本文系南通市教育科學“十三五”規劃德育專項課題《指向“科學態度與責任”素養的初中原始物理問題教學策略研究》階段性研究成果（課題編號：XKDY2020038）。

物理教學中讓學生做大量的習題會產生很大的教學效果嗎？能真正意義上提升學生的物理學習能力嗎？在物理教學實踐中筆者發現，與演算對應的具有可操作性的物理教育方式是物理習題教學，習題的優點眾所周知，它既可以鞏固學生知識又有助于學生理解規律，還是考核學生水平、篩選人才的主要手段。但對物理學科而言，習題的設計也是存在著一定的缺陷的，這很容易削弱物理學科特有價值。因此，在物理教學中應保持原有的“生態性”，以把最自然的、揭示最真實的科學規律和科學知識的內容體現出來。開展原始物理問題生成的教學，就是把自然界真實科學環境中的原始現象提取出來，以“原汁原味”的物理問題形式引發學生思考，讓學生在真實情景中發現、質疑、推導、探究，進而提高學生的物理綜合素養，打破“題海戰術”，讓學生的物理學習變得更生動。

一、積極探究挖掘原始物理問題，提高學生學習能力

原始物理問題是指在自然界及社會生活生產中客觀存在且未被加工的物理現象和事實。其表述形式是采用文字敘述的方式來呈現物理現象。它來自于真實的生活情境，是對真實現象的描述，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抽象加工的、在生活中存在的真實而有價值的問題，它的典型特點是能引起學生的思考并向學生提出智力挑戰，它的答案不一定是唯一的，不同層次的學生都可以由淺入深地進行學習，而要更好地學會它，需要學生靠自己提取或設定相應的條件。

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自然融洽地聯系學生生活學習實際，反映物理科技的發展及應用，讓學生在真實的生活情境之中運用學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，體現從生活走向物理、從物理走向社會的課程理念。對學生科學探究能力的考查應從過程與方法入手，注重于能力養成，側重于考查學生科學知識、科學方法的理解程度。

開展原始物理問題教學與實踐活動，對發展學生核心素養有著重要的推動作用。物理教學不僅要教給學生物理知識，還要激發學生學習物理的興趣和培養學生的物理思維習慣。從生活生產實踐到提出原始物理問題，從開展實驗探究到收集實驗數據，指導學生不斷深入學習，從而使學生在解決物理問題的過程中體會到學習物理的意義所在。

二、設置情境開發原始物理問題，注重過程發展

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

原始物理問題加工成物理習題的過程是對物理現象進行觀察、思考，提高認識，用所學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象的描述，是社會生活、生產中客觀存在的且未被加工的典型物理現象和事實。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論。開展原始物理問題教學，為物理教學打開了一扇新的窗戶。圍繞某一現象可以生成不同層次的習題，各個層次的學生都可以由淺入深地進行解答。還可以引導學生根據自己的認知自行設計習題。這樣做不僅保護了學生的學習自信心，還能進一步促進學生的思維發展。

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？

本題的考查點是理解杠桿力臂的定義，并能畫出力臂，分析運動過程中兩個力臂的變化：杠桿在向水平方向運動的過程中，動力臂是不變的，而阻力臂都是變大的。根據杠桿平衡條件，求出拉力的變化。傳統習題的缺陷是考查方式單一，本題只是一道習題，與生活缺乏聯系，學生即使會做這一題目，但未必能與生活中的杠桿對應起來，因而也就沒有辦法解答生活中的一些實際問題。對學生而言，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，學生會練習更多的題目，進而漸漸成了“刷題”了。

深蹲是一項常見的健身運動，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，深蹲被認為是增強腿部和臀部力量和圍度及發展核心力量必不可少的練習。因此，可以由深蹲現象這一原始物理問題生成不同的習題，具體如下。

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

原始物理問題生成的過程包括：觀察物理現象（深蹲），對物理現象進行文字描述加工形成原始問題（深蹲的效果），抽象、設置物理量（變成簡易杠桿），物理習題（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，進而求解做功、功率等物理量。

原始物理問題生成的習題的特點：源自生活，有很強的實驗操作性；可以從生活抽象到物理模型；發散性，同一個物理現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行改編，從而深化學生對物理知識的理解程度。

三、聯系生活提煉原始物理問題，激發學生認知動力

在一次電學復習中，筆者要求學生選取生活中的一樣家電進行物理知識的復習。一名學生選取了電吹風，并提出問題：電吹風是怎樣工作的？有哪些物理現象？用到了哪些物理知識？這里學生所提到的“電吹風是怎樣工作的？”“用到了哪些物理知識？”就屬于原始物理問題。“有哪些物理現象？”為命題情境設置提供了空間。因此，可以設置出與學生生活緊密相關的情境：電吹風吹出的熱風，把濕頭發吹散開加快了液體的蒸發；電吹風能一邊制熱一邊吹風，這涉及了電流熱效應、電動機非純電阻電路、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置來源，比如小麗洗發后站在鏡子前使用電吹風吹頭發時發現鏡面起霧了，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，同時也是中學電學知識教學最好的素材來源，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生基本可以用初中所學到的知識進行解釋，因此考題常以家電為原始問題設計，從物理現象出發設置問題情境，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，還可以進行時間、電能等方面的計算。

