本文系南通市教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃德育專項課題《指向“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”素養(yǎng)的初中原始物理問題教學(xué)策略研究》階段性研究成果（課題編號：XKDY2020038）。

物理教學(xué)中讓學(xué)生做大量的習(xí)題會產(chǎn)生很大的教學(xué)效果嗎？能真正意義上提升學(xué)生的物理學(xué)習(xí)能力嗎？在物理教學(xué)實(shí)踐中筆者發(fā)現(xiàn)，與演算對應(yīng)的具有可操作性的物理教育方式是物理習(xí)題教學(xué)，習(xí)題的優(yōu)點(diǎn)眾所周知，它既可以鞏固學(xué)生知識又有助于學(xué)生理解規(guī)律，還是考核學(xué)生水平、篩選人才的主要手段。但對物理學(xué)科而言，習(xí)題的設(shè)計也是存在著一定的缺陷的，這很容易削弱物理學(xué)科特有價值。因此，在物理教學(xué)中應(yīng)保持原有的“生態(tài)性”，以把最自然的、揭示最真實(shí)的科學(xué)規(guī)律和科學(xué)知識的內(nèi)容體現(xiàn)出來。開展原始物理問題生成的教學(xué)，就是把自然界真實(shí)科學(xué)環(huán)境中的原始現(xiàn)象提取出來，以“原汁原味”的物理問題形式引發(fā)學(xué)生思考，讓學(xué)生在真實(shí)情景中發(fā)現(xiàn)、質(zhì)疑、推導(dǎo)、探究，進(jìn)而提高學(xué)生的物理綜合素養(yǎng)，打破“題海戰(zhàn)術(shù)”，讓學(xué)生的物理學(xué)習(xí)變得更生動。

一、積極探究挖掘原始物理問題，提高學(xué)生學(xué)習(xí)能力

原始物理問題是指在自然界及社會生活生產(chǎn)中客觀存在且未被加工的物理現(xiàn)象和事實(shí)。其表述形式是采用文字?jǐn)⑹龅姆绞絹沓尸F(xiàn)物理現(xiàn)象。它來自于真實(shí)的生活情境，是對真實(shí)現(xiàn)象的描述，并有一定的趣味性。通常沒有已知條件，沒有任何示意圖。概括起來說它是未經(jīng)抽象加工的、在生活中存在的真實(shí)而有價值的問題，它的典型特點(diǎn)是能引起學(xué)生的思考并向?qū)W生提出智力挑戰(zhàn)，它的答案不一定是唯一的，不同層次的學(xué)生都可以由淺入深地進(jìn)行學(xué)習(xí)，而要更好地學(xué)會它，需要學(xué)生靠自己提取或設(shè)定相應(yīng)的條件。

物理考題的命制離不開原始物理問題的研究。初中物理試題素材應(yīng)自然融洽地聯(lián)系學(xué)生生活學(xué)習(xí)實(shí)際，反映物理科技的發(fā)展及應(yīng)用，讓學(xué)生在真實(shí)的生活情境之中運(yùn)用學(xué)過的知識和掌握的方法等去分析和解決問題，拉近物理與生活的距離，體現(xiàn)從生活走向物理、從物理走向社會的課程理念。對學(xué)生科學(xué)探究能力的考查應(yīng)從過程與方法入手，注重于能力養(yǎng)成，側(cè)重于考查學(xué)生科學(xué)知識、科學(xué)方法的理解程度。

開展原始物理問題教學(xué)與實(shí)踐活動，對發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)有著重要的推動作用。物理教學(xué)不僅要教給學(xué)生物理知識，還要激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣和培養(yǎng)學(xué)生的物理思維習(xí)慣。從生活生產(chǎn)實(shí)踐到提出原始物理問題，從開展實(shí)驗探究到收集實(shí)驗數(shù)據(jù)，指導(dǎo)學(xué)生不斷深入學(xué)習(xí)，從而使學(xué)生在解決物理問題的過程中體會到學(xué)習(xí)物理的意義所在。

二、設(shè)置情境開發(fā)原始物理問題，注重過程發(fā)展

傳統(tǒng)習(xí)題是已知物理模型，給出定義及已知量作為條件，然后讓學(xué)生求解答案。整個過程考查的是學(xué)生的閱讀能力、抽象思維能力和解題能力。

