初中物理习题教学中有效利用错误资源的实践研究，本文主要内容关键词为：习题论文,物理论文,初中论文,错误论文,资源论文，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。
物理习题教学是通过对习题的分析，帮助学生进一步巩固、深化对物理概念和规律的理解，训练学生综合能力的重要途径。学生答题过程中会出现各种错误，教师要有资源意识，积极分析错误原因，并设计有针对性的教学，促进学生形成正确认识，这就是对错误资源的有效利用。本文以杠杆习题教学为例加以阐述。
一、错误资源的构建
按纠错难度，可以把错误分成两类：一类为浅显错误，即只要教师指明原因，学生马上就能豁然开朗的错误；另一类为深层次错误，它是由于学生认知结构、思维能力等方面的因素造成的。深层次错误更有教育价值，是构建错误资源的主体，本文所谈的错误即指深层次错误。造成这类错误的原因，主要有以下几个方面：
（一）生活体验的缺乏
很多学生课余生活单调，接触生活、体验生活的机会较少，对生活的感知能力较弱。物理源于生活，没有丰富的体验作基础，是难以想清某些物理过程的。比如，分析杠杆时，如果对生活中常见的许多杠杆——扫帚、钓鱼竿、指甲剪、开瓶扳手等没有经历或体验，又不善于观察，就会产生理解障碍。
（二）前概念的负面影响
前概念是指学生在没有接受正式的科学概念之前，对日常生活中所感知的现象，通过长期的经验积累与辨别式学习而形成的非本质认识。这些概念有些是正确的，它有助于学生形成概念、掌握规律，是学生物理学习的基础。但前概念毕竟是生活经验，是在观察和思考的基础上自发形成的，没有经过严密的科学分析与实验证明，所以，前概念多数是肤浅的，带有片面性，有的甚至是错误的。比如，学生认为阻力方向总是与动力方向相反，在这个错误的前概念的影响下，就会引起错误。
（三）复杂的物理情境或过程的干扰
物体静止或匀速直线运动时，涉及的物理量一般不变。而杠杆经常有转动的情况，这就要求学生有较强的想象力，判断杠杆下一时刻的位置及物理量的变化。而且，一些简单的生活物品往往综合了几个杠杆，有的为同质，有的为异质，而且动力和阻力发生了改变。比如，夹子、剪刀、老虎钳由两个同质杠杆组成，而指甲剪、垃圾桶则由异质杠杆组成。特别是异质组合，几个杠杆同时工作，过程复杂，学生先要找准每个杠杆的支点，然后针对具体情况分析动力和阻力，其中还涉及相互作用力方向的判断。
（四）简化或还原物理模型的障碍
解题困难的一个重要原因是学生对题目意图不理解，不能把题目中的对象和过程简化成理想的物理模型。事实上，千变万化的物理习题都是在物理模型的基础上，融合生活事例，给出具体条件，提出求解的物理量的。而解题的过程，就是将题目隐含的物理模型还原，并根据对应的物理规律求得结果的过程。有些杠杆习题将杠杆隐藏起来，学生若经验不足，便想不到建立杠杆模型，如探讨滑轮的本质、给飞轮调整重心等，思路也就打不开。
二、有效利用错误资源的教学策略
（一）创设体验活动，丰富学生感知
在杠杆习题教学中，可以开展拔钉子、开瓶盖、扫地、模拟钓鱼等活动，让学生体验杠杆绕支点转动的过程，体会使用杠杆的优势和局限性。
不过，常见杠杆可以让学生操作，但一些逐步被时代淘汰或者某些区域很少见的杠杆，如抽井水的抽水机，学生很难凭空想象其工作过程，阻力方向判断出错是情理之中的事。又如，铁路建设中使用的道钉撬，在没有铁路的地区，学生可能不知道它长什么样、用途是什么，仅靠题目描述是不够的。出现这种情况时，应通过多媒体课件或实物模型来让学生获得间接体验，弥补生活经验的不足，帮助加深理解。
（二）重视教师引导，完成概念转变
前概念对学生来说根深蒂固，仅靠学生自己难以转变，必须介入教师的引导，让学生发现已有经验的不足甚至错误，从而自觉修正和完善前概念。
问题1 如图1，杠杆OA可绕支点O转动，B处挂一重物G，A处始终用一竖直力F。当杠杆和竖直墙之间的夹角缓慢增大至直角时，为了使杠杆平衡，则（ ）
A.F大小不变，但F＜G
B.F大小不变，但F＞G
C.F逐渐减小，但F＞G
D.F逐渐增大，但F＜G
学生判断F和G的大小时，往往存在错误的前概念：杠杆缓慢向上运动，说明F＞G；若杠杆缓慢往下掉，则F＜G；静止，则F=G。这里，学生有两个认知缺陷：一是不了解杠杆转动与物体平动是两种不同性质的运动，二是不明确两种运动的平衡条件。基于此，教师应作如下引导：
首先，让学生动手体验：（1）手拉动钩码沿不同方向运动；（2）模仿本题情境，在杠杆下挂相同钩码，另一端用手拉动。提出问题：钩码与杠杆的运动形式相同吗？让学生表达有何不同，教师补充修正：钩码内所有的点运动状态相同，这种运动称为平动；而杠杆上所有的点都绕固定的点或轴做圆周运动，这种运动称为转动，这是运动的两种基本形式。
