物理习题改革之走向，本文主要内容关键词为：习题论文,走向论文,物理论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
长期的“应试教育”给我国中学物理教育造成严重的偏差，具体表现在：重理论，轻实践；重结果，轻过程；重聚合思维和分析思维，轻发散思维和直觉思维；重知识深度的挖掘和对严谨性的追求，轻与生活的广泛联系和对社会问题的关注；等等。这对青少年学习兴趣的激发、创新能力的培养和综合素质的提高极为不利。要纠正这些偏差，除了对物理教育的思想、内容和方法加以深刻的改革外，物理习题的改革也是至关重要的。这是因为习题教学是物理教学不可分割的一部分，教学的改革理应包含习题的改革，而且，习题也是教学的“指挥棒”，习题的改革反过来会对教学的改革起促进作用。那么，应当如何正确把握物理习题改革的走向，使之对物理教学的改革起到积极的影响呢？
一、增大习题的开放性
传统的物理习题大多属于封闭性习题，其基本特征是：提供的条件是充分而必要的；解决问题的通道是单一或单向的；问题的答案是惟一确定的。这类物理习题与生活中的实际问题存在着较大的差距，使解答物理习题在解决实际问题中难以产生广泛的迁移效应。因为实际生活中的问题，并不会主动给你条件，也不会告诉你哪些条件有用，哪些条件没用。再者，生活中的大部分问题并不仅仅是追求一个“最佳”的答案就结束了。生活是模棱两可的，有很多可供选择的方案，有的甚至没有最终的答案。如果你认为只有一个正确的答案，那么，当你找到一个时，就会停止寻找更好的答案。为了缩短物理习题与实际问题之间的这一差距，我们应当打破封闭性习题一统天下的格局，增大习题的开放性。
例1 如图1所示，甲、乙两船在湖面上沿同一直线做匀速直线运动。如果某时在甲船上的人看到乙向他接近，则甲、乙两船各可能向哪个方向运动？两船运动速度大小有什么关系？
本题是一道开放性习题，表现为条件的模糊性和答案的多种可能性。题目本身没有提供各种可能的具体线索，需要解题者广开思路，予以揭示。
习题的开放有条件开放和目标开放，操作法开放，等等。开放的方式是多种多样的，上海市2000年高考物理试卷中出现的一道“观察照片，提出问题”的试题是另一种典型的开放题。题目只是向学生提供一些素材，要求学生根据所给素材提出相关的问题，所提的问题即为该题的答案，这是一种“关于提问题的题”。由于学生的视角不同。客观上存在问题的多种可能的答案。题目如下：
例2 如图2为一名宇航员的照片。根据照片展现的情景提出两个与物理知识有关的问题。（所提的问题可以涉及力学、电磁学、热学、光学、原子物理学等各个部分。只需提出问题，不必作出回答和解释）
例：这名“漂浮”在空中的宇航员相对地球是运动还是静止的？
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本题并没有确定的答案，只要与照片展现的情景有关的物理问题都是正确的。学生可以充分发挥自己的想像力，提出有意义的物理问题。如：这名“漂浮”在空中的宇航员看到的天空还是蓝色的吗？这名“漂浮”在空中的宇航员将如何与伙伴交流？宇航服防宇宙射线辐射的原理是怎样的？这名“漂浮”在空中的宇航员有哪些改变自己运动状态的方法？等等。
这类没有确定答案的提问题的题目对于创新精神的培养很有意义，它也为我们命制新颖的物理习题开辟了一个新的空间。如：
例3 如图3是家庭厨房中使用的压力锅，它是利用液体的沸点随压强的增大而升高的原理制成的。试围绕压力锅的工作，提2 个与物理知识有关的问题。（只需提出问题，不需作出回答和解释）
例：压力锅内水的沸点的高低与减压阀的质量是否有关？
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让学生参与编题，也是习题开放的一种有用方式。如：
