物理问题解决能力及其培养

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1、第八章第八章中学生物理问题解决能力及其培养 第一节第一节 物理问题解决的涵义及问题表征物理问题解决的涵义及问题表征一、物理问题解决的涵义一、物理问题解决的涵义 所谓问题，是指需要人们去解决的某种任务。任何问题均存所谓问题，是指需要人们去解决的某种任务。任何问题均存在着一个在着一个“问题空间问题空间”。一般地，问题空间由初始状态、操作。一般地，问题空间由初始状态、操作状态和目标状态组成。初始状态是问题得到解决前的开始状态。状态和目标状态组成。初始状态是问题得到解决前的开始状态。目标状态是问题解决后的状态，是努力的目标和希望达到的结目标状态是问题解决后的状态，是努力的目标和希望达到的结局。从问题的

2、初始状态向目标状态转换便是操作状态。操作状局。从问题的初始状态向目标状态转换便是操作状态。操作状态实际上也就是解决问题的具体途径。也就是说，一个问题的态实际上也就是解决问题的具体途径。也就是说，一个问题的解决过程，实际上就是由初始状态经由操作状态而达到目标状解决过程，实际上就是由初始状态经由操作状态而达到目标状态的过程。态的过程。物理问题解决是一个复杂的智力活动，是有目的、有计划的物理问题解决是一个复杂的智力活动，是有目的、有计划的科学活动。物理问题解决的内涵是：面临一个具有一定新意的科学活动。物理问题解决的内涵是：面临一个具有一定新意的物理问题，力图寻找有关的概念、规律、方法去解决这一问题，

3、物理问题，力图寻找有关的概念、规律、方法去解决这一问题，从而达到目标的一个心理过程。从而达到目标的一个心理过程。二、物理问题表征二、物理问题表征 问题表征是人们在解决问题时所使用的一种认知结构，具问题表征是人们在解决问题时所使用的一种认知结构，具有多种形式。表征包括了叙述、推理和抽象。问题表征是思考有多种形式。表征包括了叙述、推理和抽象。问题表征是思考问题的一种方式，是一种符号语言，符号形式以及相互联系，问题的一种方式，是一种符号语言，符号形式以及相互联系，是一系列的认知过程。是一系列的认知过程。物理问题的表征对于物理问题解决起着至关重要的作用，物理问题的表征对于物理问题解决起着至关重要的作用

4、，对问题主要特征的概括，以及利用已知信息制定计划是有效解对问题主要特征的概括，以及利用已知信息制定计划是有效解决物理问题的前提。决物理问题的前提。LarkinLarkin（19801980）认为物理表征是有层次性的：）认为物理表征是有层次性的：第一步是关于陈述文字的表征；第一步是关于陈述文字的表征；第二步为朴素表征，一种由问题表面特征所决定的表征，在该表征中含有第二步为朴素表征，一种由问题表面特征所决定的表征，在该表征中含有问题所提及的物体，空间关系以及整个问题情景的概括，这也是对真实世界问题所提及的物体，空间关系以及整个问题情景的概括，这也是对真实世界的表征，在问题中描绘了真实世界的物体；的

5、表征，在问题中描绘了真实世界的物体；第三步是物理表征，该表征中含有理想化的物体以及相应的物理概念，即第三步是物理表征，该表征中含有理想化的物体以及相应的物理概念，即运用物理的概念、原理的表征，是深层特征的表征；运用物理的概念、原理的表征，是深层特征的表征；第四步是数学表征，是将物理表征的各种物理量用方程的形式表现出来，第四步是数学表征，是将物理表征的各种物理量用方程的形式表现出来，也就是物理原理数学化的表征。也就是物理原理数学化的表征。LarkinLarkin认为，无论是专家还是新手都能对问题进行言语表征，为了实现定认为，无论是专家还是新手都能对问题进行言语表征，为了实现定量解决问题都会采用公

6、式。然而区别在于，专家解题时总表现在言语表征和量解决问题都会采用公式。然而区别在于，专家解题时总表现在言语表征和数学表征的中间存在另外两个中介表征，但是新手往往是从问题的文字叙述数学表征的中间存在另外两个中介表征，但是新手往往是从问题的文字叙述中建构数学方程。他们通常在物理表征环节比较薄弱，直接从真实世界进入中建构数学方程。他们通常在物理表征环节比较薄弱，直接从真实世界进入数学世界。数学世界。廖伯琴（廖伯琴（20012001）基于）基于LarkinLarkin等的表征层次理论，（即表征分等的表征层次理论，（即表征分为四个层次：文字表征，朴素表征，物理表征，数学表征），为四个层次：文字表征，朴素

