“物理問題教學(xué)”的探討與嘗試

李鳳朝

一、物理問題教學(xué)的認(rèn)識(shí)

物理問題教學(xué)主要是研究物理教學(xué)中的問題解決。問題解決作為一個(gè)心理學(xué)術(shù)語，它是指人們在日常生活和社會(huì)實(shí)踐中，面臨新情景、新課題，發(fā)現(xiàn)它與主客觀需要的矛盾而自己沒有形成對策時(shí)，所引起的尋求處理問題辦法的一種心理活動(dòng)。

雖然中學(xué)物理中研究的問題，都是在一定的科學(xué)背景下已經(jīng)解決的問題，從科學(xué)探索的意義上，它們已不成其為問題。但是由于學(xué)校教學(xué)過程中學(xué)生認(rèn)識(shí)活動(dòng)的特殊性，對于學(xué)生而言，這些仍作為一個(gè)個(gè)未知的問題提出。物理教學(xué)就是通過引導(dǎo)學(xué)生去探索、解決這一個(gè)個(gè)問題，從而達(dá)到掌握知識(shí)、發(fā)展智力、培養(yǎng)能力的教學(xué)目標(biāo)。

對于一個(gè)具體物理知識(shí)的學(xué)習(xí)，學(xué)生在認(rèn)識(shí)上要經(jīng)歷兩個(gè)階段：一是從感性到理性的認(rèn)識(shí)階段，這一階段以建立概念規(guī)律為實(shí)現(xiàn)第一次飛躍的特征；二是從理性到實(shí)踐的運(yùn)用階段，這一階段以運(yùn)用概念、規(guī)律去解決（或模擬解決）實(shí)際問題為實(shí)現(xiàn)第二次飛躍的特征。通過這兩次飛躍，形成概念、掌握規(guī)律、解決問題。

雖然中學(xué)物理教學(xué)過程從整體上可以看做是一個(gè)問題解決過程，但是認(rèn)真分析可以發(fā)現(xiàn)：“在學(xué)習(xí)的不同階段存在著知識(shí)的不同整合形式、不同程度的程序化和累積技能”，即不同階段在認(rèn)識(shí)上有許多獨(dú)自的特點(diǎn)，對概念、規(guī)律學(xué)習(xí)的研究不能代替解決問題學(xué)習(xí)的研究。

二、物理問題解決的內(nèi)涵

廣義地，我們可以將思維活動(dòng)和問題解決等同起來，認(rèn)為“思維即是問題解決”。這樣，白日做夢、回憶電話號(hào)碼和“1+1=？”的計(jì)算這一些思維活動(dòng)都可以歸結(jié)為問題解決活動(dòng)。但從物理教學(xué)中解決物理問題的研究這一特定內(nèi)容看，我們所關(guān)注、所重視的是具有一定難度的、需要一定程序和方法經(jīng)過反復(fù)思考才能解答和完成解答過程的物理問題，因而我們接受“將問題解決定義為任何受目標(biāo)指引的認(rèn)知性操作序列”這一提法。一種活動(dòng)必須滿足以下三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)：它必須是受目標(biāo)指引的；它必須包含有一系列的操作；這些操作必須具有重要的認(rèn)知成分，才能稱之為問題解決活動(dòng)。

據(jù)此，我們認(rèn)為物理問題解決的內(nèi)涵應(yīng)是：面臨一個(gè)具有一定新意的物理問題，力圖尋找有關(guān)的概念、規(guī)律、方法去解決這一問題的一個(gè)心理過程。

三、物理問題解決的心理活動(dòng)模式和程序模式

學(xué)生面臨一個(gè)需要解答的物理問題時(shí)，他們便處于一種問題情景內(nèi)?？捎孟聢D尋找答案時(shí)的心理活動(dòng)表示：

給我們的啟示：

1.認(rèn)知結(jié)構(gòu)對物理問題解決有著十分重要的作用。問題解決是從已有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)開始的，原先習(xí)得的簡單規(guī)則，如概念、規(guī)律、方法、技巧等，是問題解決中思維的素材，如果缺少這些素材，學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)完全不能同化其它的問題，則也沒有調(diào)整、改造其原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)的必要和可能，認(rèn)知也無從發(fā)展。所以必要的知識(shí)、方法的學(xué)習(xí)是問題解決的前提，離開必要的知識(shí)、方法的積累和掌握去談培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力，只能是“空中樓閣”。

2.同化只引起量的變化，不能引起認(rèn)知結(jié)構(gòu)的變化。學(xué)生只是同化他的經(jīng)驗(yàn)于現(xiàn)存的認(rèn)知結(jié)構(gòu)中，不需要調(diào)整、改造原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，因而智力無從發(fā)展，新事物也無從認(rèn)識(shí)。所以我們在選配例題、習(xí)題時(shí)，一定要注意啟發(fā)性，要選擇那些能啟迪思維、概念性強(qiáng)的問題，不要選那些或多或少機(jī)械重復(fù)的問題；一定要有針對性，要針對不同類型學(xué)生的實(shí)際情況，要使不同學(xué)生都能習(xí)有所得。

