我是马老师,在坪山教物理,八年了。我带的学生里,有一种类型特别常见:公式背得挺熟,做题就是不会。你问他牛顿第一定律是什么,他能一字不差背出来。但你给他一道题,一个物块放在斜面上,问他受几个力,他就懵了。
上学期有个孩子来找我,坪山实验初二的,叫小昊。物理考了六十五分,力学部分几乎全军覆没。他妈妈说他公式都会背,就是不会做题。我看了他的卷子,发现他不是不会公式,是脑子里没有画面。一道题摆在他面前,他看不到那个场景,看不到物块怎么放的、受什么力、怎么运动的,所以公式不知道往哪套。
还有一个孩子,小嘉,坪山同心外国语初三的。电学部分特别差,串并联电路分不清,电流表电压表老接错位置。我问她:“你画电路图的时候,脑子里有没有一个真实的电路在转?”她摇头。我说那就是问题所在。你把电路当成死的图来看,当然看不懂。你得把它当成活的场景来想。
这两个孩子后来变化都挺大的,我后面慢慢讲。先说清楚我的核心观点:物理学不好,很多时候不是公式没记住,是脑子里没有场景。公式是工具,场景才是使用工具的场地。场地都没找到,工具再好也使不上劲。建立场景想象力,物理才能真正开窍。
一、力学:把受力分析画出来
小昊的力学问题,根子就在受力分析上。一道题给他,他盯着题目发呆,脑子里一片空白。我问他:“物块放在斜面上,你想象一个箱子放在坡上,它会怎么样?”他说“会滑下来”。我说对,那它为什么没滑下来?因为有摩擦力。这个摩擦力是沿着斜面往上的,和重力沿斜面的分力平衡了。小昊听完好像有点明白了,但做题还是错。
我发现问题在哪了。他能听懂我讲,但自己做题的时候,不会自己建立那个画面。我教了他一个方法:每道力学题,第一步不是想公式,是画图。把物体画出来,把受力画出来,重力、支持力、摩擦力,一个一个标清楚。图画出来了,场景就有了,后面的分析自然就跟上了。
我跟小昊说,以后做力学题,草稿纸上必须先有图。没有受力分析图,不准写公式。他一开始觉得麻烦,说“马老师,画这个好费时间”。我说你先画两周,两周后你如果还是觉得没用,我就不逼你了。他画了,画到第五天的时候,他说“老师,我发现画图之后好像真清楚多了”。我说那当然,图就是场景,场景有了,力就清楚了。
小昊坚持画了一个月的受力分析图。到期中考试的时候,他的力学计算题基本不丢分了。物理考了八十二分,比上次提了十七分。他妈妈特别惊讶,说“怎么突然开窍了”。我说不是突然,是他开始学会在脑子里建场景了。
我的经验是:力学题,图画对了,题就做对了一半。很多孩子在图这一步偷懒,觉得“我心里想一下就知道了”,结果心里想的是错的。画在纸上,错了也能看出来。所以我跟所有学生都说:力学题,无图不做题。
二、运动学:在脑子里放电影
运动学部分,很多孩子的问题也是缺乏场景想象。一辆汽车刹车,一个球抛出去,一个物块从斜面上滑下来,这些过程如果不脑补出来,公式就是死的。
我带过一个学生,做一道追击问题。甲车匀速,乙车从后面加速追,问什么时候追上。这孩子盯着题目看了半天,列了一堆方程,答案还是错的。我问他:“你脑子里有没有两辆车在跑的画面?”他说“没有,我就是在算”。我说你先别算,先在脑子里放一遍电影:一开始乙车在甲车后面,乙车越来越快,慢慢靠近甲车,最后追上。追上的时候,两辆车走了多远?位移是一样的。这个画面有了,方程自然就列对了。
小昊后来也用这个方法。做运动学题的时候,他先在脑子里“放一遍电影”,想清楚物体是怎么动的,然后再动笔。他说“以前做题是直接套公式,现在先做场景,公式往场景里一套,就对上了”。
我的建议是:运动学题,动笔之前先在脑子里过一遍动画。物体从哪出发,往哪走,速度怎么变,最后到哪。这个过程想清楚了,速度和位移的关系自然就出来了。不想清楚就动笔,很容易漏掉关键信息。
三、电学:把电路想象成水路
小嘉的电学问题,是初三学生里最典型的。电路图看得懂,但电流怎么走、电压测的是谁,总是搞混。我跟她说了一个办法:把电路想象成水路。
电流就像水流,从电源正极流出来,沿着导线流,遇到用电器就像遇到水轮机,电流推着水轮机转,然后流回电源负极。串联电路就像一条河,水流只有一条路。并联电路就像河分了叉,水流分成几路,最后又汇到一起。
小嘉听我这么一说,眼睛亮了。她说“老师你这么一说,我好像能看懂了”。接下来我带她把每个电路元件都对应到水路里:电源就是水泵,提供水压;导线就是水管;灯泡就是水轮机;开关就是阀门;电流表就是流量计,串在河里测流量;电压表就是压力计,并联在水轮机两端测水压差。
这个类比帮了她大忙。以前她看到电路图就头大,现在能在脑子里“看见”电流在导线里流动。做串并联题的时候,她先想象水怎么流,然后再想电流怎么流,两个一对应,答案就出来了。
