8物理問題解決能力及其培養(yǎng)

第八章

中學(xué)生物理問題解決

水平及其培養(yǎng)第一節(jié)物理問題解決的涵義及問題表征一、物理問題解決的涵義所謂問題，是指需要人們?nèi)ソ鉀Q的某種任務(wù)。任何問題均存有著一個“問題空間”。一般地，問題空間由初始狀態(tài)、操作狀態(tài)和目標(biāo)狀態(tài)組成。初始狀態(tài)是問題得到解決前的開始狀態(tài)。目標(biāo)狀態(tài)是問題解決后的狀態(tài)，是努力的目標(biāo)和希望達(dá)到的結(jié)局。從問題的初始狀態(tài)向目標(biāo)狀態(tài)轉(zhuǎn)換便是操作狀態(tài)。操作狀態(tài)實(shí)際上也就是解決問題的具體途徑。也就是說，一個問題的解決過程，實(shí)際上就是由初始狀態(tài)經(jīng)由操作狀態(tài)而達(dá)到目標(biāo)狀態(tài)的過程。物理問題解決是一個復(fù)雜的智力活動，是有目的、有計劃的科學(xué)活動。物理問題解決的內(nèi)涵是：面臨一個具有一定新意的物理問題，力圖尋找相關(guān)的概念、規(guī)律、方法去解決這個問題，從而達(dá)到目標(biāo)的一個心理過程。8物理問題解決水平及其培養(yǎng)第五節(jié)中學(xué)生物理問題解決水平的培養(yǎng)問題解決的重要性在物理教學(xué)中不言而喻，在教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的問題解決水平應(yīng)該從影響問題解決的因素入手。一、深化知識教學(xué)，形成扎實(shí)的知識基礎(chǔ)，建立合理的知識結(jié)構(gòu)合理的知識結(jié)構(gòu)是問題解決的基礎(chǔ)，學(xué)生具備扎實(shí)、合理的知識結(jié)構(gòu)一方面需要自己的努力，更重要的在于教師的教學(xué)和引導(dǎo)。深化知識教學(xué)，一方面要求教師對概念、規(guī)律的教學(xué)有深度、有層次、有邏輯；另一方面要求教學(xué)要有知識、方法和問題的對應(yīng)，使學(xué)生形成問題的結(jié)構(gòu)。概念、規(guī)律的教學(xué)不能僅僅停留在學(xué)生知道知識，記住公式的層面上。以知識本身的地位、特點(diǎn)為基礎(chǔ)，以物理學(xué)的邏輯結(jié)構(gòu)為線索，讓學(xué)生理解物理概念、規(guī)律的有用性、必然性，深刻領(lǐng)會物理概念和規(guī)律的內(nèi)涵、使用條件。在研究中發(fā)現(xiàn)，很多學(xué)生雖然知道某個規(guī)律，但是具體規(guī)律的涵義和適用條件則完全不清楚。在教學(xué)中能夠引入含有物理概念和規(guī)律的問題情境，讓學(xué)生直觀看到規(guī)律的適用條件，豐富感性經(jīng)驗(yàn)。這樣既使學(xué)生對知識的理解比較深刻，而且學(xué)生容易理解，印象深刻。⑴整體上講，學(xué)生均能對問題形成一定的物理表征，極少數(shù)學(xué)生不能形成任何的物理表征。部分物理表征和整體物理表征層次的所占比例很高，在基本的物理表征上，絕絕大部分學(xué)生不存有太大問題。⑵學(xué)生在不同問題上的物理表征差異較大，犯錯的情況十分集中。物理表征的過程是一個持續(xù)從樸素的問題表征中提取物理知識，抽象物理模型的過程。從開始的一個物理概念、物理量到某一部分物理過程，再到整個問題的物理表征，每一步都是一個檢索、確認(rèn)、反饋的過程。檢索樸素表征和問題的表述中是否具有某個物理原理的條件，然后加以分析確認(rèn)，再將可能的物理原理放到問題中看其是否成立，這又是一個反饋的過程。經(jīng)過幾個這種反復(fù)的過程，才能形成整體的物理表征，在任何一個檢索的環(huán)節(jié)出現(xiàn)錯誤都會使整體物理表征成為一個部分準(zhǔn)確的物理表征。第四節(jié)高中生物理問題解決影響因素的現(xiàn)狀分析呂虎采用問卷調(diào)查法，對高中生力學(xué)問題解決的狀況實(shí)行了研究。問卷的發(fā)放對象是高三年級理科學(xué)生，調(diào)查范圍涉及四個省份，樣本數(shù)量205份。對影響高中生問題解決的四個因素，即知識結(jié)構(gòu)、問題表征、問題分類、自我監(jiān)控實(shí)行了調(diào)查研究。一、知識結(jié)構(gòu)的現(xiàn)狀分析1.高中生對基本知識的掌握情況良好，表明當(dāng)前的知識教學(xué)基本上是比較成功的，絕絕大部分學(xué)生了解了教學(xué)目標(biāo)中的基本內(nèi)容。2.對于不同的知識內(nèi)容，學(xué)生的掌握比較均衡。因?yàn)榻虒W(xué)目標(biāo)和考試的要求，教師對于各部分知識的教學(xué)都要夠照顧到，所以在知識基礎(chǔ)上基本保持了比較平均的態(tài)勢。3.學(xué)生對于知識的理解水平不高，對一些知識的理解停留在比較淺的層次上。從學(xué)生出現(xiàn)的總體情況看，很多學(xué)生雖然能夠知道知識的基本內(nèi)容，但涉及到使用上就出錯，關(guān)鍵還是在于對于知識的理解不深。三、注重體驗(yàn)教學(xué)，豐富學(xué)生的物理經(jīng)驗(yàn)。物理是一門注重實(shí)踐和經(jīng)驗(yàn)的科學(xué)，學(xué)習(xí)物理離不開必要的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和生活體驗(yàn)。