例4 如图4所示的电路，R[,1]与R[,2]并联，已知：电阻R[,1] ＝10欧，通过R[,1]的电流I[,1]＝3安， 请你再补充一个条件（数据自定），求出电阻R[,2]的电功率的大小。
（1）补充条件________________________
（2）补充条件________________________
（3）补充条件________________________
二、增强习题的趣味性
构成物理学理论的基础是物理概念和物理规律，虽然物理学中涉及的许多事物都是来自于客观事物，但都经过了高度的纯化。这种纯化虽然得到了简单性，但却失去了生动性和趣味性。这在物理习题中的表现是：习题呈现的情景严肃有余，活泼不足，缺乏活力和趣味，难以引发学生的热情。
中学生处于青少年阶段，他们对事物的态度倾向在相当大的程度上受到兴趣的影响，问题情景是影响他们对物理习题兴趣高低的极为重要的因素。生动活泼的问题情景，可以有效地激发学生的兴趣和求解问题的心理需求。如：
例5 比较图5中各长度的大小，先通过观看进行判断，再用刻度尺进行测量。你的判断正确吗？
甲 A和B相比，较宽的是__________。
乙 高度和宽度相比，较大的是__________。
丙 下面的椭圆和上面的椭圆相比，较大的是__________。
丁 AB和AC相比，较长的是__________。
本题取材于前苏联雅·别莱利曼所著的《趣味物理学》，通过趣味的现象，将长度的测量与学生颇感兴趣的视错觉问题联系起来。这启示我们，物理教学应当积极追求趣味性，要用生动活泼的形式来呈现严谨的物理知识，要用趣味的实验、生动的事例和风趣的比喻来软化教学，活化教学，营造良好的课堂教学气氛。
三、让习题走近现实生活
传统物理习题中频繁出现的是诸如“木块”“斜面”“小球”“小车”等简单模型，问题情景简洁，结构严谨、稳固，但远离生活，缺乏时代气息，这类习题称为经院式习题。经院式习题通常只具有学术意义，而不具有现实意义。长期接触经院式习题，容易使学生将物理学与丰富多彩、千变万化的现实生活相隔离，认为物理与社会无关，与现实生活无关。久而久之，会使学生对现实生活冷漠。他们不会去关心世界发生的变化是什么，人类面临的重大问题是什么，科学家正在关注哪些问题，等等。他们更难以运用科学的眼光审视世界，运用科学的理念思考和解决现实问题。
其实，我们周围的世界存在着大量可用物理原理解释的现象，日常生活中发生的许多事件，都可以与物理知识建立起种种联系，我们应当善于利用现实生活提供的鲜活素材来命制物理习题。
例6 小池塘的水面上有一条清淤船。 当船上的人将池底的污泥挖起并装入船中后，池塘的水面位置将会发生怎样的变化？
A.升高。 B.降低。
C.不变。 D.无法确定。
这是一道直接取材于生活实际的问题，有着浓厚的生活气息，能够引起学生广泛的联想。这类直接由现实生活命制的物理习题有助于推动物理教学走近社会，走近生活。我们生活在一个科学成果比比皆是的世界，科学已与我们的生活息息相关。注意从社会生活中选取物理教学的材料，可使学生对物理更有亲近感，初步体验物理学的价值，使物理教学变得更为生动、活泼，也利于培养学生分析和解决实际问题的能力。
使物理习题贴近现实生活，一个有效的方法是寻找经院式习题的现实原型，进而将经院式习题改造成富有现实生活气息的习题。
例7 如图6所示，密闭容器中装满水，用绳子系着一只乒乓球，绳子的一端固定在瓶塞上，将整个装置倒置。当整个容器向右加速运动时，乒乓球将向哪个方向偏？
对本题，可以找到它的生活原型，从而命制出如下有现实意义的习题：