四、積極實踐創設原始物理問題，提升學生物理素養

開展物理實踐探究活動是發現物理原始問題的重要渠道，日常教學中筆者一直積極鼓勵學生多參加勞動，因為勞動中蘊藏著很多力學知識；筆者經常帶領學生進行課內外實驗，使學生近距離地感受物理知識的形成過程；筆者還鼓勵學生多參觀科技展，近距離感受現代物理與科技的發展。在這些活動中引導學生學習物理，積極應用物理知識，努力形成物理思維，進而養成嚴謹科學的態度。

在教學實踐中，筆者有意安排各種探究活動，以增強學生動手能力，促進學生主動思考。疫情居家學習期間，筆者在全年級范圍內開展了從生活到物理的小制作比賽，引導學生制作科技小作品，學生根據自己的學習和喜好收集材料制作了一批豐富有趣的作品，復課后帶到了學校，筆者把學生所收集的百余件作品分類，發現其涵蓋了力、光、電、智能裝備等四大類。后期為了繼續挖掘學生作品的潛能，筆者又從中仔細篩選出了十余件作品，由學生根據作品自行設計物理習題。下面是經過學生打磨后升級成的挖掘機習題。

例3.第一組學生

某小組制作了一臺挖掘機模型，根據所學知識可知：（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）利用挖掘機工作，相同時間內挖掘機做功比人做功                 （選填“多”或“少”），是因為挖掘機                  的更大。

第二組學生

挖掘機是一種快速、高效、多功能的施工作業機械，其履帶滿足全地形需要，旋轉機械臂滿足多用途工作需要。科技小組做了一臺挖掘機模型（圖5），利用多個注射器裝滿水做成液壓機，部分注射器推進與部分注射器拉出配合動作，可完成機械臂挖掘沙土并抬高的過程，經過測試收集了一部分參數，具體如表1。

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

根據已知條件可知：（1）挖掘機的履帶面積寬，其作用是可以                  ，靜止在水平地面上不工作時，對地面的壓強為                Pa。（2）興趣組對挖掘機的結構產生了興趣，查詢資料后了解到，前臂是一個               （選填“省力”或者“費力”）杠桿，采用了仿生學設計，相當于人的手臂，畫出前臂處于平衡狀態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，挖掘機對沙土所做的功為              J。假設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，求此過程中挖掘機的機械效率。

同一物理原始問題經過學生打磨，分別編制了不同習題，學生經歷了動手制作物理模型、實踐操作、觀察現象、收集數據、編制習題等過程。第一組學生在編制習題前認真觀察和思考了挖掘機的工作過程，并與已學知識進行聯系，設計了壓強、摩擦、簡單機械填空題，問題的編制合理，文字表述準確，答題者不會產生歧義，這充分反映了學生思考的覆蓋面還是比較全面的，知識也比較系統；第二組學生編制習題時注重實驗時的數據收集及關鍵物理量的設置與計算，這顯示出了學生思考問題的深度。他們根據教師的提醒將物理模型中收集的數據取整以便于計算，把摩擦等影響計算的要素忽略，最后把機械臂模型抽象成杠桿習題。學生編制習題的過程是他們認識物理原理、挖掘物理參數建立習題模型的過程，學生開始比較迷茫，不知從什么地方下手，經過多次閱讀物理習題，從模仿到創新，經過多次打磨后，不斷完善編制的習題，并在這個過程中收獲了成長。學生在反復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的收集整合，最后再到物理習題的成功編制。從知識立意向能力立意轉變，著重檢驗學生對知識的理解、遷移、應用等方面的能力。經過這類探索，促使學生由做題者向思考者轉變，同時向聯系實際與現代科技相結合的方向發展，進一步提高了學生學以致用的能力。

從原始物理問題思考生成物理習題的過程不僅是知識結晶的過程，同時還是思維發展的過程，能力提高的過程，深刻理解物理知識的內涵及外延，體會將物理知識應用于解決實際問題的思路和方法，從中感受物理學習帶來的快樂。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。使學生更樂于探究實驗及主動關聯建模，從而由習題的解答者變為習題的思考者，注重知識的具體應用。

物理習題的設計體現了物理教學的導向，依據課程標準，初中物理教學不僅要注重學生基本知識的積累，還要注重學生學習興趣的激發、思維習慣的養成及物理基本素養的考查。挖掘生活中的素材，設置問題情境，可以把原始物理問題加工設計成物理習題。筆者以期通過對物理習題的研究，剖析從原汁原味的物理現象到物理習題的生成過程，從中探索新的教學方式。

作者單位   江蘇省南通市北城中學