在研究中發(fā)現(xiàn)，很多學(xué)生的對于一些復(fù)雜情境的樸素表征出現(xiàn)問題，原因可能就在于學(xué)生的經(jīng)驗(yàn)缺乏。離開客觀世界去學(xué)習(xí)物理，無疑是錯誤。當(dāng)前很多學(xué)生只能在課本里看到物理知識，歸根結(jié)底是我們的教學(xué)脫離了實(shí)際。增加學(xué)生的物理體驗(yàn)，一個重要的手段就是利用學(xué)生實(shí)驗(yàn)和演示實(shí)驗(yàn)。對于不同的實(shí)驗(yàn)采用不同的實(shí)驗(yàn)方式，但都需要教師的引導(dǎo)，教師要引導(dǎo)學(xué)生去觀察、思考。在實(shí)驗(yàn)中讓學(xué)生仔細(xì)觀察物理現(xiàn)象，積累直觀體驗(yàn)，促動對于其中蘊(yùn)含的物理知識的探索。另一方面，注重培養(yǎng)學(xué)生對于日?，F(xiàn)象的觀察和思考意識。讓學(xué)生注意留心生活中的物理，物理科學(xué)無處不在，生活中蘊(yùn)含了很多的物理知識和物理問題。學(xué)生在這樣觀察和思考中，很多物理知識就和實(shí)際結(jié)合了起來。有了這些豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和體會，在解決問題時，學(xué)生就會更好的理解物理情景，通過表面發(fā)現(xiàn)其中蘊(yùn)含的物理規(guī)律，從而準(zhǔn)確的解決問題。三、注重體驗(yàn)教學(xué)，豐富學(xué)生的物理經(jīng)驗(yàn)。物理是一門注重實(shí)踐和經(jīng)驗(yàn)的科學(xué)，學(xué)習(xí)物理離不開必要的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和生活體驗(yàn)。在研究中發(fā)現(xiàn)，很多學(xué)生的對于一些復(fù)雜情境的樸素表征出現(xiàn)問題，原因可能就在于學(xué)生的經(jīng)驗(yàn)缺乏。離開客觀世界去學(xué)習(xí)物理，無疑是錯誤。當(dāng)前很多學(xué)生只能在課本里看到物理知識，歸根結(jié)底是我們的教學(xué)脫離了實(shí)際。增加學(xué)生的物理體驗(yàn)，一個重要的手段就是利用學(xué)生實(shí)驗(yàn)和演示實(shí)驗(yàn)。對于不同的實(shí)驗(yàn)采用不同的實(shí)驗(yàn)方式，但都需要教師的引導(dǎo)，教師要引導(dǎo)學(xué)生去觀察、思考。在實(shí)驗(yàn)中讓學(xué)生仔細(xì)觀察物理現(xiàn)象，積累直觀體驗(yàn)，促動對于其中蘊(yùn)含的物理知識的探索。另一方面，注重培養(yǎng)學(xué)生對于日常現(xiàn)象的觀察和思考意識。讓學(xué)生注意留心生活中的物理，物理科學(xué)無處不在，生活中蘊(yùn)含了很多的物理知識和物理問題。學(xué)生在這樣觀察和思考中，很多物理知識就和實(shí)際結(jié)合了起來。有了這些豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和體會，在解決問題時，學(xué)生就會更好的理解物理情景，通過表面發(fā)現(xiàn)其中蘊(yùn)含的物理規(guī)律，從而準(zhǔn)確的解決問題。借鑒國內(nèi)外的研究成果，考慮到物理問題解決的特點(diǎn)，我們認(rèn)為：影響物理問題解決的主要因素包括：知識結(jié)構(gòu)、問題表征、問題分類、思維定勢、思維形式、思維策略、自我監(jiān)控、非智力因素等八個方面。知識結(jié)構(gòu)問題表征問題分類思維定勢思維形式思維策略自我監(jiān)控非智力因素物理問題解決過程是一個抽象思維、形象思維和直覺思維相互結(jié)合、共同作用的過程，對于簡單的科學(xué)問題，主要是找出適題的規(guī)律，而對于難度較大的問題，所涉及的過程往往比較復(fù)雜，題目中給出的條件比較多，可能要用到幾個規(guī)律，未知量與已知量之間的關(guān)系往往復(fù)雜而又隱蔽，不易看出。所以，解決這類問題的關(guān)鍵在于搞清問題圖景、確定解題思路、尋找適題的規(guī)律而把待求量和已知量聯(lián)系起來，這個過程最基本的思維方法是抽象思維的方法-分析與綜合。借鑒國內(nèi)外的研究成果，考慮到物理問題解決的特點(diǎn)，我們認(rèn)為：影響物理問題解決的主要因素包括：知識結(jié)構(gòu)、問題表征、問題分類、思維定勢、思維形式、思維策略、自我監(jiān)控、非智力因素等八個方面。知識結(jié)構(gòu)問題表征問題分類思維定勢思維形式思維策略自我監(jiān)控非智力因素物理問題解決過程是一個抽象思維、形象思維和直覺思維相互結(jié)合、共同作用的過程，對于簡單的科學(xué)問題，主要是找出適題的規(guī)律，而對于難度較大的問題，所涉及的過程往往比較復(fù)雜，題目中給出的條件比較多，可能要用到幾個規(guī)律，未知量與已知量之間的關(guān)系往往復(fù)雜而又隱蔽，不易看出。所以，解決這類問題的關(guān)鍵在于搞清問題圖景、確定解題思路、尋找適題的規(guī)律而把待求量和已知量聯(lián)系起來，這個過程最基本的思維方法是抽象思維的方法-分析與綜合。二、物理問題表征問題表征是人們在解決問題時所使用的一種認(rèn)知結(jié)構(gòu)，具有多種形式。表征包括了敘述、推理和抽象。問題表征是思考問題的一種方式，是一種符號語言，符號形式以及相互聯(lián)系，是一系列的認(rèn)知過程。