黄新志
物理教学中让学生做大量的习题会产生很大的教学效果吗？能真正意义上提升学生的物理学习能力吗？在物理教学实践中笔者发现，与演算对应的具有可操作性的物理教育方式是物理习题教学，习题的优点众所周知，它既可以巩固学生知识又有助于学生理解规律，还是考核学生水平、筛选人才的主要手段。但对物理学科而言，习题的设计也是存在着一定的缺陷的，这很容易削弱物理学科特有价值。因此，在物理教学中应保持原有的“生态性”，以把最自然的、揭示最真实的科学规律和科学知识的内容体现出来。开展原始物理问题生成的教学，就是把自然界真实科学环境中的原始现象提取出来，以“原汁原味”的物理问题形式引发学生思考，让学生在真实情景中发现、质疑、推导、探究，进而提高学生的物理综合素养，打破“题海战术”，让学生的物理学习变得更生动。
一、积极探究挖掘原始物理问题，提高学生学习能力
原始物理问题是指在自然界及社会生活生产中客观存在且未被加工的物理现象和事实。其表述形式是采用文字叙述的方式来呈现物理现象。它来自于真实的生活情境，是对真实现象的描述，并有一定的趣味性。通常没有已知条件，没有任何示意图。概括起来说它是未经抽象加工的、在生活中存在的真实而有价值的问题，它的典型特点是能引起学生的思考并向学生提出智力挑战，它的答案不一定是唯一的，不同层次的学生都可以由浅入深地进行学习，而要更好地学会它，需要学生靠自己提取或设定相应的条件。
物理考题的命制离不开原始物理问题的研究。初中物理试题素材应自然融洽地联系学生生活学习实际，反映物理科技的发展及应用，让学生在真实的生活情境之中运用学过的知识和掌握的方法等去分析和解决问题，拉近物理与生活的距离，体现从生活走向物理、从物理走向社会的课程理念。对学生科学探究能力的考查应从过程与方法入手，注重于能力养成，侧重于考查学生科学知识、科学方法的理解程度。
开展原始物理问题教学与实践活动，对发展学生核心素养有着重要的推动作用。物理教学不仅要教给学生物理知识，还要激发学生学习物理的兴趣和培养学生的物理思维习惯。从生活生产实践到提出原始物理问题，从开展实验探究到收集实验数据，指导学生不断深入学习，从而使学生在解决物理问题的过程中体会到学习物理的意义所在。
二、设置情境开发原始物理问题，注重过程发展
传统习题是已知物理模型，给出定义及已知量作为条件，然后让学生求解答案。整个过程考查的是学生的阅读能力、抽象思维能力和解题能力。
原始物理问题加工成物理习题的过程是对物理现象进行观察、思考，提高认识，用所学物理知识去解答生活问题的过程。原始物理问题是对物理现象的描述，是社会生活、生产中客观存在的且未被加工的典型物理现象和事实。原始物理问题的答案不一定是唯一的，从不同角度分析研究会有不同的结论。开展原始物理问题教学，为物理教学打开了一扇新的窗户。围绕某一现象可以生成不同层次的习题，各个层次的学生都可以由浅入深地进行解答。还可以引导学生根据自己的认知自行设计习题。这样做不仅保护了学生的学习自信心，还能进一步促进学生的思维发展。
例1.如图1所示，用一个始终垂直杠杆的力F1，缓慢把重物拉至水平位置，求拉力F1的变化情况？
本题的考查点是理解杠杆力臂的定义，并能画出力臂，分析运动过程中两个力臂的变化：杠杆在向水平方向运动的过程中，动力臂是不变的，而阻力臂都是变大的。根据杠杆平衡条件，求出拉力的变化。传统习题的缺陷是考查方式单一，本题只是一道习题，与生活缺乏联系，学生即使会做这一题目，但未必能与生活中的杠杆对应起来，因而也就没有办法解答生活中的一些实际问题。对学生而言，会做这道题目表明其理解杠杆的力臂及如何作图，会使用公式解答这道题。但学生也会存在这样的疑问，即我为什么要做这道题，这一知识能用在哪里？如果出题人把这个题目变化一下，我还会不会做？因此，为了会做不同类型的题目，学生会练习更多的题目，进而渐漸成了“刷题”了。