7、表征，物理表征，数学表征），展开了该理论的动态研究，分析了各表征在整个表征体系中所展开了该理论的动态研究，分析了各表征在整个表征体系中所占的比重，以及学生在表征时的一些特点。占的比重，以及学生在表征时的一些特点。物理问题表征体系的两大特征，即动态特征和静态特征。动物理问题表征体系的两大特征，即动态特征和静态特征。动态特征认为随着问题解决的发展依次建构不同层次的表征。静态特征认为随着问题解决的发展依次建构不同层次的表征。静态特征指问题解决者在各层次相对稳定的认知结构。动态特征态特征指问题解决者在各层次相对稳定的认知结构。动态特征与问题解决者作业的时间有关，而静态特征则与个体表征层次与问题解决者作

8、业的时间有关，而静态特征则与个体表征层次的解题策略及相关知识有关。的解题策略及相关知识有关。第二节 中学生物理问题解决的一般过程 阎金铎认为：物理知识的应用从心理活动来说，是继感知、思维和记忆之后的联想、类化与相应的技能、技巧。物理知识的应用的一般过程大体上包括以下几个部分：（1）审题。指的是理解题意，弄清已知条件和所求。其中特别要注意审出那些隐蔽的条件、排除多余的条件。（2）联想和类化。能过感知给定的课题，引起学生头脑中某些概念、原理和运算方法的复活，这种现象被称为联想。在审题、联想的基础上，把课题纳入原有的知识结构中，找出具体的联系，以便彻底理解当前课题的性质，并从已的知识中找到解决当前课

9、题的办法。这个过程叫做类化。（3）列方程、解方程。通过联想和类化，在学生头脑中已建立起清晰的物理图景和对应的物理公式定律后，就可以引出方程或方程组，使物理问题转化为数学问题求解。（4）检验、讨论。解出答案后，把结果与题目对照，检验结果是否正确，是否符合题目要求，对方程的多重根应处理掉不合理的解。梁树森认为：解决物理问题的过程是具体问题情境与原有物理认知结构相互作用的过程。解决物理问题要抓住如下五个关键环节：（1）识别物理现象 识别物理现象是指在充分读懂、理解题目文字叙述的基础上，抓住已给的解题线索，形成具体问题情境的大致物理轮廓，并对解题方向做出初步判断的过程。（2）分析物理过程 物理过程是指

10、物理模型在物理环境中的运动、变化过程。分析物理过程包括定性分析和定量分析两个方面。分析物理过程是继识别物理现象之后，把环境问题转化为物理问题的另一个关键。（3）选择合适的方法 解决物理问题的方法很多。选择合适的方法是把物理问题转化为数学问题的关键之一。方法是否合适，决定了解题能否顺利进行以及解题的简捷程度。（4）运用数学知识 运用数学知识是把物理问题转化为数学问题的一个关键，又是推理计算求出结果的必然途径。数学在这个过程中所起的作用表现在：通过找出数量关系，给物理模型加入定量的因素；用符号来表示物理量；根据物理规律列出问题中物理量间的关系式。（5）讨论验证结果 这一过程是对原来的环境问题作出深

11、入评价的关键，也是对自己的解题过程是否成功做出自我评价的环节。布兰斯福德和斯坦研究得出的问题解决五步策略，称为IDEAL：I(Identify)识别问题 D(Define)界定目标，表征问题 E(Explore)探索可能的解决问题策略 A(Anticipate)预期结果并实施策略 L(Look)检验解决问题过程并进行新的学习 这种五分法在问题解决过程的研究领域比较典型，和其他的一些分段理论也比较类似。它主要是从问题解决的时序上进行分段。简单的说就是，确认现状、明确目标、找到方法、消除差异、进行检查。这说明问题解决有着较为固定的程序，这种程序性在某种程度上说也是必要的，它保证了问题解决。在总结国