物理問題的表征對于物理問題解決起著至關(guān)重要的作用，對問題主要特征的概括，以及利用已知信息制定計劃是有效解決物理問題的前提。Larkin（1980）認(rèn)為物理表征是有層次性的：第一步是關(guān)于陳述文字的表征；第二步為樸素表征，一種由問題表面特征所決定的表征，在該表征中含有問題所提及的物體，空間關(guān)系以及整個問題情景的概括，這也是對真實(shí)世界的表征，在問題中描繪了真實(shí)世界的物體；第三步是物理表征，該表征中含有理想化的物體以及相對應(yīng)的物理概念，即使用物理的概念、原理的表征，是深層特征的表征；第四步是數(shù)學(xué)表征，是將物理表征的各種物理量用方程的形式表現(xiàn)出來，也就是物理原理數(shù)學(xué)化的表征。Larkin認(rèn)為，無論是專家還是新手都能對問題實(shí)行言語表征，為了實(shí)現(xiàn)定量解決問題都會采用公式。不過區(qū)別在于，專家解題時總表現(xiàn)在言語表征和數(shù)學(xué)表征的中間存有另外兩個中介表征，但是新手往往是從問題的文字?jǐn)⑹鲋薪?gòu)數(shù)學(xué)方程。他們通常在物理表征環(huán)節(jié)比較薄弱，直接從真實(shí)世界進(jìn)入數(shù)學(xué)世界。廖伯琴（2001）基于Larkin等的表征層次理論，（即表征分為四個層次：文字表征，樸素表征，物理表征，數(shù)學(xué)表征），展開了該理論的動態(tài)研究，分析了各表征在整個表征體系中所占的比重，以及學(xué)生在表征時的一些特點(diǎn)。物理問題表征體系的兩大特征，即動態(tài)特征和靜態(tài)特征。動態(tài)特征認(rèn)為隨著問題解決的發(fā)展依次建構(gòu)不同層次的表征。靜態(tài)特征指問題解決者在各層次相對穩(wěn)定的認(rèn)知結(jié)構(gòu)。動態(tài)特征與問題解決者作業(yè)的時間相關(guān)，而靜態(tài)特征則與個體表征層次的解題策略及相關(guān)知識相關(guān)。8物理問題解決能力及其培養(yǎng)第二節(jié)中學(xué)生物理問題解決的一般過程閻金鐸認(rèn)為：物理知識的應(yīng)用從心理活動來說，是繼感知、思維和記憶之后的聯(lián)想、類化與相對應(yīng)的技能、技巧。物理知識的應(yīng)用的一般過程大體上包括以下幾個部分：（1）審題。指的是理解題意，弄清已知條件和所求。其中特別要注意審出那些隱蔽的條件、排除多余的條件。（2）聯(lián)想和類化。能過感知給定的課題，引起學(xué)生頭腦中某些概念、原理和運(yùn)算方法的復(fù)活，這種現(xiàn)象被稱為聯(lián)想。在審題、聯(lián)想的基礎(chǔ)上，把課題納入原有的知識結(jié)構(gòu)中，找出具體的聯(lián)系，以便徹底理解當(dāng)前課題的性質(zhì)，并從已的知識中找到解決當(dāng)前課題的辦法。這個過程叫做類化。（3）列方程、解方程。通過聯(lián)想和類化，在學(xué)生頭腦中已建立起清晰的物理圖景和對應(yīng)的物理公式定律后，就能夠引出方程或方程組，使物理問題轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)問題求解。（4）檢驗(yàn)、討論。解出答案后，把結(jié)果與題目對照，檢驗(yàn)結(jié)果是否準(zhǔn)確，是否符合題目要求，對方程的多重根應(yīng)處理掉不合理的解。梁樹森認(rèn)為：解決物理問題的過程是具體問題情境與原有物理認(rèn)知結(jié)構(gòu)相互作用的過程。解決物理問題要抓住如下五個關(guān)鍵環(huán)節(jié)：（1）．識別物理現(xiàn)象識別物理現(xiàn)象是指在充分讀懂、理解題目文字?jǐn)⑹龅幕A(chǔ)上，抓住已給的解題線索，形成具體問題情境的大致物理輪廓，并對解題方向做出初步判斷的過程。（2）．分析物理過程物理過程是指物理模型在物理環(huán)境中的運(yùn)動、變化過程。分析物理過程包括定性分析和定量分析兩個方面。分析物理過程是繼識別物理現(xiàn)象之后，把環(huán)境問題轉(zhuǎn)化為物理問題的另一個關(guān)鍵。（3）．選擇合適的方法解決物理問題的方法很多。選擇合適的方法是把物理問題轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)問題的關(guān)鍵之一。方法是否合適，決定了解題能否順利實(shí)行以及解題的簡捷水準(zhǔn)。（4）．使用數(shù)學(xué)知識使用數(shù)學(xué)知識是把物理問題轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)問題的一個關(guān)鍵，又是推理計算求出結(jié)果的必然途徑。數(shù)學(xué)在這個過程中所起的作用表現(xiàn)在：①通過找出數(shù)量關(guān)系，給物理模型加入定量的因素；②用符號來表示物理量；③根據(jù)物理規(guī)律列出問題中物理量間的關(guān)系式。（5）．討論驗(yàn)證結(jié)果這個過程是對原來的環(huán)境問題作出深入評價的關(guān)鍵，也是對自己的解題過程是否成功做出自我評價的環(huán)節(jié)。布蘭斯福德和斯坦研究得出的問題解決五步策略，稱為IDEAL：I(Identify)識別問題D(Define)界定目標(biāo)，表征問題E(Explore)探索可能的解決問題策略A(Anticipate)預(yù)期結(jié)果并實(shí)施策略L(Look)檢驗(yàn)解決問題過程并實(shí)行新的學(xué)習(xí)