例8 如图7，有一小男孩手里拿着一头系着氢气球的细绳坐在密闭的公共汽车上，当汽车突然加速向前时，在车上的人看来，气球将向哪个方向运动？
四、开发实验和实践性习题
实验是物理学的基础，培养创新精神和实践能力是素质教育的重要内容。传统的物理习题偏重理论性习题，而缺乏与实践操作相结合的习题。虽然有不少习题涉及到物理实验的内容，但基本上依靠对课本规定实验的简单记忆，难以有效培养学生的实验能力和创新精神。开发手脑并用的物理习题和设计性实验的习题，能够在一定程度上产生积极的作用。
例9 找一只玻璃杯，在杯中装入半杯水， 再将一只筷子竖直插入水中。眼睛通过杯壁正视筷子，观察当筷子插在不同的位置时出现的现象。记录下不同的现象，并应用有关光学知识作出解释。
这是一道手脑并用的习题，探究性较强。学生解答时既要动手，又要动脑，可以将课内实验向课外实验延伸，可以培养学生实验的习惯和实验的实践能力。
例10 自行车打气筒的活塞与金属筒壁之间紧密接触，当活塞将封闭空气向下压时，筒壁会发热。对于筒壁发热的主要原因，甲说是活塞压缩空气做功，乙说这是活塞克服筒壁摩擦做功，请你设计一个实验证实哪个人的说法正确。
这是一道涉及设计性实验的习题，这类习题从内容和形式上突破了大纲和教材对实验的束缚，有助于培养学生基本的实验能力，增强实验过程的探究性，扭转实验教学中照着样子做实验，依靠背记应付实验笔试的现象。
五、在习题中给予新知识
传统物理习题的信息比较单一，题目只是构造一个问题情景，而没有提供新的知识，解题所需要的知识都是解题者原来已经具备的，解题的任务就是将头脑里贮存的知识与问题情景进行有效的匹配。这类习题主要是巩固所学知识，但难以扩展学生的知识。其实，习题具有强大的扩展知识的功能，解题的过程也是一个学生学习新知识的过程。在习题中给予丰富的新知识，让学生通过读题获取新知识，并用于当前问题的求解，这样的习题也更接近实际的问题，因为解决实际问题所需要的知识并不一定在解决之前都已经具备，可能需要在解决的过程中再进行及时的补充。这是一种更为积极的解题活动，更能培养学生获取信息的能力。
例11 课本中说，物体的动能跟物体的质量有关，跟物体的速度有关。质量越大，速度越大，物体的动能就越大。准确地说，物体动能的大小跟物体的质量成正比，跟物体的速度的平方成正比，即E[,K]＝1/2mv[2]。现有一通风机，通过墙上的小洞将室内的空气吹出去。为使通风机在单位时间内所吹走的空气质量增大一倍，问通风机的功率应在原来的基础上增大几倍？
本题涉及到以下几个知识：（1）动能的计算公式；（2）功率的定义式；（3）功和能的关系；（4）单位时间内吹出的空气的质量与速度的关系。其中，（2）（3）两个知识学生已经学过，知识（4 ）要通过对题目情景作关系分析来获得，知识（1）则由题目直接给出。 解题者利用题目给出的新的知识进行求解，同时通过解题，也使自己原有的知识得到扩充。
例12 热气球的气囊和吊篮的质量为m，周围空气的温度是27℃。 当气囊内所充的空气温度达到77℃时，气球才能上升。若吊篮中装有质量为m/2的重物时，在气囊内所充空气的温度至少达到多高时，气球才能上升？设空气的密度随温度变化的规律为ρ＝273/（273＋t）ρ[,0]，其中ρ[,0]＝1.29千克/米[3]，为空气在0℃时的密度，薄壁气囊的最大体积远大于吊篮和重物的体积。
求解本题首先要明白气球升空的原理，即气球受到的浮力大于气囊、热空气、吊篮及所载重物的总重。其次是利用题目本身提供的新知识——公式ρ＝273/（273＋t）ρ[,0]， 求出气体在某一温度下所对应的密度值，进而求出不同温度下气囊内热空气的重，再根据阿基米德原理及物体漂浮条件建立有关平衡方程。
六、不同学科互相渗透