接着，教师追问：物体匀速平动和杠杆匀速转动时的条件相同吗？让学生对比探究：测力计下挂几个钩码，缓慢直线运动，比较F与G的大小；按照本题情境，在杠杆下挂相同钩码，另一端用测力计缓慢竖直向上拉动，观察F的变化情况，比较F与G的关系，以此说明两者平衡条件不同。最后，引导学生回顾匀速直线运动的条件和杠杆平衡条件，得出正确答案A。
（三）采用变式递进，拓展解题思路
克服相似情境的干扰，关键在于能从众多变化的情境中找出分析问题的关键。比如，与问题1情境相似的习题较多，教学前，不妨设计以下三个变式，让学生先易后难、迂回前进，最终达到融会贯通、开阔思维的目的。
变式1 如图2，作用在杠杆一端且始终与杠杆垂直的力F，将杠杆缓慢地由位置A拉至位置B，力F的大小在这个过程中的变化情况是（ ）
A.变大 B.变小
C.不变 D.先变大后变小
变式2 如图3，一根直杆可以绕O点转动，在杆的一端施加一个力F，在力F从水平方向缓慢转动到沿竖直向上方向的过程中，为使直杆保持在图示位置平衡，则拉力F的变化情况是（ ）
A.一直变大 B.一直变小
C.先变大，后变小 D.先变小，后变大
变式3 如图3，一根直杠杆可绕O点转动，在杆的一端施加一个方向始终保持水平的力F，将直杆从竖直位置慢慢抬起到水平位置的过程中，力F大小的变化情况是（ ）
A.一直增大 B.一直减小
C.先增大后减小 D.先减小后增大
变式1中，F的力臂不变，改变的是G的力臂，分析G的力臂变化，可为问题1的教学打基础；变式2中，G的力臂不变，改变的是F的力臂，难点是发现最大力臂，判断力臂先变大后变小；变式3中，F与G的力臂同时变化，但F的力臂变小，G的力臂变大，由杠杆平衡条件知F变大。当学生用变式3的方法思考问题1还有困难时，再启发学生用相似三角形转换力臂的比值，定能水到渠成。
（四）搭建“脚手架”，分解习题难点
碰到复杂的物理习题，可搭建“脚手梁”，将其分解为“问题串”，随着一个个问题的解决，物理过程逐渐清晰，难点得到有效突破。
比如，对于问题1，可分解为以下几个小问题：（1）你能画出下一时刻杠杆的位置吗？（2）杠杆阻力作用点偏向竖直位置的左边还是右边？（3）F与G的力臂怎么变化？（4）由杠杆平衡条件写出F的表达式，并判断F的大小如何变化。（5）F和G的力臂都变大，比值怎么变？（6）能把力臂的比值转换为其他比值吗？层层深入的问题串，让学生拾级而上，复杂的问题都将变得简单。
（五）培养模型意识，提高解题能力
复杂的物理问题一般都有模型依据，解题的实质就是将具体问题转化成模型，再将这个模型所遵循的规律找出来。学会建立模型，是科学方法教育的一项重要内容。习题教学时，教师要有意识地介绍建模思想的应用，让学生体悟建模的价值和意义。比如，引入光线模型，是为了方便研究光现象；磁场看不见、摸不着，为了更好地研究磁场，应引入磁感线模型，用磁感线的疏密表示磁场的强弱、磁感线的方向表示磁场的方向；研究肉眼观察不到的原子结构时，应建立原子核式结构模型，等等。
问题2 连接苏州和南通的苏通大桥创造和打破了多项世界纪录。苏通大桥跨径为1088米，是世界跨径最大的斜拉桥。在设计大桥时，为了减小钢索承受的拉力，在需要与可能的前提下，可以适当增加塔桥的高度，你知道原因吗？假如让你来设计新的斜拉索式大桥，你还能提出减轻钢索拉力的方法吗？
对问题2，教师可提示学生对大桥结构进行简化，将主要部分逐步抽象成物理模型（如图4）。此时，学生就会明白：大桥的本质为杠杆模型，应该运用杠杆原理来解决。
三、有效利用错误资源的教学建议
（一）给学生出错的机会
心理学家盖耶指出：“谁不考虑尝试错误，不允许学生犯错误，就将错过最富有成效的学习时刻。”急躁的课堂节奏会剥夺学生犯错的机会。将课堂节奏慢下来，给足学生时间，让他们不慌不忙地表达想法，暴露思维和探究中的问题，鼓励学生自查、自省，立足学生的错误，教学才是真正有效的。
（二）面批是获取错误资源的重要方法
错误资源的获取途径主要有课堂问答、作业批改、面批等，不同教师偏重的方法可能不同。课堂问答时，出现错误资源往往来不及记录，有时会遗忘。一般性地批改作业，对于计算题，能看出学生的思维轨迹、分析出错误原因，但对其他类型的题目，很难从学生答案中找出错因。采用面批方式，就可以在与学生交谈的过程中，找到出错的真正原因（甚至有时答案虽然正确，但可能方法错误，只是碰巧填对了答案）。
（三）学生互评是利用错误资源的重要形式
习题教学中，教师应穿插学生错误，如：把学生的原始解答投影出来，由学生评价解题过程，找出解题不规范或错误之处；教师讲授时，可以故意把学生“有道理”的错解讲出来，有的学生被蒙住了，而有的学生能发现教师的错误，这些学生的“抗议”会惊醒思维误入歧途的学生。