原始物理問題加工成物理習(xí)題的過程是對物理現(xiàn)象進(jìn)行觀察、思考，提高認(rèn)識，用所學(xué)物理知識去解答生活問題的過程。原始物理問題是對物理現(xiàn)象的描述，是社會生活、生產(chǎn)中客觀存在的且未被加工的典型物理現(xiàn)象和事實(shí)。原始物理問題的答案不一定是唯一的，從不同角度分析研究會有不同的結(jié)論。開展原始物理問題教學(xué)，為物理教學(xué)打開了一扇新的窗戶。圍繞某一現(xiàn)象可以生成不同層次的習(xí)題，各個層次的學(xué)生都可以由淺入深地進(jìn)行解答。還可以引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)自己的認(rèn)知自行設(shè)計習(xí)題。這樣做不僅保護(hù)了學(xué)生的學(xué)習(xí)自信心，還能進(jìn)一步促進(jìn)學(xué)生的思維發(fā)展。

例1.如圖1所示，用一個始終垂直杠桿的力F1，緩慢把重物拉至水平位置，求拉力F1的變化情況？

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本題的考查點(diǎn)是理解杠桿力臂的定義，并能畫出力臂，分析運(yùn)動過程中兩個力臂的變化：杠桿在向水平方向運(yùn)動的過程中，動力臂是不變的，而阻力臂都是變大的。根據(jù)杠桿平衡條件，求出拉力的變化。傳統(tǒng)習(xí)題的缺陷是考查方式單一，本題只是一道習(xí)題，與生活缺乏聯(lián)系，學(xué)生即使會做這一題目，但未必能與生活中的杠桿對應(yīng)起來，因而也就沒有辦法解答生活中的一些實(shí)際問題。對學(xué)生而言，會做這道題目表明其理解杠桿的力臂及如何作圖，會使用公式解答這道題。但學(xué)生也會存在這樣的疑問，即我為什么要做這道題，這一知識能用在哪里？如果出題人把這個題目變化一下，我還會不會做？因此，為了會做不同類型的題目，學(xué)生會練習(xí)更多的題目，進(jìn)而漸漸成了“刷題”了。

深蹲是一項常見的健身運(yùn)動，是練大腿肌肉的王牌動作，堅持做還會起到減肥塑形的作用，深蹲被認(rèn)為是增強(qiáng)腿部和臀部力量和圍度及發(fā)展核心力量必不可少的練習(xí)。因此，可以由深蹲現(xiàn)象這一原始物理問題生成不同的習(xí)題，具體如下。

例2.深蹲是靠腿部肌肉收縮產(chǎn)生動力，克服人體上部的重力G，從而達(dá)到鍛煉的目的（如圖2），圖3是將人體抽象為杠桿示意圖，O為支點(diǎn)，請在圖3中畫出重力G的示意圖及其力臂L（A點(diǎn)為人體上部的重心），最終的解答圖如圖4所示。

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原始物理問題生成的過程包括：觀察物理現(xiàn)象（深蹲），對物理現(xiàn)象進(jìn)行文字描述加工形成原始問題（深蹲的效果），抽象、設(shè)置物理量（變成簡易杠桿），物理習(xí)題（找到簡易杠桿的各個要素）。本題還可以通過估算人體的重力、人體幾個部位的長度等，以賦予題目更多的物理條件，進(jìn)而求解做功、功率等物理量。

原始物理問題生成的習(xí)題的特點(diǎn)：源自生活，有很強(qiáng)的實(shí)驗操作性；可以從生活抽象到物理模型；發(fā)散性，同一個物理現(xiàn)象包含了多方面的物理知識，從中找到適合初中生的部分進(jìn)行改編，從而深化學(xué)生對物理知識的理解程度。