深蹲是一项常见的健身运动，是练大腿肌肉的王牌动作，坚持做还会起到减肥塑形的作用，深蹲被认为是增强腿部和臀部力量和围度及发展核心力量必不可少的练习。因此，可以由深蹲现象这一原始物理问题生成不同的习题，具体如下。
例2.深蹲是靠腿部肌肉收缩产生动力，克服人体上部的重力G，从而达到锻炼的目的（如图2），图3是将人体抽象为杠杆示意图，O为支点，请在图3中画出重力G的示意图及其力臂L（A点为人体上部的重心），最终的解答图如图4所示。
原始物理问题生成的过程包括：观察物理现象（深蹲），对物理现象进行文字描述加工形成原始问题（深蹲的效果），抽象、设置物理量（变成简易杠杆），物理习题（找到简易杠杆的各个要素）。本题还可以通过估算人体的重力、人体几个部位的长度等，以赋予题目更多的物理条件，进而求解做功、功率等物理量。
原始物理问题生成的习题的特点：源自生活，有很强的实验操作性；
可以从生活抽象到物理模型；
发散性，同一个物理现象包含了多方面的物理知识，从中找到适合初中生的部分进行改编，从而深化学生对物理知识的理解程度。
三、联系生活提炼原始物理问题，激发学生认知动力
在一次电学复习中，笔者要求学生选取生活中的一样家电进行物理知识的复习。一名学生选取了电吹风，并提出问题：电吹风是怎样工作的？有哪些物理现象？用到了哪些物理知识？这里学生所提到的“电吹风是怎样工作的？”“用到了哪些物理知识？”就属于原始物理问题。“有哪些物理现象？”为命题情境设置提供了空间。因此，可以设置出与学生生活紧密相关的情境：电吹风吹出的热风，把湿头发吹散开加快了液体的蒸发；
电吹风能一边制热一边吹风，这涉及了电流热效应、电动机非纯电阻电路、电路图变化、电功率大小、消耗电能多少等知识。家电是非常好的原始物理问题的设置来源，比如小丽洗发后站在镜子前使用电吹风吹头发时发现镜面起雾了，雾的形成过程要热量，擦干镜子后，小丽看到镜子中自己等大的像。家电是日常生活中不可缺少的，同时也是中学电学知识教学最好的素材来源，生活中的家电一般包括制热型、电动型和智能型。前两者所包含的知识学生基本可以用初中所学到的知识进行解释，因此考题常以家电为原始问题设计，从物理现象出发设置问题情境，比如空气中的水蒸气遇到冷的镜面液化为液态的小水滴附着在镜面上形成雾，此过程放热。擦干镜子后，小丽看到镜子成像，是平面镜成等大的虚像。此外，还可以进行时间、电能等方面的计算。
四、积极实践创设原始物理问题，提升学生物理素养
开展物理实践探究活动是发现物理原始问题的重要渠道，日常教学中笔者一直积极鼓励学生多参加劳动，因为劳动中蕴藏着很多力学知识；
笔者经常带领学生进行课内外实验，使学生近距离地感受物理知识的形成过程；
笔者还鼓励学生多参观科技展，近距离感受现代物理与科技的发展。在这些活动中引导学生学习物理，积极应用物理知识，努力形成物理思维，进而养成严谨科学的态度。
在教学实践中，笔者有意安排各种探究活动，以增强学生动手能力，促进学生主动思考。疫情居家学习期间，笔者在全年级范围内开展了从生活到物理的小制作比赛，引导学生制作科技小作品，学生根据自己的学习和喜好收集材料制作了一批丰富有趣的作品，复课后带到了学校，笔者把学生所收集的百余件作品分类，发现其涵盖了力、光、电、智能装备等四大类。后期为了继续挖掘学生作品的潜能，笔者又从中仔细筛选出了十余件作品，由学生根据作品自行设计物理习题。下面是经过学生打磨后升级成的挖掘机习题。
例3.第一组学生
某小组制作了一台挖掘机模型，根据所学知识可知：（1）两条履带比较宽是因为_______________；