這種五分法在問題解決過程的研究領(lǐng)域比較典型，和其他的一些分段理論也比較類似。它主要是從問題解決的時序上實(shí)行分段。簡單的說就是，確認(rèn)現(xiàn)狀、明確目標(biāo)、找到方法、消除差異、實(shí)行檢查。這說明問題解決有著較為固定的程序，這種程序性在某種水準(zhǔn)上說也是必要的，它保證了問題解決。在總結(jié)國內(nèi)外研究的基礎(chǔ)上，針對物理學(xué)科的特點(diǎn)和中學(xué)教學(xué)的實(shí)際，提出明確問題、探求解法、實(shí)施計劃、檢驗(yàn)結(jié)論、討論反思的五階段構(gòu)想。明確問題探求解法實(shí)施計劃檢驗(yàn)結(jié)論討論反思在總結(jié)國內(nèi)外研究的基礎(chǔ)上，針對物理學(xué)科的特點(diǎn)和中學(xué)教學(xué)的實(shí)際，提出明確問題、探求解法、實(shí)施計劃、檢驗(yàn)結(jié)論、討論反思的五階段構(gòu)想。明確問題探求解法實(shí)施計劃檢驗(yàn)結(jié)論討論反思在總結(jié)國內(nèi)外研究的基礎(chǔ)上，針對物理學(xué)科的特點(diǎn)和中學(xué)教學(xué)的實(shí)際，提出明確問題、探求解法、實(shí)施計劃、檢驗(yàn)結(jié)論、討論反思的五階段構(gòu)想。明確問題探求解法實(shí)施計劃檢驗(yàn)結(jié)論討論反思明確問題是解題者對題目信息的發(fā)現(xiàn)、辨認(rèn)、表征的過程，它是主體的一種有目的、有計劃的知覺活動，并有思維的積極參與。明確問題的主要活動方式是讀、思、記。當(dāng)面臨問題時，首先要對問題反復(fù)閱讀，對問題有一個大概的了解，然后再考察各個細(xì)節(jié)，最后，對問題的整體建立起一幅比較清晰的圖象。通過一系列的活動，分析判斷出物理問題中所描述的對象、現(xiàn)象、過程及其聯(lián)系，弄清問題中所涉及的量及其相關(guān)因素，包括已知的、未知的、需要的、直接的、間接的、隱含的、多余的，全面系統(tǒng)地把握相關(guān)信息，抓住問題的外部特征，搞清解決問題的條件，然后通過文字的、圖形的、圖表的等各種方式，將問題中的研究對象、過程、現(xiàn)象等及其聯(lián)系形象化、具體化，在頭腦中形成該問題的整體的、動態(tài)的、形象的、清晰的圖景。這是有效地解決科學(xué)問題的基礎(chǔ)。在總結(jié)國內(nèi)外研究的基礎(chǔ)上，針對物理學(xué)科的特點(diǎn)和中學(xué)教學(xué)的實(shí)際，提出明確問題、探求解法、實(shí)施計劃、檢驗(yàn)結(jié)論、討論反思的五階段構(gòu)想。明確問題探求解法實(shí)施計劃檢驗(yàn)結(jié)論討論反思探求解法即在整體把握問題的基礎(chǔ)上，探索解決問題的有效方法和途徑。探求解法的主要過程就是利用抽象思維、形象思維、直覺思維的各種方法，充分調(diào)動認(rèn)知結(jié)構(gòu)，深入的分析和豐富的聯(lián)想。當(dāng)主體對問題表征以后，將問題圖景與已有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)相互作用，如果已有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)能將該問題同化，就直覺得出解決問題的思路。如果問題比較復(fù)雜，已有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)不能對其同化，這時就需要對問題實(shí)行分解，應(yīng)將總體目標(biāo)分解為若干子目標(biāo)，將研究對象分為若干部分，將研究過程分為若干階段，并分析各部分及各階段的特點(diǎn)，同時調(diào)動原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，對問題實(shí)行分類，確定它是哪類問題，探索解決問題的方法和途徑。如果這樣還難以確定問題的類型，應(yīng)對問題實(shí)行轉(zhuǎn)化和變換，直到找出適當(dāng)?shù)慕鉀Q方法為止。問題圖景認(rèn)知結(jié)構(gòu)分解、轉(zhuǎn)換問題解題思路同化同化未同化在總結(jié)國內(nèi)外研究的基礎(chǔ)上，針對物理學(xué)科的特點(diǎn)和中學(xué)教學(xué)的實(shí)際，提出明確問題、探求解法、實(shí)施計劃、檢驗(yàn)結(jié)論、討論反思的五階段構(gòu)想。明確問題探求解法實(shí)施計劃檢驗(yàn)結(jié)論討論反思明確問題是解決物理問題的基礎(chǔ)，探求解法是解決問題的關(guān)鍵，那么實(shí)施計劃則是展開解題思路、構(gòu)思解題步驟、實(shí)施具體運(yùn)算的過程，是解決問題的中心環(huán)節(jié)。在明確了問題情景、解題思路之后，還需要相對應(yīng)地尋找一些解決問題的具體方法步驟，作出簡明扼要、完整規(guī)范的推理、運(yùn)算或作圖等，從而得出結(jié)論或提出假設(shè)。對于具體的問題，用什么方法求解，要視具體情況而定。這里提出兩點(diǎn)要求：第一，解題過程要規(guī)范。遵循解題規(guī)范是解決物理問題的基本要求。主要應(yīng)做到：解答過程完整條理、圖形表格清晰整潔、單位符號使用統(tǒng)一，計算結(jié)果符合題意。