三、聯(lián)系生活提煉原始物理問題，激發(fā)學(xué)生認(rèn)知動力

在一次電學(xué)復(fù)習(xí)中，筆者要求學(xué)生選取生活中的一樣家電進(jìn)行物理知識的復(fù)習(xí)。一名學(xué)生選取了電吹風(fēng)，并提出問題：電吹風(fēng)是怎樣工作的？有哪些物理現(xiàn)象？用到了哪些物理知識？這里學(xué)生所提到的“電吹風(fēng)是怎樣工作的？”“用到了哪些物理知識？”就屬于原始物理問題?！坝心男┪锢憩F(xiàn)象？”為命題情境設(shè)置提供了空間。因此，可以設(shè)置出與學(xué)生生活緊密相關(guān)的情境：電吹風(fēng)吹出的熱風(fēng)，把濕頭發(fā)吹散開加快了液體的蒸發(fā)；電吹風(fēng)能一邊制熱一邊吹風(fēng)，這涉及了電流熱效應(yīng)、電動機(jī)非純電阻電路、電路圖變化、電功率大小、消耗電能多少等知識。家電是非常好的原始物理問題的設(shè)置來源，比如小麗洗發(fā)后站在鏡子前使用電吹風(fēng)吹頭發(fā)時發(fā)現(xiàn)鏡面起霧了，霧的形成過程要熱量，擦干鏡子后，小麗看到鏡子中自己等大的像。家電是日常生活中不可缺少的，同時也是中學(xué)電學(xué)知識教學(xué)最好的素材來源，生活中的家電一般包括制熱型、電動型和智能型。前兩者所包含的知識學(xué)生基本可以用初中所學(xué)到的知識進(jìn)行解釋，因此考題常以家電為原始問題設(shè)計，從物理現(xiàn)象出發(fā)設(shè)置問題情境，比如空氣中的水蒸氣遇到冷的鏡面液化為液態(tài)的小水滴附著在鏡面上形成霧，此過程放熱。擦干鏡子后，小麗看到鏡子成像，是平面鏡成等大的虛像。此外，還可以進(jìn)行時間、電能等方面的計算。

四、積極實(shí)踐創(chuàng)設(shè)原始物理問題，提升學(xué)生物理素養(yǎng)

開展物理實(shí)踐探究活動是發(fā)現(xiàn)物理原始問題的重要渠道，日常教學(xué)中筆者一直積極鼓勵學(xué)生多參加勞動，因為勞動中蘊(yùn)藏著很多力學(xué)知識；筆者經(jīng)常帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行課內(nèi)外實(shí)驗，使學(xué)生近距離地感受物理知識的形成過程；筆者還鼓勵學(xué)生多參觀科技展，近距離感受現(xiàn)代物理與科技的發(fā)展。在這些活動中引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)物理，積極應(yīng)用物理知識，努力形成物理思維，進(jìn)而養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)的態(tài)度。

在教學(xué)實(shí)踐中，筆者有意安排各種探究活動，以增強(qiáng)學(xué)生動手能力，促進(jìn)學(xué)生主動思考。疫情居家學(xué)習(xí)期間，筆者在全年級范圍內(nèi)開展了從生活到物理的小制作比賽，引導(dǎo)學(xué)生制作科技小作品，學(xué)生根據(jù)自己的學(xué)習(xí)和喜好收集材料制作了一批豐富有趣的作品，復(fù)課后帶到了學(xué)校，筆者把學(xué)生所收集的百余件作品分類，發(fā)現(xiàn)其涵蓋了力、光、電、智能裝備等四大類。后期為了繼續(xù)挖掘?qū)W生作品的潛能，筆者又從中仔細(xì)篩選出了十余件作品，由學(xué)生根據(jù)作品自行設(shè)計物理習(xí)題。下面是經(jīng)過學(xué)生打磨后升級成的挖掘機(jī)習(xí)題。

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例3.第一組學(xué)生

某小組制作了一臺挖掘機(jī)模型，根據(jù)所學(xué)知識可知：（1）兩條履帶比較寬是因為                ；（2）履帶上凹凸不平的凸棱是因為               ；（3）機(jī)械臂可以把泥土抬升得很高，液壓桿只需要推升一小段距離               ；（4）利用挖掘機(jī)工作，相同時間內(nèi)挖掘機(jī)做功比人做功                 （選填“多”或“少”），是因為挖掘機(jī)                  的更大。

第二組學(xué)生

挖掘機(jī)是一種快速、高效、多功能的施工作業(yè)機(jī)械，其履帶滿足全地形需要，旋轉(zhuǎn)機(jī)械臂滿足多用途工作需要?？萍夹〗M做了一臺挖掘機(jī)模型（圖5），利用多個注射器裝滿水做成液壓機(jī)，部分注射器推進(jìn)與部分注射器拉出配合動作，可完成機(jī)械臂挖掘沙土并抬高的過程，經(jīng)過測試收集了一部分參數(shù)，具體如表1。

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[整車質(zhì)量 0.5kg 車斗容積 8cm3 每條履帶面積 20cm2 最大抬升高度 20cm ]

