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【摘要】物理习题解决是高中物理教学的一个重要组成部分,习题解决教学的研究也就成为新课程背景下习题教学研究的一个极有现实意义和理论价值的课题。为在教学中要深化学生学习的认知过程，发展学生的认知结构，本文研究习题图式习得的规律，在教学中以习题图式为教学目标，丰富学生的物理习题图式，发现有利于提高学生的解题能力。
【关键词】习题解决；习题图式
物理习题解决是高中物理教学的一个重要组成部分,教师通过引导学生去探索、解决物理习题,从而达到掌握知识、发展智力、培养能力的教学目标。
因此,习题解决教学的研究也就成为新课程背景下习题教学研究的一个极有现实意义和理论价值的课题。
研究发现有研究者提出问题图式的概念，所谓问题图式是围绕基本概念、定理、定律组织起来，都包含解决此类问题的陈述性知识、程序性知识、解题方法以及典型的问题情景的特征要素。那么针对高中物理中特定类型的物理习题，教师是否可以引导学生对习题解决的方式进行分类，丰富学生头脑中习题图式，学生解题是否就越准确。本人作出以下研究。
一、研究目的：研究构建物理习题典型模型——习题图式
二、研究样本
本实验选取某中学高二（4）理科班不同学习能力层次的学生为对象，学生数33人，学生学习程度体现能代表学生的群体的学习程度，样本具有一定的代表性。
三、研究过程
实验前选取物理学中最基本、最重要的人船模型的5道习题经过前期测试，然后教师以问题图式为教学目标进行样例教学。并注重对前期测试5道题进行审题的训练，引导学生在教学中进行习题的归类，形成对一类习题的整体表征。一周以后再次用同一类型样例变形习题进行检测，对比两次测试结果，以期发现当学生在面对新习题时，若其情景特征符合特定模型，学生是否可以用掌握的问题图式去解决新问题。学生解题能力是否有所提高，解题是否出现较高的效率。
3．1前测练习题（30分，每题10分）：
1、長为L，质量为m的小船停在静水中，质量为m的人立在船头，不计水的阻力，当人从船头走到船尾时，船和人对地的位移各是多少?
2、质量为50㎏的人站在质量为150㎏（不包括人的质量）的船头上，船和人以0.20m/s的速度向左在水面上匀速运动，若人用t =10s的时间匀加速从船头走到船尾，船长L＝5m，则船在这段时间内的位移是多少？（船所受水的阻力不计）
3、某人在一只静止的小船上练习打靶，已知船、人、枪（不包括子弹）及靶的总质量为M。 枪内装有n颗子弹，每颗子弹的质量均为m，枪口到靶的距离为L，子弹水平射出枪口，在发射后一颗子弹时，前一颗子弹已嵌入靶中，求发射完n颗子弹时，小船后退的距离。
样例教学呈示：人船模型一类的习题图式，人船模型具有典型特征的一类习题，而且有求解的强方法，本样例教学帮助学生习得人船模型一类的习题图式。习题本质特征是隐藏在习题情景中，学生解题方法应用一般是不自觉的状态。
教学环节一：问题解决阶段
质量为50㎏的人站在质量为150㎏静止的船头上，若人匀加速从船头走到船尾，船长L＝5m，则船在这段时间内的位移是多少？（船所受水的阻力不计）
学生思考，解题，然后教师分析解决。
审题操作：
1、要求学生对位移公式和动量守恒定律的陈述性知识模块学习。
2、求解时，呈现给学生一般性解题策略包括四个产生式规则:
Pl:如果最终目标是求解一个与位移有关的问题船和人水平方向合外力为零，则船和人水平方向动量守恒
P2:如果船和人水平方向动量守恒，列出方程，则人、船速度关系明确。
P3: 人、船速度关系明确，则人船位移关系明确。
P4： 人船位移之和已知，则船的位移求解出。
教师分析：（该题利用动量守恒重点考查了人、船模型中速度关系、位移关系）
分析小结：重点考查动量守恒、人、船模型中速度关系、位移关系。此题是典型的人船模型题。
练习题：学生通过练习题仿照样例练习，教学中学生先独立学习、再合作交流，教师引导，学生分析解决。
1、一艘小船水平靠岸，船头船尾各站一名同学，某时刻两名同学相对于船以相同速度相向而行，已知船头同学质量m1，船尾同学质量m2，小船质量为M，船身长L。当两名同学刚好交换了位置时，请问小船的位移s为多少？
2、质量为 M的船上有一质量为 m的猴子，船与猴子开始时静止。若猴子沿船的桅杆往上爬，已知桅杆高为h，当猴子爬至桅杆顶端时，能否知道船移动了多少距离，若可以请求出，若不能请说明理由。