第二，解題方法要精選。很多物理問題往往有多種解法，解答時不要以求得答案為惟一目的，要有意識地從不同側(cè)面、不同方向?qū)ふ也煌慕忸}方法，通過比較，選出最簡便、最巧妙的解法。8物理問題解決能力及其培養(yǎng)在總結(jié)國內(nèi)外研究的基礎(chǔ)上，針對物理學(xué)科的特點(diǎn)和中學(xué)教學(xué)的實(shí)際，提出明確問題、探求解法、實(shí)施計劃、檢驗(yàn)結(jié)論、討論反思的五階段構(gòu)想。明確問題探求解法實(shí)施計劃檢驗(yàn)結(jié)論討論反思檢驗(yàn)結(jié)論最有效的方法當(dāng)然是實(shí)驗(yàn)，但在實(shí)際的問題解決過程中，一般從以下幾個方面考慮：①合理性。即檢查題解是否符合實(shí)際情況；②對稱性。即檢驗(yàn)題解能否反映事物的對稱性；③協(xié)調(diào)性。即檢驗(yàn)題解與題目條件在問題情景中是否一致；④特殊性。即將題解表達(dá)式推向某個簡單、熟悉的特殊狀態(tài)或極端狀態(tài)，看題解反映的關(guān)系是否仍然準(zhǔn)確；⑤邏輯性。即審視解題的推理過程是否符合邏輯法則，具有邏輯性和嚴(yán)密性；⑥單位的一致性。即檢驗(yàn)方程兩邊的單位是否相同；⑦不同解法的一致性。即通過利用不同解法來核對結(jié)論的準(zhǔn)確性等等。在總結(jié)國內(nèi)外研究的基礎(chǔ)上，針對物理學(xué)科的特點(diǎn)和中學(xué)教學(xué)的實(shí)際，提出明確問題、探求解法、實(shí)施計劃、檢驗(yàn)結(jié)論、討論反思的五階段構(gòu)想。明確問題探求解法實(shí)施計劃檢驗(yàn)結(jié)論討論反思在解決物理問題之后，討論反思的內(nèi)容主要有：第一，分析題解的結(jié)構(gòu)。即根據(jù)題解表達(dá)式的結(jié)構(gòu)，分析待求量的相關(guān)因素和無關(guān)因素，以及各因素對題解的影響。第二，將題解實(shí)行演繹討論。即從一般的結(jié)論出發(fā)，導(dǎo)出特殊情況下的結(jié)論。這既能夠?qū)︻}解的理解更加具體、豐富，從而使思維從抽象到具體，又能夠利用特殊情況下的結(jié)論對某些物理問題迅速作出判斷，還能夠檢驗(yàn)答案的準(zhǔn)確性。第三，對題解實(shí)行概括。即對特殊情況下獲得的結(jié)論實(shí)行轉(zhuǎn)化，將其推向一般，便之形式上更簡潔，意義上更概括，適用面更廣泛，遷移上更靈活。第四，從題解中發(fā)現(xiàn)新的規(guī)律。即通過從不同角度審視題解及求解過程，發(fā)現(xiàn)在先前學(xué)習(xí)中未理解到的新的規(guī)律。這既能夠使解題者對該類問題獲得新的理解，同時也能夠使解題者獲得同類問題的新解法。第五，一題多變。即改變題設(shè)條件并實(shí)行解答或?qū)⒔夥ɑ蚪Y(jié)論用于新的問題情境。這樣能夠擴(kuò)大解題成果，提升學(xué)生的比較、概括、轉(zhuǎn)化的水平和分析問題、解決問題的水平。第六，一題多解。即盡可能多地尋找解決這個問題的方法，并實(shí)行比較。第七，反思經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。即在解題結(jié)束后，要實(shí)行必要的反思，思考該題的意義，是考查對科學(xué)知識的掌握，還是訓(xùn)練解決問題的技巧?有何經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)等等。中學(xué)生解決物理問題的一般過程中的五個階段不是孤立的，而是相互聯(lián)系、相互作用、相互影響的，且每個階段都是在與解題者的認(rèn)知結(jié)構(gòu)的相互作用中實(shí)行的。物理問題的解決主要是一種思維活動，在思維的心理結(jié)構(gòu)中，自我監(jiān)控起著定向、控制和調(diào)節(jié)作用，所以，中學(xué)生在解決物理問題的全過程中都受著自我監(jiān)控的控制和調(diào)節(jié)。物理問題解決的一般過程明確問題探求解法實(shí)施計劃檢驗(yàn)結(jié)論討論反思認(rèn)知結(jié)構(gòu)自我監(jiān)控第三節(jié)影響中學(xué)生物理問題解決的因素影響中學(xué)生物理問題解決的因素很多，如知識的掌握水準(zhǔn)、解題速度等等。杜明榮在他的博士論文“高中物理試題難度的影響因素研究”中，提出了影響試題難度的十五個因素，通過量化分析與統(tǒng)計檢驗(yàn)最終認(rèn)為有四個因素起著主要的作用。這四個因素是考查知識點(diǎn)的多少，物理過程的復(fù)雜性，情景特征的物理建模，數(shù)學(xué)過程的復(fù)雜性。雖然他的研究以學(xué)生為控制變量來研究試題，但是對學(xué)生問題解決特點(diǎn)的研究仍然有很強(qiáng)的借鑒意義。樂國林、田建芬探討了影響問題解決的因素，他們認(rèn)為有七個方面：問題表征、認(rèn)知結(jié)構(gòu)、問題的解決策略、功能固著、動機(jī)強(qiáng)度、其他因素。其他因素包含了問題解決時的一些客觀環(huán)境。這幾項(xiàng)因素里，前六個都是主觀因素，而且將問題表征和認(rèn)知結(jié)構(gòu)排在了前兩位。胡衛(wèi)平將問題的影響因素分成了七個方面：認(rèn)知結(jié)構(gòu)、心理表征、思維定勢、思維形式、思維策略、自我監(jiān)控、非智力因素等。