根據(jù)已知條件可知：（1）挖掘機(jī)的履帶面積寬，其作用是可以                  ，靜止在水平地面上不工作時，對地面的壓強(qiáng)為                Pa。（2）興趣組對挖掘機(jī)的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了興趣，查詢資料后了解到，前臂是一個               （選填“省力”或者“費(fèi)力”）杠桿，采用了仿生學(xué)設(shè)計，相當(dāng)于人的手臂，畫出前臂處于平衡狀態(tài)時簡化圖中的動力臂和阻力臂（圖6）。（3）在某次挖掘抬高沙土的過程中，挖滿一斗密度為2×103kg/m3的沙土，并抬到最大高度，挖掘機(jī)對沙土所做的功為              J。假設(shè)注射器推力與拉力均為10N，每個注射器長度均為8cm，忽略各處摩擦，求此過程中挖掘機(jī)的機(jī)械效率。

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同一物理原始問題經(jīng)過學(xué)生打磨，分別編制了不同習(xí)題，學(xué)生經(jīng)歷了動手制作物理模型、實(shí)踐操作、觀察現(xiàn)象、收集數(shù)據(jù)、編制習(xí)題等過程。第一組學(xué)生在編制習(xí)題前認(rèn)真觀察和思考了挖掘機(jī)的工作過程，并與已學(xué)知識進(jìn)行聯(lián)系，設(shè)計了壓強(qiáng)、摩擦、簡單機(jī)械填空題，問題的編制合理，文字表述準(zhǔn)確，答題者不會產(chǎn)生歧義，這充分反映了學(xué)生思考的覆蓋面還是比較全面的，知識也比較系統(tǒng)；第二組學(xué)生編制習(xí)題時注重實(shí)驗時的數(shù)據(jù)收集及關(guān)鍵物理量的設(shè)置與計算，這顯示出了學(xué)生思考問題的深度。他們根據(jù)教師的提醒將物理模型中收集的數(shù)據(jù)取整以便于計算，把摩擦等影響計算的要素忽略，最后把機(jī)械臂模型抽象成杠桿習(xí)題。學(xué)生編制習(xí)題的過程是他們認(rèn)識物理原理、挖掘物理參數(shù)建立習(xí)題模型的過程，學(xué)生開始比較迷茫，不知從什么地方下手，經(jīng)過多次閱讀物理習(xí)題，從模仿到創(chuàng)新，經(jīng)過多次打磨后，不斷完善編制的習(xí)題，并在這個過程中收獲了成長。學(xué)生在反復(fù)揣摩中完成了由生活到原始物理問題的思考，由原始物理問題到參數(shù)的收集整合，最后再到物理習(xí)題的成功編制。從知識立意向能力立意轉(zhuǎn)變，著重檢驗學(xué)生對知識的理解、遷移、應(yīng)用等方面的能力。經(jīng)過這類探索，促使學(xué)生由做題者向思考者轉(zhuǎn)變，同時向聯(lián)系實(shí)際與現(xiàn)代科技相結(jié)合的方向發(fā)展，進(jìn)一步提高了學(xué)生學(xué)以致用的能力。

從原始物理問題思考生成物理習(xí)題的過程不僅是知識結(jié)晶的過程，同時還是思維發(fā)展的過程，能力提高的過程，深刻理解物理知識的內(nèi)涵及外延，體會將物理知識應(yīng)用于解決實(shí)際問題的思路和方法，從中感受物理學(xué)習(xí)帶來的快樂。利用好原始物理問題素材，精心建立物理模型，讓知識與思維碰撞，讓美育與德育交匯。使學(xué)生更樂于探究實(shí)驗及主動關(guān)聯(lián)建模，從而由習(xí)題的解答者變?yōu)榱?xí)題的思考者，注重知識的具體應(yīng)用。

物理習(xí)題的設(shè)計體現(xiàn)了物理教學(xué)的導(dǎo)向，依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)，初中物理教學(xué)不僅要注重學(xué)生基本知識的積累，還要注重學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的激發(fā)、思維習(xí)慣的養(yǎng)成及物理基本素養(yǎng)的考查。挖掘生活中的素材，設(shè)置問題情境，可以把原始物理問題加工設(shè)計成物理習(xí)題。筆者以期通過對物理習(xí)題的研究，剖析從原汁原味的物理現(xiàn)象到物理習(xí)題的生成過程，從中探索新的教學(xué)方式。

作者單位   江蘇省南通市北城中學(xué)

責(zé)任編輯：張言