問題解決是一種企圖達(dá)到目標(biāo)的嘗試。問題解決者的任務(wù)就在于要找到某種能達(dá)到目標(biāo)的操作序列。通常一個(gè)物理問題包含著目標(biāo)、條件及它們之間的聯(lián)系這三個(gè)要素，物理問題解決的任務(wù)就是去尋找條件和目標(biāo)之間，并利用這種聯(lián)系去達(dá)到目標(biāo)。這種聯(lián)系可能是一個(gè)概念、一個(gè)規(guī)律，也可能是一個(gè)幾何關(guān)系，或者是一系列的規(guī)律、公式、關(guān)系的組合。怎樣去尋找？這種尋找應(yīng)沿著什么方向進(jìn)行呢？《牛頓力學(xué)的橫向研究》一書所提出的人類問題解決的一般程序給了我們很大的啟發(fā)，結(jié)合物理學(xué)科和特點(diǎn)，我們認(rèn)為物理問題解決應(yīng)遵循如圖所示的程序：

面對一個(gè)物理問題，解答者總是在他們已有和能夠達(dá)到的認(rèn)知狀態(tài)中，猜測或搜索出一些概念、規(guī)律和方法，嘗試在問題的目標(biāo)和條件之間尋找聯(lián)系。一旦確定某一或某些概念、規(guī)律和方法可能建立起這種聯(lián)系時(shí)，便將其應(yīng)用于求解這個(gè)給定的問題，從而得到一級(jí)結(jié)果。然后瓶頸將這一結(jié)果反饋檢驗(yàn)，若結(jié)果是否定的，則進(jìn)行矯正，即修改或重新猜測，搜索出新的概念、規(guī)律和方法，再次去求解。。。。這種循環(huán)往復(fù)，利用“猜測--試錯(cuò)”最終使問題解決的思維程序，就是物理問題解決和基本模式。

課在每節(jié)講授新的物理知識(shí)前的一小段時(shí)間里，設(shè)問、習(xí)題解答、類比或?qū)嶒?yàn)觀察等方法設(shè)疑引入新課，可以創(chuàng)設(shè)情景，制造懸念，啟發(fā)學(xué)生直覺思維；還可以承上啟下，順理成章地引入正題，講解新課。

四、物理問題解決研究的價(jià)值

認(rèn)知心理學(xué)家把我們的知識(shí)分為陳述性知識(shí)和程序性知識(shí)兩大范疇。對物理學(xué)科來說，所謂陳述性知識(shí)是指物理學(xué)的現(xiàn)象、概念、規(guī)律及科學(xué)方法等。程序性知識(shí)是指為學(xué)習(xí)物理知識(shí)而進(jìn)行的觀察、實(shí)驗(yàn)、想象、思維、分析、推理、綜合等思維及思維程序、方法等。前者是學(xué)習(xí)的內(nèi)容，后者既是學(xué)習(xí)的方法，又是學(xué)習(xí)的內(nèi)容。按認(rèn)知心理學(xué)的觀點(diǎn)，程序性知識(shí)比陳述性知識(shí)更具有概括性和恒定性，具有更廣泛的適應(yīng)性，因此更有價(jià)值。這和古人說的“授人以魚，不如授人以漁”有異曲同工之妙。

五、物理問題教學(xué)的一點(diǎn)嘗試

教學(xué)案例：

“重力”引入新課的過程

提問一、什么叫力？力的作用效果是什么？

提問二、手推鉛球，鉛球離手后，在空中運(yùn)動(dòng)過程受到向前的推力、重力和空氣阻力等，這種說法對嗎？為什么？

提問三、豎直向上拋出一小球，速度越來越小，這主要是因?yàn)樾∏蚴艿搅丝諝庾枇Φ淖饔茫@種說法對嗎？為什么？

抽查學(xué)生回答后，板書課題”重力”

“提問一”是為復(fù)習(xí)以前的力學(xué)知識(shí)，讓學(xué)生的思維進(jìn)入；”提問二”制造懸念，提起了學(xué)生思維的興趣，讓學(xué)生的大腦動(dòng)起來，即叫學(xué)生“猜測”；”提問三”啟發(fā)學(xué)生直覺思維，把注意力引導(dǎo)到”重力”上來，即讓學(xué)生在“試錯(cuò)”的基礎(chǔ)上有一點(diǎn)“自我肯定”。三個(gè)問題前后串聯(lián)，搭配得當(dāng)。整個(gè)提問討論過程圍繞”力”和”重力”這個(gè)中心，沒有分散學(xué)生對”重力”的注意力，達(dá)到了學(xué)生對“重力”這一“問題解決”。

總之，物理問題教學(xué)的研究對于物理概念的教學(xué)、基礎(chǔ)知識(shí)的傳授、解題過程的訓(xùn)練都起到十分重要的作用。