12、内外研究的基础上，针对物理学科的特点和中学教学的实际，提出明确问题、探求解法、实施计划、检验结论、讨论反思的五阶段构想。明确问题探求解法实施计划检验结论讨论反思 在总结国内外研究的基础上，针对物理学科的特点和中学教学的实际，提出明确问题、探求解法、实施计划、检验结论、讨论反思的五阶段构想。明确问题探求解法实施计划检验结论讨论反思 在总结国内外研究的基础上，针对物理学科的特点和中学教学的实际，提出明确问题、探求解法、实施计划、检验结论、讨论反思的五阶段构想。明确问题探求解法实施计划检验结论讨论反思 明确问题是解题者对题目信息的发现、辨认、表征的过程，它是主体的一种有目的、有计划的知觉活动，并有思

13、维的积极参与。明确问题的主要活动方式是读、思、记。当面临问题时，首先要对问题反复阅读，对问题有一个大概的了解，然后再考察各个细节，最后，对问题的整体建立起一幅比较清晰的图象。通过一系列的活动，分析判断出物理问题中所描述的对象、现象、过程及其联系，弄清问题中所涉及的量及其相关因素，包括已知的、未知的、需要的、直接的、间接的、隐含的、多余的，全面系统地把握有关信息，抓住问题的外部特征，搞清解决问题的条件，然后通过文字的、图形的、图表的等各种方式，将问题中的研究对象、过程、现象等及其联系形象化、具体化，在头脑中形成该问题的整体的、动态的、形象的、清晰的图景。这是有效地解决科学问题的基础。在总结国内外

14、研究的基础上，针对物理学科的特点和中学教学的实际，提出明确问题、探求解法、实施计划、检验结论、讨论反思的五阶段构想。明确问题探求解法实施计划检验结论讨论反思 探求解法即在整体把握问题的基础上，探索解决问题的有效方法和途径。探求解法的主要过程就是利用抽象思维、形象思维、直觉思维的各种方法，充分调动认知结构，深入的分析和丰富的联想。当主体对问题表征以后，将问题图景与已有的认知结构相互作用，如果已有的认知结构能将该问题同化，就直觉得出解决问题的思路。如果问题比较复杂，已有的认知结构不能对其同化，这时就需要对问题进行分解，应将总体目标分解为若干子目标，将研究对象分为若干部分，将研究过程分为若干阶段，并

15、分析各部分及各阶段的特点，同时调动原有的认知结构，对问题进行分类，确定它是哪类问题，探索解决问题的方法和途径。如果这样还难以确定问题的类型，应对问题进行转化和变换，直到找出适当的解决方法为止。问题图景认知结构分解、转换问题解题思路同化同化未同化 在总结国内外研究的基础上，针对物理学科的特点和中学教学的实际，提出明确问题、探求解法、实施计划、检验结论、讨论反思的五阶段构想。明确问题探求解法实施计划检验结论讨论反思 明确问题是解决物理问题的基础，探求解法是解决问题的关键，那么实施计划则是展开解题思路、构思解题步骤、实施具体运算的过程，是解决问题的中心环节。在明确了问题情景、解题思路之后，还需要相应

16、地寻找一些解决问题的具体方法步骤，作出简明扼要、完整规范的推理、运算或作图等，从而得出结论或提出假设。对于具体的问题，用什么方法求解，要视具体情况而定。这里提出两点要求：第一，解题过程要规范。遵循解题规范是解决物理问题的基本要求。主要应做到：解答过程完整条理、图形表格清晰整洁、单位符号使用统一，计算结果符合题意。第二，解题方法要精选。许多物理问题往往有多种解法，解答时不要以求得答案为惟一目的，要有意识地从不同侧面、不同方向寻找不同的解题方法，通过比较，选出最简便、最巧妙的解法。在总结国内外研究的基础上，针对物理学科的特点和中学教学的实际，提出明确问题、探求解法、实施计划、检验结论、讨论反思的五