借鑒國內(nèi)外的研究成果，考慮到物理問題解決的特點(diǎn)，我們認(rèn)為：影響物理問題解決的主要因素包括：知識結(jié)構(gòu)、問題表征、問題分類、思維定勢、思維形式、思維策略、自我監(jiān)控、非智力因素等八個方面。知識結(jié)構(gòu)問題表征問題分類思維定勢思維形式思維策略自我監(jiān)控非智力因素借鑒國內(nèi)外的研究成果，考慮到物理問題解決的特點(diǎn)，我們認(rèn)為：影響物理問題解決的主要因素包括：知識結(jié)構(gòu)、問題表征、問題分類、思維定勢、思維形式、思維策略、自我監(jiān)控、非智力因素等八個方面。知識結(jié)構(gòu)問題表征問題分類思維定勢思維形式思維策略自我監(jiān)控非智力因素借鑒國內(nèi)外的研究成果，考慮到物理問題解決的特點(diǎn)，我們認(rèn)為：影響物理問題解決的主要因素包括：知識結(jié)構(gòu)、問題表征、問題分類、思維定勢、思維形式、思維策略、自我監(jiān)控、非智力因素等八個方面。知識結(jié)構(gòu)問題表征問題分類思維定勢思維形式思維策略自我監(jiān)控非智力因素實(shí)現(xiàn)問題解決的首要基礎(chǔ)就是問題解決者自身的知識機(jī)構(gòu)。學(xué)生已有的知識結(jié)構(gòu)是影響問題解決的最重要因素。知識在大腦中形成一定的結(jié)構(gòu)，其中包含很多認(rèn)知的圖式。解決問題就是在已有的知識結(jié)構(gòu)的背景下完成的，沒有良好的知識結(jié)構(gòu)很難順利解決問題。知識結(jié)構(gòu)具有完備性和結(jié)構(gòu)性等性質(zhì)，完備的、合理的知識結(jié)構(gòu)是問題解決的基礎(chǔ)和前提條件。所謂完備性是指掌握物理知識要全面而準(zhǔn)確，不能有遺漏。這是保證解決問題的基本要素。結(jié)構(gòu)性是指物理知識在大腦中是以某種圖式的形式存有的，它的組織、聯(lián)系是否科學(xué)合理。借鑒國內(nèi)外的研究成果，考慮到物理問題解決的特點(diǎn)，我們認(rèn)為：影響物理問題解決的主要因素包括：知識結(jié)構(gòu)、問題表征、問題分類、思維定勢、思維形式、思維策略、自我監(jiān)控、非智力因素等八個方面。知識結(jié)構(gòu)問題表征問題分類思維定勢思維形式思維策略自我監(jiān)控非智力因素問題表征其實(shí)就是對問題理解。這種理解是有層次的。表征層次理論認(rèn)為，問題解決者對于問題的表征有四個水平，就是問題表征的四個水平方面。字面表征反映的是理解題意的環(huán)節(jié)，它表現(xiàn)在對題中已知條件全面而準(zhǔn)確的把握上。準(zhǔn)確而快速的讀取問題的概況有助于快速，準(zhǔn)確的解題；樸素表征反映的是將題中所表達(dá)的情景形象思維的水平，將問題情境準(zhǔn)確表現(xiàn)在大腦中是解題的必要步驟；物理表征則反映學(xué)生將問題物理化的水平，用物理的語言去解釋情景，用物理的范式去理解情景；數(shù)學(xué)表征反映使用數(shù)學(xué)知識求解問題數(shù)學(xué)結(jié)果的水平，主要是學(xué)生的數(shù)學(xué)水平。借鑒國內(nèi)外的研究成果，考慮到物理問題解決的特點(diǎn)，我們認(rèn)為：影響物理問題解決的主要因素包括：知識結(jié)構(gòu)、問題表征、問題分類、思維定勢、思維形式、思維策略、自我監(jiān)控、非智力因素等八個方面。知識結(jié)構(gòu)問題表征問題分類思維定勢思維形式思維策略自我監(jiān)控非智力因素所謂問題分類是指在學(xué)生的經(jīng)驗(yàn)中存有的對所遇到的問題的劃分，這種劃分可能出于多種不同的角度、深度。其存有的形式也極有可能與平時的學(xué)習(xí)習(xí)慣和教師的教學(xué)習(xí)慣相關(guān)。問題表征的深度就決定了其分類的標(biāo)準(zhǔn)。問題分類也是知識圖式的一部分，在問題解決者的頭腦中存有著很多關(guān)于很多問題的經(jīng)驗(yàn)，能夠視為學(xué)生對于諸多問題理解的一種前概念。它可能是潛意識的，也可能是有意識的。這種分類的層次和類型影響著學(xué)生在遇到問題時對于知識的提取，解決方法的選擇。表征層次淺的問題分類會干擾問題的解決，形成錯誤的思維定勢造成消極的影響；反之，表征層次深的問題分類會加快知識的提取，提升問題解決的效率。借鑒國內(nèi)外的研究成果，考慮到物理問題解決的特點(diǎn)，我們認(rèn)為：影響物理問題解決的主要因素包括：知識結(jié)構(gòu)、問題表征、問題分類、思維定勢、思維形式、思維策略、自我監(jiān)控、非智力因素等八個方面。知識結(jié)構(gòu)問題表征問題分類思維定勢思維形式思維策略自我監(jiān)控非智力因素在物理問題解決過程中，思維定勢的積極作用表現(xiàn)在面臨的新問題聯(lián)想起已經(jīng)解決的類似的問題，比較這些問題的特征，找出它們的共同特征，利用處理類似的舊問題的知識、方法和經(jīng)驗(yàn)處理新問題，或把新問題轉(zhuǎn)化為一個或幾個熟悉的問題，從而為新問題的解決做好心理推備，確定解決問題的方向，尋找解決問題的方法和步驟。但當(dāng)新的問題與舊的問題不一致時，思維定勢則使解題者墨守成規(guī)，造成知識經(jīng)驗(yàn)的負(fù)遷移。借鑒國內(nèi)外的研究成果，考慮到物理問題解決的特點(diǎn)，我們認(rèn)為：影響物理問題解決的主要因素包括：知識結(jié)構(gòu)、問題表征、問題分類、思維定勢、思維形式、思維策略、自我監(jiān)控、非智力因素等八個方面。