小嘉练了一个月。到了期末单元测,电学部分考了八十四分,比之前提了二十多分。她妈妈说“她以前最怕电学,现在居然说电学挺有意思的”。我说那是因为她终于“看见”电了,不再是对着死图发呆了。
我的经验是:电学对很多学生来说太抽象,因为电看不见摸不着。用水路类比,就是给它一个能看见的“替身”。脑子里的画面有了,分析电路就像分析水管一样自然。这个类比不是百分之百精确,但对初中生建立直觉非常有用。
四、压强浮力:想象力的作用过程
压强浮力这一块,也需要场景想象。很多孩子学浮力,就记住一个公式F浮=ρ液gV排,但浮力到底是怎么产生的,物体为什么会上浮下沉,脑子里没有画面。我教学生的时候,会让他们做一个思想实验。想象一个立方体浸在水里。水对这个立方体有压力,上面有水压着,下面有水托着,左右前后也有水压。左右前后的压力互相抵消了,但上下的压力不一样。下面的压力比上面大,因为下面的水更深。这个压力差就是浮力。画面有了,浮力的来源就清楚了。
小昊学到浮力的时候,就是按这个思路理解的。他说“以前我只记得公式,现在我知道浮力从哪来了”。理解透了之后,浮沉条件也不用死记了。浮力大于重力就上浮,小于就下沉,等于就悬浮。脑子里想象一个球在水里,是往上跑还是往下掉,直观得很。
压强部分也一样。液体压强公式P=ρgh,h为什么是深度不是高度?因为在液体里,越深的地方压力越大。想象潜水,越往下越觉得压得慌,就是这个道理。把这个场景想象出来,h的含义就不会搞混了。
五、怎么练场景想象力
场景想象力不是天生的,可以练。我的方法有几个,分享出来。
第一,多观察生活。物理就在生活里。坐公交的时候,想想车启动的时候你为什么往后倒,刹车的时候为什么往前倾。扔一个纸飞机,想想它为什么能飞。这些都是物理场景,平时多观察,脑子里存的画面多了,做题的时候就能调出来用。
第二,动手做实验。能做实验的尽量做,亲手做过一遍,场景记忆比看书深刻十倍。小昊后来在家里自己做了个小实验,用一个鸡蛋放在盐水里,看着它浮起来,他说“浮力一下子变真实了”。就是这个感觉,亲手做过的事,脑子里有画面。
第三,做题之前先描述场景。拿到一道题,先不要急着算,先用嘴说一遍:这道题说的是什么场景?有什么物体?它们在做什么?说清楚了再动笔。小昊和小嘉后来都用这个方法,说清楚了再算,错的概率明显降低。
第四,画图。这个我前面说过很多次了,但真的重要。力学画受力图,电学画电路图,光学画光路图。图就是场景的可视化,画出来了,脑子里的画面就固定下来了。很多难题,图画出来,其实没那么难。
这四招练熟了,物理题在你眼里就不是干巴巴的文字了,而是一个个鲜活的场景。场景有了,公式自然就知道怎么用了。
六、给家长的话
物理是很多家长觉得“辅导不了”的科目。确实,初中物理虽然不算难,但需要一定的抽象思维。家长能直接辅导的确实不多,但家长可以帮孩子做一件事:建立物理和生活的联系。
带孩子坐电梯的时候,聊聊超重失重。打篮球的时候,聊聊抛物线和力的作用。烧水的时候,聊聊热传递和物态变化。这些生活里的场景,就是孩子学物理最好的素材。生活中有了这些画面,课堂上再学到的时候,就不会觉得陌生了。
还有一个建议:鼓励孩子画图。作业本上的图,不要嫌乱,那是孩子在建立自己的场景理解。小昊妈妈以前看他画得满纸都是箭头,还说他“画得乱七八糟”。我跟她说,那些箭头就是他在思考的过程,画得越多,想得越清楚。后来小昊的图越来越有条理,题也越来越会做。
最后一点:别太强调公式。很多家长问孩子“公式记住了吗”,但很少问“这道题说的是什么场景”。公式当然要记,但记公式之前,先理解公式背后的物理意义更重要。理解了场景,公式是自然而然的事。只记公式不理解场景,题一变就不会了。
写在最后
小昊今年初三了,物理上学期期末考了八十六分。从初二的六十五分到初三的八十六分,中间没有报什么额外的班,就是学会了画图和建场景。他说“现在做物理题,脑子里会先出现一个画面,然后再想公式,跟以前完全不一样”。我说对,这就是开窍了。
小嘉也初三了,电学部分已经不再是她的弱项。上次月考物理考了八十八分。她说“我现在看电路图,能感觉到电流在里面流动,很神奇”。我说不神奇,这就是场景想象力建立起来了。她以前是看图,现在是看场景。
我在坪山教了八年物理,最大的感受就是:物理不是算出来的,是想出来的。想什么呢?想场景。一个物体怎么运动,一个力怎么作用,一个电流怎么走,把这些场景在脑子里建起来,物理就活了。场景活了,公式自然就活了。
坪山的家长们,如果你家孩子物理卡住了,不妨让他试试:先别急着算,先在脑子里建一个场景。把那个过程想象出来,画出来,然后再动笔。坚持练一段时间,你会发现孩子的物理越来越有感觉。我是马老师,在坪山教物理。物理这个东西,说到底是看世界的另一种方式。学会了这种方式,你会看到一个完全不同的世界。有问题可以留言或添加微信,我看到了会回。