计就不会出现上楼功率和电水壶或者空调功率一样了，又或者其实学生对于功率没有什么概念。

以上中美物理解题过程的比对给我们带来什么样的启迪呢？

1.注重物理实验习惯的培养，物理是一门以实验为基础的科目，物理的学习活动应该是一个踊跃动手，积极思考，手脑并用的学科活动，在初中阶段，作为启蒙老师，我们要创造所有可能的机会，让我们的学生进入实验室去发现问题，分析问题，解决问题，养成以实验去证明结论，以实验去质疑结论，以实验去升华结论的习惯。

2.注重物理过程的理解和诠释。物理是一门应用学科，该学科不同于工具学科，在物理学习过程中，绝不要因为数学运算和语文理解能力的薄弱而使学生丧失学习物理的兴趣。关注过程的理解和分析，如力学中注重受力分析，电学中注重电路图的分析，电磁学中注重电与磁的有机联系，热学中注重能量转化和转移及其方向。我们只要把理解和诠释物理过程作为“纲”，把握各部分知识内涵作为“目”，就一定能做到“纲”为“目”张。

3.注重对于计算及测量结果的评价，物理的结果不仅仅只是数据，更是体现了一个物理量的价值。它同时也反映了物理的学科特色。在我们教学中经常发现，我们学生做题不是缺公式，就是缺单位，甚至没有数据代入的过程。虽然老师常教育学生说：“计算分三步：公式，代入和得数”。但是我们缺乏对计算结果的评价，导致我们学生只顾结果、不顾过程。只注重形式不注重内涵，、甚至出现通过思考想出答案，但却苦于不能完整表达出来的现象。更有甚者计算结果出现“除不清”时就怀疑自己计算有错误。这都是不注重计算及其测量结果的评价带来的恶果。

给孩子多大的空间，就是给物理发展多大的空间，我们要多和学生回顾那段科学历史，多和学生体验科学家的探究过程，多开展培养学生学习热情的学科活动，引导他们在自然学科的浩瀚大海中遨游，使我们的孩子在学习物理的道路上得到长足的发展。endprint