教学环节二：学习解决人船模型的图式
师生分析总结:以上是典型的人船模型类物理习题。审题规则归纳：
1、人和船组成的系统水平方向的总动量始终守恒且为零。
2、人和船运动过程中，人和船对地的位移之比也等于他们的质量反比。。这是人船模型的基本公式;
3、人船模型的适应条件是一个原来处于静止的系统，在系统发生相对运动的过程中，符合动量守恒。
4、形异质同的人船模型的典型变形，用等效的方法可将问题转化为人船模型，从而简捷地解决问题。
教师分析概括，并清晰板演
问题结构特征 解题需要知识与技能 策略
呈现情景
1、两个物体；
2、初始状态静止；
3、两个物体在同一方向沿相反方向运动；
4、在该方向上不受外力。
5、待求量：两个物体移动距离间的关系。
1、理解质量、长度、运动、运动距离、摩擦力的概念。
2、会运用摩擦力、动量守恒定律、会运用运动物体距离间的关系。 由动量守恒定律，建立两个物体移动距离之间的关系，然后根据两个物体移动距离与相互运动距离的几何关系，联立求解。
教学环节三：人船模型图式的运用
后测习题（样例变形题）（30分，每题10分）：
1、放在光滑水平面上的小车，长度为L，质量为M。在车的一端站一个人，质量等于m。开始时人和车都保持静止，当人从车的一端走到另一端时，求小车移动的距离。
2、如图所示，四个不同形状，质量均为M的小车停在光滑水平面上。小车上质量为m的滑块，由静止开始从一端滑到另一端。求在此过程中，小车和滑块对地的位移是多少?
3、如图所示，质量为m1和m2的两个人，站在长为L、质量为M的小车的两端，静止在光滑的水平面上。试分析:当两人交换位置后，车相对地向什么方向移动?
测试类别 学生层次 平均得分 解题平均时间
前期测试 优等生 22.6 18.4
中等生 15.8 23.5
学困生 9.3 20.1
后期测试 优等生 27.1 16.3
中等生 23.9 20,2
学困生 15.7 21.5
对比发现：
1、不同层次的学生解决此类问题的前后测试成绩有较大差异。后测成绩明显好于前测成绩。
2、不同层次学生解题完成时间也有一定差异，好、中层次学生解题时间缩短。低层次的学生解题时间延长。
3、中、低分成绩组同学成绩的提高最为有效。
因此，研究发现：学生理解此类物理习题的题型特征，以及解决此类物理习题的图式，丰富学生的物理习题的图式，有利于提高学生的解题能力。
参考文献
[1]陈刚主编：《新编物理教学论》，上海，华东师范大学出版社,2006年
[2]朱新明 通过样例和问题求解学习物理加强对条件的认知.心理科学 1994年
收稿日期：2014-04-24
【关键词】习题解决；习题图式
物理习题解决是高中物理教学的一个重要组成部分,教师通过引导学生去探索、解决物理习题,从而达到掌握知识、发展智力、培养能力的教学目标。
因此,习题解决教学的研究也就成为新课程背景下习题教学研究的一个极有现实意义和理论价值的课题。
研究发现有研究者提出问题图式的概念，所谓问题图式是围绕基本概念、定理、定律组织起来，都包含解决此类问题的陈述性知识、程序性知识、解题方法以及典型的问题情景的特征要素。那么针对高中物理中特定类型的物理习题，教师是否可以引导学生对习题解决的方式进行分类，丰富学生头脑中习题图式，学生解题是否就越准确。本人作出以下研究。
一、研究目的：研究构建物理习题典型模型——习题图式
二、研究样本
本实验选取某中学高二（4）理科班不同学习能力层次的学生为对象，学生数33人，学生学习程度体现能代表学生的群体的学习程度，样本具有一定的代表性。
三、研究过程
实验前选取物理学中最基本、最重要的人船模型的5道习题经过前期测试，然后教师以问题图式为教学目标进行样例教学。并注重对前期测试5道题进行审题的训练，引导学生在教学中进行习题的归类，形成对一类习题的整体表征。一周以后再次用同一类型样例变形习题进行检测，对比两次测试结果，以期发现当学生在面对新习题时，若其情景特征符合特定模型，学生是否可以用掌握的问题图式去解决新问题。学生解题能力是否有所提高，解题是否出现较高的效率。
3．1前测练习题（30分，每题10分）：
1、長为L，质量为m的小船停在静水中，质量为m的人立在船头，不计水的阻力，当人从船头走到船尾时，船和人对地的位移各是多少?