17、阶段构想。明确问题探求解法实施计划检验结论讨论反思检验结论最有效的方法当然是实验，但在实际的问题解决过程中，一般从以下几个方面考虑：合理性。即检查题解是否符合实际情况；对称性。即检验题解能否反映事物的对称性；协调性。即检验题解与题目条件在问题情景中是否一致；特殊性。即将题解表达式推向某个简单、熟悉的特殊状态或极端状态，看题解反映的关系是否仍然正确；逻辑性。即审视解题的推理过程是否符合逻辑法则，具有逻辑性和严密性；单位的一致性。即检验方程两边的单位是否相同；不同解法的一致性。即通过利用不同解法来核对结论的正确性等等。在总结国内外研究的基础上，针对物理学科的特点和中学教学的实际，提出明确问题、探求

18、解法、实施计划、检验结论、讨论反思的五阶段构想。明确问题探求解法实施计划检验结论讨论反思在解决物理问题之后，讨论反思的内容主要有：第一，分析题解的结构。即根据题解表达式的结构，分析待求量的相关因素和无关因素，以及各因素对题解的影响。第二，将题解进行演绎讨论。即从一般的结论出发，导出特殊情况下的结论。这既可以对题解的认识更加具体、丰富，从而使思维从抽象到具体，又可以利用特殊情况下的结论对某些物理问题迅速作出判断，还可以检验答案的正确性。第三，对题解进行概括。即对特殊情况下获得的结论进行转化，将其推向一般，便之形式上更简洁，意义上更概括，适用面更广泛，迁移上更灵活。第四，从题解中发现新的规律。即通

19、过从不同角度审视题解及求解过程，发现在先前学习中未认识到的新的规律。这既可以使解题者对该类问题获得新的认识，同时也可以使解题者获得同类问题的新解法。第五，一题多变。即改变题设条件并进行解答或将解法或结论用于新的问题情境。这样可以扩大解题成果，提高学生的比较、概括、转化的能力和分析问题、解决问题的能力。第六，一题多解。即尽可能多地寻找解决这一问题的方法，并进行比较。第七，反思经验教训。即在解题结束后，要进行必要的反思，思考该题的意义，是考查对科学知识的掌握，还是训练解决问题的技巧?有何经验教训等等。中学生解决物理问题的一般过程中的五个阶段不是孤立的，而是相互联系、相互作用、相互影响的，且每个阶段

20、都是在与解题者的认知结构的相互作用中进行的。物理问题的解决主要是一种思维活动，在思维的心理结构中，自我监控起着定向、控制和调节作用，因此，中学生在解决物理问题的全过程中都受着自我监控的控制和调节。物理问题解决的一般过程明确问题探求解法实施计划检验结论讨论反思认知结构自我监控第三节 影响中学生物理问题解决的因素 影响中学生物理问题解决的因素很多，如知识的掌握程度、解题速度等等。杜明荣在他的博士论文“高中物理试题难度的影响因素研究”中，提出了影响试题难度的十五个因素，通过量化分析与统计检验最终认为有四个因素起着主要的作用。这四个因素是考查知识点的多少，物理过程的复杂性，情景特征的物理建模，数学过程

21、的复杂性。虽然他的研究以学生为控制变量来研究试题，但是对学生问题解决特点的研究仍然有很强的借鉴意义。乐国林、田建芬探讨了影响问题解决的因素，他们认为有七个方面:问题表征、认知结构、问题的解决策略、功能固着、动机强度、其他因素。其他因素包含了问题解决时的一些客观环境。这几项因素里，前六个都是主观因素，而且将问题表征和认知结构排在了前两位。胡卫平将问题的影响因素分成了七个方面：认知结构、心理表征、思维定势、思维形式、思维策略、自我监控、非智力因素等。借鉴国内外的研究成果，考虑到物理问题解决的特点，我们认为：影响物理问题解决的主要因素包括：知识结构、问题表征、问题分类、思维定势、思维形式、思维策略、

22、自我监控、非智力因素等八个方面。知识结构问题表征问题分类思维定势思维形式思维策略自我监控非智力因素 借鉴国内外的研究成果，考虑到物理问题解决的特点，我们认为：影响物理问题解决的主要因素包括：知识结构、问题表征、问题分类、思维定势、思维形式、思维策略、自我监控、非智力因素等八个方面。知识结构问题表征问题分类思维定势思维形式思维策略自我监控非智力因素 借鉴国内外的研究成果，考虑到物理问题解决的特点，我们认为：影响物理问题解决的主要因素包括：知识结构、问题表征、问题分类、思维定势、思维形式、思维策略、自我监控、非智力因素等八个方面。知识结构问题表征问题分类思维定势思维形式思维策略自我监控非智力因素