知識結(jié)構(gòu)問題表征問題分類思維定勢思維形式思維策略自我監(jiān)控非智力因素物理問題解決過程是一個抽象思維、形象思維和直覺思維相互結(jié)合、共同作用的過程，對于簡單的科學(xué)問題，主要是找出適題的規(guī)律，而對于難度較大的問題，所涉及的過程往往比較復(fù)雜，題目中給出的條件比較多，可能要用到幾個規(guī)律，未知量與已知量之間的關(guān)系往往復(fù)雜而又隱蔽，不易看出。所以，解決這類問題的關(guān)鍵在于搞清問題圖景、確定解題思路、尋找適題的規(guī)律而把待求量和已知量聯(lián)系起來，這個過程最基本的思維方法是抽象思維的方法-分析與綜合。借鑒國內(nèi)外的研究成果，考慮到物理問題解決的特點(diǎn)，我們認(rèn)為：影響物理問題解決的主要因素包括：知識結(jié)構(gòu)、問題表征、問題分類、思維定勢、思維形式、思維策略、自我監(jiān)控、非智力因素等八個方面。知識結(jié)構(gòu)問題表征問題分類思維定勢思維形式思維策略自我監(jiān)控非智力因素在解決物理問題時，需借助形象思維對問題作整體把握和定性分析。首先，搞清問題情景，即問題的研究對象、處于的狀態(tài)、哪些過程、已知條件、求解什么等等，并根據(jù)問題情景構(gòu)建出典型具體的形象。其次，將典型具體的形象抽象為一個理想化形象，通過對比、概括等，引導(dǎo)解題活動有目的地向著預(yù)想的方向發(fā)展。然后，推斷問題的基本類型，選擇所用的公式、規(guī)律等，把物理問題轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)學(xué)問題，從而達(dá)到對問題的整體把握。物理問題的解決也依賴于直覺思維，直覺思維具有啟發(fā)思路、確定方向、尋找途徑、整體把握的作用。優(yōu)秀的學(xué)生在解決物理問題時，總是先從整體上把握問題，然后啟動認(rèn)知結(jié)構(gòu)，搜索與該問題相關(guān)的信息，直覺地確定解決該問題的方向和途徑，進(jìn)而采取“嘗試”的方式，最后，利用分析綜合等方法，求解該問題，得出結(jié)論并檢驗(yàn)其合理性。借鑒國內(nèi)外的研究成果，考慮到物理問題解決的特點(diǎn)，我們認(rèn)為：影響物理問題解決的主要因素包括：知識結(jié)構(gòu)、問題表征、問題分類、思維定勢、思維形式、思維策略、自我監(jiān)控、非智力因素等八個方面。知識結(jié)構(gòu)問題表征問題分類思維定勢思維形式思維策略自我監(jiān)控非智力因素解決物理問題的思維策略，是指在解決問題時所采取的總體思路，是帶有原則性的思想方法，是主體接觸問題或目標(biāo)后的思維決策選擇。當(dāng)主體面對問題時，通?？偸峭ㄟ^觀察理解問題，抓住問題的特征實(shí)行廣泛的聯(lián)想、檢索和回憶儲存的信息，憑借已有的知識和經(jīng)驗(yàn)，作出直覺性的理解和判斷，選擇總體思路或入手的方向。能否找到合適的解題策略與觀察問題的角度及聯(lián)想范圍的廣狹深淺相關(guān)，當(dāng)思維受阻時，就應(yīng)調(diào)整思維方向。所以，思維策略的選擇和使用對于物理問題解決的成敗優(yōu)劣起著關(guān)鍵的作用，產(chǎn)生重大的影響。借鑒國內(nèi)外的研究成果，考慮到物理問題解決的特點(diǎn)，我們認(rèn)為：影響物理問題解決的主要因素包括：知識結(jié)構(gòu)、問題表征、問題分類、思維定勢、思維形式、思維策略、自我監(jiān)控、非智力因素等八個方面。知識結(jié)構(gòu)問題表征問題分類思維定勢思維形式思維策略自我監(jiān)控非智力因素借鑒國內(nèi)外的研究成果，考慮到物理問題解決的特點(diǎn)，我們認(rèn)為：影響物理問題解決的主要因素包括：知識結(jié)構(gòu)、問題表征、問題分類、思維定勢、思維形式、思維策略、自我監(jiān)控、非智力因素等八個方面。知識結(jié)構(gòu)問題表征問題分類思維定勢思維形式思維策略自我監(jiān)控非智力因素自我監(jiān)控就是問題解決者為了使問題得到解決，將自身正在實(shí)行的活動過程作為對象，持續(xù)對其實(shí)行積極、自覺的計劃、監(jiān)察、檢查、評價、反饋、控制和調(diào)節(jié)。按照過程分，自我監(jiān)控涉及三個方面，即：問題解決前的自我監(jiān)控，指在問題解決前的計劃和安排；問題解決中的自我監(jiān)控，指對自己的問題解決程實(shí)行有意識的監(jiān)察、調(diào)節(jié)、矯正；問題解決后的自我監(jiān)控，指在問題解決后對問題解決過程的檢查、評價和反饋。借鑒國內(nèi)外的研究成果，考慮到物理問題解決的特點(diǎn)，我們認(rèn)為：影響物理問題解決的主要因素包括：知識結(jié)構(gòu)、問題表征、問題分類、思維定勢、思維形式、思維策略、自我監(jiān)控、非智力因素等八個方面。知識結(jié)構(gòu)問題表征問題分類思維定勢思維形式思維策略自我監(jiān)控非智力因素情緒、信心、興趣等心理因素均會對問題解決產(chǎn)生影響，其中尤以緊張情緒影響最直接。例如考試時的緊張就表現(xiàn)為怯場，導(dǎo)致思路阻塞，水平難以發(fā)揮。消除怯場的方法?？刹扇　皶和！?，“轉(zhuǎn)換（離開難題、先解易題)”、“分心”等方法，使精神放松，以待正常水平的發(fā)揮。