2、质量为50㎏的人站在质量为150㎏（不包括人的质量）的船头上，船和人以0.20m/s的速度向左在水面上匀速运动，若人用t =10s的时间匀加速从船头走到船尾，船长L＝5m，则船在这段时间内的位移是多少？（船所受水的阻力不计）
3、某人在一只静止的小船上练习打靶，已知船、人、枪（不包括子弹）及靶的总质量为M。 枪内装有n颗子弹，每颗子弹的质量均为m，枪口到靶的距离为L，子弹水平射出枪口，在发射后一颗子弹时，前一颗子弹已嵌入靶中，求发射完n颗子弹时，小船后退的距离。
样例教学呈示：人船模型一类的习题图式，人船模型具有典型特征的一类习题，而且有求解的强方法，本样例教学帮助学生习得人船模型一类的习题图式。习题本质特征是隐藏在习题情景中，学生解题方法应用一般是不自觉的状态。
教学环节一：问题解决阶段
质量为50㎏的人站在质量为150㎏静止的船头上，若人匀加速从船头走到船尾，船长L＝5m，则船在这段时间内的位移是多少？（船所受水的阻力不计）
学生思考，解题，然后教师分析解决。
审题操作：
1、要求学生对位移公式和动量守恒定律的陈述性知识模块学习。
2、求解时，呈现给学生一般性解题策略包括四个产生式规则:
Pl:如果最终目标是求解一个与位移有关的问题船和人水平方向合外力为零，则船和人水平方向动量守恒
P2:如果船和人水平方向动量守恒，列出方程，则人、船速度关系明确。
P3: 人、船速度关系明确，则人船位移关系明确。
P4： 人船位移之和已知，则船的位移求解出。
教师分析：（该题利用动量守恒重点考查了人、船模型中速度关系、位移关系）
分析小结：重点考查动量守恒、人、船模型中速度关系、位移关系。此题是典型的人船模型题。
练习题：学生通过练习题仿照样例练习，教学中学生先独立学习、再合作交流，教师引导，学生分析解决。
1、一艘小船水平靠岸，船头船尾各站一名同学，某时刻两名同学相对于船以相同速度相向而行，已知船头同学质量m1，船尾同学质量m2，小船质量为M，船身长L。当两名同学刚好交换了位置时，请问小船的位移s为多少？
2、质量为 M的船上有一质量为 m的猴子，船与猴子开始时静止。若猴子沿船的桅杆往上爬，已知桅杆高为h，当猴子爬至桅杆顶端时，能否知道船移动了多少距离，若可以请求出，若不能请说明理由。
教学环节二：学习解决人船模型的图式
师生分析总结:以上是典型的人船模型类物理习题。审题规则归纳：
1、人和船组成的系统水平方向的总动量始终守恒且为零。
2、人和船运动过程中，人和船对地的位移之比也等于他们的质量反比。。这是人船模型的基本公式;
3、人船模型的适应条件是一个原来处于静止的系统，在系统发生相对运动的过程中，符合动量守恒。
4、形异质同的人船模型的典型变形，用等效的方法可将问题转化为人船模型，从而简捷地解决问题。
教师分析概括，并清晰板演
问题结构特征 解题需要知识与技能 策略
呈现情景
1、两个物体；
2、初始状态静止；
3、两个物体在同一方向沿相反方向运动；
4、在该方向上不受外力。
5、待求量：两个物体移动距离间的关系。
1、理解质量、长度、运动、运动距离、摩擦力的概念。
2、会运用摩擦力、动量守恒定律、会运用运动物体距离间的关系。 由动量守恒定律，建立两个物体移动距离之间的关系，然后根据两个物体移动距离与相互运动距离的几何关系，联立求解。
教学环节三：人船模型图式的运用
后测习题（样例变形题）（30分，每题10分）：
1、放在光滑水平面上的小车，长度为L，质量为M。在车的一端站一个人，质量等于m。开始时人和车都保持静止，当人从车的一端走到另一端时，求小车移动的距离。
2、如图所示，四个不同形状，质量均为M的小车停在光滑水平面上。小车上质量为m的滑块，由静止开始从一端滑到另一端。求在此过程中，小车和滑块对地的位移是多少?
3、如图所示，质量为m1和m2的两个人，站在长为L、质量为M的小车的两端，静止在光滑的水平面上。试分析:当两人交换位置后，车相对地向什么方向移动?
测试类别 学生层次 平均得分 解题平均时间
前期测试 优等生 22.6 18.4
中等生 15.8 23.5
学困生 9.3 20.1
后期测试 优等生 27.1 16.3
中等生 23.9 20,2
学困生 15.7 21.5
对比发现：
1、不同层次的学生解决此类问题的前后测试成绩有较大差异。后测成绩明显好于前测成绩。
2、不同层次学生解题完成时间也有一定差异，好、中层次学生解题时间缩短。低层次的学生解题时间延长。
3、中、低分成绩组同学成绩的提高最为有效。
因此，研究发现：学生理解此类物理习题的题型特征，以及解决此类物理习题的图式，丰富学生的物理习题的图式，有利于提高学生的解题能力。
参考文献
[1]陈刚主编：《新编物理教学论》，上海，华东师范大学出版社,2006年
[2]朱新明 通过样例和问题求解学习物理加强对条件的认知.心理科学 1994年
收稿日期：2014-04-24