23、实现问题解决的首要基础就是问题解决者自身的知识机构。学生已有的知识结构是影响问题解决的最重要因素。知识在大脑中形成一定的结构，其中包含很多认知的图式。解决问题就是在已有的知识结构的背景下完成的，没有良好的知识结构很难顺利解决问题。知识结构具有完备性和结构性等性质，完备的、合理的知识结构是问题解决的基础和前提条件。所谓完备性是指掌握物理知识要全面而准确，不能有遗漏。这是保证解决问题的基本要素。结构性是指物理知识在大脑中是以某种图式的形式存在的，它的组织、联系是否科学合理。借鉴国内外的研究成果，考虑到物理问题解决的特点，我们认为：影响物理问题解决的主要因素包括：知识结构、问题表征、问题分类、思维定

24、势、思维形式、思维策略、自我监控、非智力因素等八个方面。知识结构问题表征问题分类思维定势思维形式思维策略自我监控非智力因素 问题表征其实就是对问题理解。这种理解是有层次的。表征层次理论认为，问题解决者对于问题的表征有四个水平，就是问题表征的四个能力方面。字面表征反映的是理解题意的环节，它表现在对题中已知条件全面而准确的把握上。准确而快速的读取问题的概况有助于快速，正确的解题；朴素表征反映的是将题中所表达的情景形象思维的能力，将问题情境准确呈现在大脑中是解题的必要步骤；物理表征则反映学生将问题物理化的能力，用物理的语言去解释情景，用物理的范式去理解情景；数学表征反映运用数学知识求解问题数学结果的

25、能力，主要是学生的数学能力。借鉴国内外的研究成果，考虑到物理问题解决的特点，我们认为：影响物理问题解决的主要因素包括：知识结构、问题表征、问题分类、思维定势、思维形式、思维策略、自我监控、非智力因素等八个方面。知识结构问题表征问题分类思维定势思维形式思维策略自我监控非智力因素所谓问题分类是指在学生的经验中存在的对所遇到的问题的划分，这种划分可能出于多种不同的角度、深度。其存在的形式也极有可能与平时的学习习惯和教师的教学习惯有关。问题表征的深度就决定了其分类的标准。问题分类也是知识图式的一部分，在问题解决者的头脑中存在着许多关于许多问题的经验，可以视为学生对于诸多问题认识的一种前概念。它可能是潜

26、意识的，也可能是有意识的。这种分类的层次和类型影响着学生在遇到问题时对于知识的提取，解决方法的选择。表征层次浅的问题分类会干扰问题的解决，形成错误的思维定势造成消极的影响；反之，表征层次深的问题分类会加快知识的提取，提高问题解决的效率。借鉴国内外的研究成果，考虑到物理问题解决的特点，我们认为：影响物理问题解决的主要因素包括：知识结构、问题表征、问题分类、思维定势、思维形式、思维策略、自我监控、非智力因素等八个方面。知识结构问题表征问题分类思维定势思维形式思维策略自我监控非智力因素 在物理问题解决过程中，思维定势的积极作用表现在面临的新问题联想起已经解决的类似的问题，比较这些问题的特征，找出它们

27、的共同特征，利用处理类似的旧问题的知识、方法和经验处理新问题，或把新问题转化为一个或几个熟悉的问题，从而为新问题的解决做好心理推备，确定解决问题的方向，寻找解决问题的方法和步骤。但当新的问题与旧的问题不一致时，思维定势则使解题者墨守成规，造成知识经验的负迁移。借鉴国内外的研究成果，考虑到物理问题解决的特点，我们认为：影响物理问题解决的主要因素包括：知识结构、问题表征、问题分类、思维定势、思维形式、思维策略、自我监控、非智力因素等八个方面。知识结构问题表征问题分类思维定势思维形式思维策略自我监控非智力因素 物理问题解决过程是一个抽象思维、形象思维和直觉思维相互结合、共同作用的过程，对于简单的科学