（2）履带上凹凸不平的凸棱是因为 _______________；
（3）机械臂可以把泥土抬升得很高，液压杆只需要推升一小段距离_______________；
（4）利用挖掘机工作，相同时间内挖掘机做功比人做功 _______________（选填“多”或“少”），是因为挖掘机 _______________的更大。
第二组学生
挖掘机是一种快速、高效、多功能的施工作业机械，其履带满足全地形需要，旋转机械臂满足多用途工作需要。科技小组做了一台挖掘机模型（图5），利用多个注射器装满水做成液压机，部分注射器推进与部分注射器拉出配合动作，可完成机械臂挖掘沙土并抬高的过程，经过测试收集了一部分参数，具体如表1。
根据已知条件可知：（1）挖掘机的履带面积宽，其作用是可以_______________，静止在水平地面上不工作时，对地面的压强为_______________
Pa。（2）兴趣组对挖掘机的结构产生了兴趣，查询资料后了解到，前臂是一个_______________
（选填“省力”或者“费力”）杠杆，采用了仿生学设计，相当于人的手臂，画出前臂处于平衡状态时简化图中的动力臂和阻力臂（图6）。（3）在某次挖掘抬高沙土的过程中，挖满一斗密度为2×103kg/m3的沙土，并抬到最大高度，挖掘机对沙土所做的功为_______________J。假设注射器推力与拉力均为10N，每个注射器长度均为8cm，忽略各处摩擦，求此过程中挖掘机的机械效率。
同一物理原始问题经过学生打磨，分别编制了不同习题，学生经历了动手制作物理模型、实践操作、观察现象、收集数据、编制习题等过程。第一组学生在编制习题前认真观察和思考了挖掘机的工作过程，并与已学知识进行联系，设计了压强、摩擦、简单机械填空题，问题的编制合理，文字表述准确，答题者不会产生歧义，这充分反映了学生思考的覆盖面还是比较全面的，知识也比较系统；
第二组学生编制习题时注重实验时的数据收集及关键物理量的设置与计算，这显示出了学生思考问题的深度。他们根据教师的提醒将物理模型中收集的数据取整以便于计算，把摩擦等影响计算的要素忽略，最后把机械臂模型抽象成杠杆习题。学生编制习题的过程是他们认识物理原理、挖掘物理参数建立习题模型的过程，学生开始比较迷茫，不知从什么地方下手，经过多次阅读物理习题，从模仿到创新，经过多次打磨后，不断完善编制的习题，并在这个过程中收获了成长。学生在反复揣摩中完成了由生活到原始物理问题的思考，由原始物理问题到参数的收集整合，最后再到物理习题的成功编制。从知识立意向能力立意转变，着重检验学生对知识的理解、迁移、应用等方面的能力。经过这类探索，促使学生由做题者向思考者转变，同时向联系实际与现代科技相结合的方向发展，进一步提高了学生学以致用的能力。
从原始物理问题思考生成物理习题的过程不仅是知识结晶的过程，同时还是思维发展的过程，能力提高的过程，深刻理解物理知识的内涵及外延，体会将物理知识应用于解决实际问题的思路和方法，从中感受物理学习带来的快乐。利用好原始物理问题素材，精心建立物理模型，让知识与思维碰撞，让美育与德育交汇。使学生更乐于探究实验及主动关联建模，从而由习题的解答者变为习题的思考者，注重知识的具体应用。
物理习题的设计体现了物理教学的导向，依据课程标准，初中物理教学不仅要注重学生基本知识的积累，还要注重学生学习兴趣的激发、思维习惯的养成及物理基本素养的考查。挖掘生活中的素材，设置问题情境，可以把原始物理问题加工设计成物理习题。笔者以期通过对物理习题的研究，剖析从原汁原味的物理現象到物理习题的生成过程，从中探索新的教学方式。
作者单位 江苏省南通市北城中学
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