第四節(jié)高中生物理問題解決影響因素的現(xiàn)狀分析呂虎采用問卷調(diào)查法，對高中生力學(xué)問題解決的狀況實(shí)行了研究。問卷的發(fā)放對象是高三年級理科學(xué)生，調(diào)查范圍涉及四個省份，樣本數(shù)量205份。對影響高中生問題解決的四個因素，即知識結(jié)構(gòu)、問題表征、問題分類、自我監(jiān)控實(shí)行了調(diào)查研究。一、知識結(jié)構(gòu)的現(xiàn)狀分析1.高中生對基本知識的掌握情況良好，表明當(dāng)前的知識教學(xué)基本上是比較成功的，絕大部分學(xué)生了解了教學(xué)目標(biāo)中的基本內(nèi)容。2.對于不同的知識內(nèi)容，學(xué)生的掌握比較均衡。因?yàn)榻虒W(xué)目標(biāo)和考試的要求，教師對于各部分知識的教學(xué)都要夠照顧到，所以在知識基礎(chǔ)上基本保持了比較平均的態(tài)勢。3.學(xué)生對于知識的理解水平不高，對一些知識的理解停留在比較淺的層次上。從學(xué)生出現(xiàn)的總體情況看，很多學(xué)生雖然能夠知道知識的基本內(nèi)容，但涉及到使用上就出錯，關(guān)鍵還是在于對于知識的理解不深。二、問題表征的現(xiàn)狀分析1.文字表征的基本情況文字表征分布圖⑴絕大部分學(xué)生文字表征良好。在理解基本題意，提取問題的基本條件上沒有問題。處于高三階段的學(xué)生有了相當(dāng)?shù)恼Z言理解水平，在基本題意的把握上基本不存有障礙。⑵條件遺漏情況比較少，但是比較集中。在少數(shù)文字表征出現(xiàn)問題的情況主要是兩類：第一，題設(shè)條件繁多，在做題中思想不夠集中導(dǎo)致條件遺漏或錯誤；第二，對一些隱性條件的提取仍需要增強(qiáng)。問題條件的記憶是一種短時記憶，而短時記憶的容量是有限的。對于表述較長、條件較多的題目，學(xué)生除了在讀題時要思想集中以外，還能夠采取條件記錄的方式，減少短時記憶的負(fù)擔(dān)。一些簡單隱性條件的提取，如題中出現(xiàn)“光滑”等字眼能夠反應(yīng)出“無摩擦”等，這種簡單的情況對于絕大部分學(xué)生已經(jīng)成為一種定勢。達(dá)到一定的熟練水準(zhǔn)，學(xué)生基本不會存有障礙。但是，如果遇到了新的情況或者舊情況有了新說法，就可能出現(xiàn)錯誤2.物理表征的基本情況物理表征分布圖⑴整體上講，學(xué)生均能對問題形成一定的物理表征，極少數(shù)學(xué)生不能形成任何的物理表征。部分物理表征和整體物理表征層次的所占比例很高，在基本的物理表征上，絕大部分學(xué)生不存有太大問題。⑵學(xué)生在不同問題上的物理表征差異較大，犯錯的情況十分集中。物理表征的過程是一個持續(xù)從樸素的問題表征中提取物理知識，抽象物理模型的過程。從開始的一個物理概念、物理量到某一部分物理過程，再到整個問題的物理表征，每一步都是一個檢索、確認(rèn)、反饋的過程。檢索樸素表征和問題的表述中是否具有某個物理原理的條件，然后加以分析確認(rèn)，再將可能的物理原理放到問題中看其是否成立，這又是一個反饋的過程。經(jīng)過幾個這種反復(fù)的過程，才能形成整體的物理表征，在任何一個檢索的環(huán)節(jié)出現(xiàn)錯誤都會使整體物理表征成為一個部分準(zhǔn)確的物理表征。三、問題分類的現(xiàn)狀分析

問題分類分布圖1.高中生的問題分類集中在“無明確分類”和“表面特征分類”兩個層次，而簡單物理符號分類和高級物理符號分類所占比例較低說明當(dāng)前高中生整體的分類狀況處于一種比較低的層次上，在物理符號層面的分類比重較少。2.隨問題難度的增加，低層次的問題分類比例越高。在面對難度較高的問題時，學(xué)生的分類依據(jù)更傾向于表面化，甚至不知所措。分析其原因，可也能是因?yàn)閱栴}難度較高，學(xué)生在問題的理解上出現(xiàn)了問題，學(xué)生在記憶中搜索時也只能找到層次較低的分類。3.簡單物理符號層次的分類表現(xiàn)極不穩(wěn)定。出現(xiàn)這種情況，一方面受知識本身影響表較大。如果遇到熟悉的概念或方法學(xué)生就會更易將其歸為一類。四、自我監(jiān)控的現(xiàn)狀分析自我監(jiān)控情況分布圖從“前自我監(jiān)控”到“后自我監(jiān)控”，學(xué)生的表現(xiàn)越來越差。第五節(jié)中學(xué)生物理問題解決水平的培養(yǎng)問題解決的重要性在物理教學(xué)中不言而喻，在教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的問題解決水平應(yīng)該從影響問題解決的因素入手。一、深化知識教學(xué)，形成扎實(shí)的知識基礎(chǔ)，建立合理的知識結(jié)構(gòu)合理的知識結(jié)構(gòu)是問題解決的基礎(chǔ)，學(xué)生具備扎實(shí)、合理的知識結(jié)構(gòu)一方面需要自己的努力，更重要的在于教師的教學(xué)和引導(dǎo)。深化知識教學(xué)，一方面要求教師對概念、規(guī)律的教學(xué)有深度、有層次、有邏輯；另一方面要求教學(xué)要有知識、方法和問題的對應(yīng)，使學(xué)生形成問題的結(jié)構(gòu)。概念、規(guī)律的教學(xué)不能僅僅停留在學(xué)生知道知識，記住公式的層面上。以知識本身的地位、特點(diǎn)為基礎(chǔ)，以物理學(xué)的邏輯結(jié)構(gòu)為線索，讓學(xué)生理解物理概念、規(guī)律的有用性、必然性，深刻領(lǐng)會物理概念和規(guī)律的內(nèi)涵、使用