28、问题，主要是找出适题的规律，而对于难度较大的问题，所涉及的过程往往比较复杂，题目中给出的条件比较多，可能要用到几个规律，未知量与已知量之间的关系往往复杂而又隐蔽，不易看出。因此，解决这类问题的关键在于搞清问题图景、确定解题思路、寻找适题的规律而把待求量和已知量联系起来，这一过程最基本的思维方法是抽象思维的方法-分析与综合。借鉴国内外的研究成果，考虑到物理问题解决的特点，我们认为：影响物理问题解决的主要因素包括：知识结构、问题表征、问题分类、思维定势、思维形式、思维策略、自我监控、非智力因素等八个方面。知识结构问题表征问题分类思维定势思维形式思维策略自我监控非智力因素 在解决物理问题时，需借助形

29、象思维对问题作整体把握和定性分析。首先，搞清问题情景，即问题的研究对象、处于的状态、哪些过程、已知条件、求解什么等等，并根据问题情景构建出典型具体的形象。其次，将典型具体的形象抽象为一个理想化形象，通过对比、概括等，引导解题活动有目的地向着预想的方向发展。然后，推断问题的基本类型，选择所用的公式、规律等，把物理问题转变为数学问题，从而达到对问题的整体把握。物理问题的解决也依赖于直觉思维，直觉思维具有启发思路、确定方向、寻找途径、整体把握的作用。优秀的学生在解决物理问题时，总是先从整体上把握问题，然后启动认知结构，搜索与该问题有关的信息，直觉地确定解决该问题的方向和途径，进而采取“尝试”的方式，

30、最后，利用分析综合等方法，求解该问题，得出结论并检验其合理性。借鉴国内外的研究成果，考虑到物理问题解决的特点，我们认为：影响物理问题解决的主要因素包括：知识结构、问题表征、问题分类、思维定势、思维形式、思维策略、自我监控、非智力因素等八个方面。知识结构问题表征问题分类思维定势思维形式思维策略自我监控非智力因素 解决物理问题的思维策略，是指在解决问题时所采取的总体思路，是带有原则性的思想方法，是主体接触问题或目标后的思维决策选择。当主体面对问题时，通常总是通过观察理解问题，抓住问题的特征进行广泛的联想、检索和回忆储存的信息，凭借已有的知识和经验，作出直觉性的理解和判断，选择总体思路或入手的方向。

31、能否找到合适的解题策略与观察问题的角度及联想范围的广狭深浅有关，当思维受阻时，就应调整思维方向。因此，思维策略的选择和运用对于物理问题解决的成败优劣起着关键的作用，产生重大的影响。借鉴国内外的研究成果，考虑到物理问题解决的特点，我们认为：影响物理问题解决的主要因素包括：知识结构、问题表征、问题分类、思维定势、思维形式、思维策略、自我监控、非智力因素等八个方面。知识结构问题表征问题分类思维定势思维形式思维策略自我监控非智力因素 借鉴国内外的研究成果，考虑到物理问题解决的特点，我们认为：影响物理问题解决的主要因素包括：知识结构、问题表征、问题分类、思维定势、思维形式、思维策略、自我监控、非智力因素

32、等八个方面。知识结构问题表征问题分类思维定势思维形式思维策略自我监控非智力因素 自我监控就是问题解决者为了使问题得到解决，将自身正在进行的活动过程作为对象，不断对其进行积极、自觉的计划、监察、检查、评价、反馈、控制和调节。按照过程分，自我监控涉及三个方面，即：问题解决前的自我监控，指在问题解决前的计划和安排；问题解决中的自我监控，指对自己的问题解决程进行有意识的监察、调节、矫正；问题解决后的自我监控，指在问题解决后对问题解决过程的检查、评价和反馈。借鉴国内外的研究成果，考虑到物理问题解决的特点，我们认为：影响物理问题解决的主要因素包括：知识结构、问题表征、问题分类、思维定势、思维形式、思维策略

33、、自我监控、非智力因素等八个方面。知识结构问题表征问题分类思维定势思维形式思维策略自我监控非智力因素 情绪、信心、兴趣等心理因素均会对问题解决产生影响，其中尤以紧张情绪影响最直接。例如考试时的紧张就表现为怯场，导致思路阻塞，能力难以发挥。消除怯场的方法。可采取“暂停”，“转换（离开难题、先解易题)”、“分心”等方法，使精神放松，以待正常水平的发挥。第四节 高中生物理问题解决影响因素的现状分析 吕虎采用问卷调查法，对高中生力学问题解决的状况进行了研究。问卷的发放对象是高三年级理科学生，调查范围涉及四个省份，样本数量205份。对影响高中生问题解决的四个因素，即知识结构、问题表征、问题分类、自我监控