传统习题的学科界限非常明显，不同学科的知识在习题中难以共处。这种习题与实际中碰到的问题差距较大，不利于培养学生综合运用不同知识的能力。因为学科的划分是人为的，实际的问题通常都是综合的，涉及到多方面的知识。应当注意开发跨学科的综合题，使学生在解题中将不同的知识相互配合、相互渗透、相互沟通。
例13 如图8所示，一密闭容器内放着一盆新鲜的绿色植物， 它的右边放着一烧杯清水，清水内悬浮着一塑料小球。现将该容器放在一黑暗处，问数天后小球将处于什么状态？
A.漂浮。B.下沉。
C.悬浮。D.无法判断。
本题涉及到生物、化学和物理等学科的知识。在黑暗处，绿色植物只进行呼吸作用，释放出CO[,2]，使容器内CO[,2]的浓度增大。CO[,2]不断溶于水后，使水的密度增大，从而使小球受到的浮力增大。这种跨学科的习题有助于培养学生综合运用不同的知识解决实际问题的能力。
七、将方法教育编入习题
传统物理习题多以知识的落实为显性的目标，方法只是蕴含在习题解答之中。这些蕴含的方法通常只是思维的方法，而不是一般的科学方法。其实，科学知识和科学方法是科学这驾马车的两只轮子，前人在认识自然的同时也产生许多有用的科学方法，而科学方法的应用又大大地推进我们对自然界的认识。因此，科学的教育应当包括科学知识的教育和科学方法的教育两大方面。随着知识经济的到来，人们越来越清楚地认识到，方法比知识更重要，过程比结果更重要。因为，我们现在学习的许多知识可能终生都用不到，甚至可能很快被忘记，而我们学到的科学方法则可以在广泛的范围内产生积极的迁移效应。教学实践也十分清楚地表明，青少年学生是十分关心认识论的。他们不满足于对科学知识的了解，而对发现这些科学知识所采用的科学方法更为关心，那些涉及科学方法教育内容的习题，更能引起学生浓厚的兴趣。所以，应当既有以知识落实为显性目标的物理习题，也有以方法教育为显性目标的习题。如：
例14 小方和小明皆购买了同类的橡皮球。小明说：“我的球的弹力比你的好。”小方回答说：“我希望你能证实你的说法。”请你给小明出出主意，他该怎么办？
A.让两只球于离地等高处自由落下，比较两只球反弹的高度。
B.把两只球向墙掷去，比较两只球反弹时离墙的距离。
C.让两只球于离地不同高度自由落下，比较两只球反弹的高度。
D.把两只球向地面掷去，比较两只球反弹的高度。
E.用手触摸两只球，比较两只球的硬度。
本题直接考查科学实验中控制变量的方法，它使学生懂得：实验是检验真理的惟一标准，实验的灵魂在于“控制”，只有对变量进行有效的控制，排除了其他因素的影响，才能得出客观的结论。
例15 1891年，著名的英国科学家狄拉克首先通过理论论证，预言在微观世界中存在着只有一个磁极的粒子——磁单极子。此后，许多科学家致力于寻找磁单极子，但始终没有能成功。1982年，35岁的美国物理学家凯布雷拉宣布，他取得了突破，找到了磁单极子。虽然他公布的实验观察结果跟磁单极子的理论完全符合，但是，科学界至今仍然没有确认磁单极子的存在。科学界拒绝确认磁单极子存在的最重要的理由是：
A.磁单极子概念与日常现象不相一致。
B.磁单极子若被确认，则电磁学理论的大厦将被动摇。
C.磁单极子存在的现象没有被多次重复地观察到。
D.磁和电并非严格对称，不能因为有电荷就必有磁荷。
本题蕴含着科学方法教育的因素，即一方面，科学的发展形式是假说，另一方面，假说的真理性需要经过实验的检验，科学实验的基本特性是可重复性。只要条件相同，不同的人，在不同的地方，都应当能够观察到同样的结果。这类习题能够引导物理教学不但重视概念和规律的落实，而且要重视科学方法的教育。同时，本题也是一道评价性的习题，它启发我们：教育不仅应使学生掌握一定的科学知识，还应当改善学生的情感行为；教师要善于引导学生对科学知识及其获得过程的价值加以评价，从而提高学生对科学进行鉴赏的能力，形成科学的世界观。