34、进行了调查研究。一、知识结构的现状分析 1.高中生对基本知识的掌握情况良好，表明目前的知识教学基本上是比较成功的，大部分学生了解了教学目标中的基本内容。2.对于不同的知识内容，学生的掌握比较均衡。由于教学目标和考试的要求，教师对于各部分知识的教学都要够照顾到，因此在知识基础上基本保持了比较平均的态势。3.学生对于知识的理解水平不高，对一些知识的理解停留在比较浅的层次上。从学生出现的总体情况看，很多学生虽然能够知道知识的基本内容，但涉及到运用上就出错，关键还是在于对于知识的理解不深。二、问题表征的现状分析1.文字表征的基本情况题号第三题第二题第一题Count3002001000文字表征Missi

35、ng文字表征良好条件有遗漏文字表征分布图 大部分学生文字表征良好。在理解基本题意，提取问题的基本条件上没有问题。处于高三阶段的学生有了相当的语言理解能力，在基本题意的把握上基本不存在障碍。条件遗漏情况比较少，但是比较集中。在少数文字表征出现问题的情况主要是两类：第一，题设条件繁多，在做题中思想不够集中导致条件遗漏或错误；第二，对一些隐性条件的提取仍需要加强。问题条件的记忆是一种短时记忆，而短时记忆的容量是有限的。对于表述较长、条件较多的题目，学生除了在读题时要思想集中以外，还可以采取条件记录的方式，减少短时记忆的负担。一些简单隐性条件的提取，如题中出现“光滑”等字眼能够反应出“无摩擦”等，这种

36、简单的情况对于大多数学生已经成为一种定势。达到一定的熟练程度，学生基本不会存在障碍。但是，如果遇到了新的情况或者旧情况有了新说法，就可能出现错误2.物理表征的基本情况物理表征分布图 整体上讲，学生均能对问题形成一定的物理表征，极少数学生不能形成任何的物理表征。部分物理表征和整体物理表征层次的所占比例很高，在基本的物理表征上，大部分学生不存在太大问题。学生在不同问题上的物理表征差异较大，犯错的情况十分集中。物理表征的过程是一个不断从朴素的问题表征中提取物理知识，抽象物理模型的过程。从开始的一个物理概念、物理量到某一部分物理过程，再到整个问题的物理表征，每一步都是一个检索、确认、反馈的过程。检索朴

37、素表征和问题的表述中是否具有某个物理原理的条件，然后加以分析确认，再将可能的物理原理放到问题中看其是否成立，这又是一个反馈的过程。经过几个这种反复的过程，才能形成整体的物理表征，在任何一个检索的环节出现错误都会使整体物理表征成为一个部分正确的物理表征。三、问题分类的现状分析 问题分类分布图 1.高中生的问题分类集中在“无明确分类”和“表面特征分类”两个层次，而简单物理符号分类和高级物理符号分类所占比例较低说明目前高中生整体的分类状况处于一种比较低的层次上，在物理符号层面的分类比重较少。2.随问题难度的增加，低层次的问题分类比例越高。在面对难度较高的问题时，学生的分类依据更倾向于表面化，甚至不知

38、所措。分析其原因，可也能是由于问题难度较高，学生在问题的理解上出现了问题，学生在记忆中搜索时也只能找到层次较低的分类。3.简单物理符号层次的分类表现极不稳定。出现这种情况，一方面受知识本身影响表较大。如果遇到熟悉的概念或方法学生就会更易将其归为一类。四、自我监控的现状分析自我监控情况分布图从“前自我监控”到“后自我监控”，学生的表现越来越差。第五节 中学生物理问题解决能力的培养 问题解决的重要性在物理教学中不言而喻，在教学中培养学生的问题解决能力应该从影响问题解决的因素入手。一、深化知识教学，形成扎实的知识基础，建立合理的知识结构 合理的知识结构是问题解决的基础，学生具备扎实、合理的知识结构一

39、方面需要自己的努力，更重要的在于教师的教学和引导。深化知识教学，一方面要求教师对概念、规律的教学有深度、有层次、有逻辑；另一方面要求教学要有知识、方法和问题的对应，使学生形成问题的结构。概念、规律的教学不能仅仅停留在学生知道知识，记住公式的层面上。以知识本身的地位、特点为基础，以物理学的逻辑结构为线索，让学生理解物理概念、规律的有用性、必然性，深刻领会物理概念和规律的内涵、使用条件。在研究中发现，很多学生虽然知道某个规律，但是具体规律的涵义和适用条件则完全不清楚。在教学中可以引入含有物理概念和规律的问题情境，让学生直观看到规律的适用条件，丰富感性经验。这样既使学生对知识的理解比较深刻，而且学生

40、容易理解，印象深刻。二、训练学生问题解决的思维策略，培养学生的思维能力 训练学生的思维策略，是提高学生问题解决能力的重要手段。训练学生解决物理问题的思维策略主要有：第一，形象表征和整体把握问题。即通过读、思、记等活动，从整体到局部，再从局部到整体，对问题进行考察，在头脑中形成该问题的整体的、动态的、形象的、清晰的图景，并与认知结构发生相互作用，判断问题的类型。第二，顺向思维和逆向思维相互结合。任何物理问题都有已知条件和求解，解决物理问题就是要将已知条件和求解联系起来。通常有两条思路可寻：一是从求解开始，把问题逐步分解，找出已知条件和求解之间的关系(逆向思维)。二是从已知条件出发，根据题意，把问

41、题分成几个简单的部分来考虑，把各已知量之间的函数关系全部找到，再按题意和有关知识，把已找到的几个简单部分的结果综合起来，从而得到问题的结论(顺向思维)。第三，变换思维角度，克服思维定势的消极影响。即在解决物理问题时，不能只考虑一条思路，要思路开阔，寻找最佳路径。第四，总结解题思路，反思解题过程。即在解题后要及时讨论、总结和反思，以便从具体的问题解答中概括出普遍适用的策略知识，从而做到 举一反三，发展问题解决的能力。解决物理问题的心理活动主要是思维，思维能力的高低直接影响问题解决的成败。因此，培养思维能力对解决物理问题有重要的作用。三、注重体验教学，丰富学生的物理经验。物理是一门注重实践和经验的

42、科学，学习物理离不开必要的实践经验和生活体验。在研究中发现，很多学生的对于一些复杂情境的朴素表征出现问题，原因可能就在于学生的经验缺乏。离开客观世界去学习物理，无疑是错误。当前很多学生只能在课本里看到物理知识，归根结底是我们的教学脱离了实际。增加学生的物理体验，一个重要的手段就是利用学生实验和演示实验。对于不同的实验采用不同的实验方式，但都需要教师的引导，教师要引导学生去观察、思考。在实验中让学生仔细观察物理现象，积累直观体验，促进对于其中蕴含的物理知识的探索。另一方面，注重培养学生对于日常现象的观察和思考意识。让学生注意留心生活中的物理，物理科学无处不在，生活中蕴含了很多的物理知识和物理问题

43、。学生在这样观察和思考中，许多物理知识就和实际结合了起来。有了这些丰富的实践经验和体会，在解决问题时，学生就会更好的理解物理情景，通过表面发现其中蕴含的物理规律，从而正确的解决问题。四、培养学生的自我监控能力，提高解题效率。自我监控对于学生的解题有着重要的影响。尤其是问题解决中的自我监控影响尤其显著。而对于学生自我监控的状况，教师的引导可以起到很重要的作用。特别是问题解决前和问题解决后的自我监控，在很大程度上都表现为一种习惯，在教师的引导下学生很容易改善在这方面的表现。可以从以下几个方面入手：第一，提高学生解决问题时的注意力。注意力的集中能增加自我监控的强度，减少学生犯错的几率。第二，使学生掌握良好的知识基础和规范解题步骤。加强物理知识的理解，使物理知识成为一个有机的整体，弄清各个概念、规律之间的内在联系。平时注重规范学生的解题步骤，必要的语言分析，公式推导，都应落实在纸面上。第三，在教学中引导学生在问题解决中要有加强自我监控的意识。不只是沉浸在自己的视野里解题，还要有意识的跳出自己的思维框架，或者换个角度思考自己的解题过程和思路。这就是自我监控的现实表现。谢谢！