應(yīng)用口語報(bào)告法診斷物理問題解決中的思維障礙

張琪 陳宗榮

摘? ?要：很多學(xué)生反映高中物理難學(xué)，不知如何做題。學(xué)生在解決物理問題時(shí)到底出現(xiàn)了哪些思維障礙？文章用口語報(bào)告法研究學(xué)生在物理問題解決中存在的思維障礙，并分析不同物理成績的學(xué)生思維障礙的差異。最后，根據(jù)研究結(jié)果提出針對(duì)性的對(duì)策以提高學(xué)生解決物理問題的能力。

關(guān)鍵詞：思維障礙;口語報(bào)告法;認(rèn)知訪談;問題解決;思維可視化

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? 文章編號(hào)：1003-6148（2019）6-0006-4

1? ? 引? ?言

高中生經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)上課聽得懂卻不知如何運(yùn)用知識(shí)的問題。高中生在解決物理問題時(shí)，并不是簡(jiǎn)單的知識(shí)遷移，他們?cè)诮忸}的過程中往往存在思維障礙。

人們將解決問題的過程分解成不同的階段或步驟，比如邢紅軍教授將物理原始問題解決劃分為三個(gè)階段：表征問題、建立模型、解題技巧。為了讓學(xué)生對(duì)解題過程進(jìn)行回顧反思，在解決物理問題后加一個(gè)階段：反思評(píng)價(jià)。圖1是物理問題解決的過程。

由圖1可知，學(xué)生解決物理問題需要經(jīng)歷三個(gè)相互銜接的階段：

第一，問題是針對(duì)什么物理現(xiàn)象和事實(shí)的，弄清楚原始問題是什么，即表征問題：在頭腦中對(duì)一問題信息進(jìn)行記載、理解和表達(dá)的方式。

第二，原始問題怎樣通過分解、簡(jiǎn)化、抽象后轉(zhuǎn)化為物理模型，即物理建模。

第三，怎樣定性或定量地通過演算和推導(dǎo)解決問題，即解題技巧。

此外，問題解決者在問題解決過后對(duì)整個(gè)解決過程進(jìn)行反思評(píng)價(jià)。反思評(píng)價(jià)可以幫助問題解決者更好地理解具體解決方案的用途和使用范圍，更深層次地理解問題解決過程。

2? ? 口語報(bào)告法研究高中物理問題解決中的思維障礙

2.1? ? 口語報(bào)告法的介紹

1945年，德國心理學(xué)家杜克首次提出口語報(bào)告法。通過口語報(bào)告法，研究者利用問題引導(dǎo)被試，通過類似內(nèi)省的方法使被試說出自己真實(shí)的想法，反映出其真實(shí)的水平和思維?？谡Z報(bào)告法的步驟：一、任務(wù)設(shè)計(jì)與器材準(zhǔn)備;二、被試者“出聲思維”的訓(xùn)練;三、正式實(shí)驗(yàn); 四、轉(zhuǎn)譯與編碼;五、數(shù)據(jù)分析。

2.2? ? 口語報(bào)告法方案設(shè)計(jì)與實(shí)施

2.2.1? ? 目的

比較不同成績的學(xué)生在物理問題解決時(shí)思維的差異，以及分析高中學(xué)生物理問題解決中的思維障礙。

2.2.2? ? 方法

（1）被試

在建甌市第一中學(xué)高三學(xué)生中按照成績高低選擇6名學(xué)生，他們?cè)诟咧幸呀?jīng)學(xué)習(xí)了物理課程的全部內(nèi)容，以其高三上期物理成績的平均分?jǐn)?shù)為標(biāo)準(zhǔn)，分成物理高分組、中等組和低分組。其中，高分組物理成績均值高于90分;中等組物理成績均值高于60分，但低于90分;低分組物理成績均值低于60分。

（2）材料

“追擊與相遇問題”是高中物理運(yùn)動(dòng)模塊最常見的典型物理問題。綜合性相對(duì)來說并不高，屬于中檔題，每個(gè)被試都有成功解決問題的可能性。因此，本文選擇運(yùn)動(dòng)學(xué)中“追擊與相遇問題”作為測(cè)試的材料。測(cè)試材料包括訓(xùn)練學(xué)生使用口語報(bào)告的訓(xùn)練題和正式測(cè)試的試驗(yàn)題。

訓(xùn)練題：

在平直公路上行駛的甲車和乙車的位移-時(shí)間圖像分別為圖2中的直線a和曲線b，已知乙車的加速度恒定為ɑ=2 m/s2，當(dāng)t=3 s時(shí)，直線a和曲線b剛好相切。求t=0 s時(shí)，甲車和乙車的距離x0。

試驗(yàn)題：

某高速公路同一直線車道上同向勻速行駛的轎車和貨車的速度大小分別為v1=40 m/s和v2=25 m/s，轎車在與貨車距離s0=22 m時(shí)才發(fā)現(xiàn)前方有貨車，若此時(shí)轎車立即剎車，則轎車要經(jīng)過s=160 m才停下來。兩車可視為質(zhì)點(diǎn)。若轎車剎車時(shí)貨車以v2勻速行駛，通過計(jì)算分析兩車是否會(huì)相撞。

（3）程序

①主試設(shè)計(jì)好訓(xùn)練題與試驗(yàn)題，用訓(xùn)練題對(duì)被試進(jìn)行口語報(bào)告方法的訓(xùn)練。

②主試用手機(jī)里的“錄音機(jī)”錄下被試的語音，主試還要記錄下被試回應(yīng)的特殊時(shí)間點(diǎn)。

③主試根據(jù)錄音，對(duì)被試的口語報(bào)告重新整理。

④口語報(bào)告的轉(zhuǎn)譯與編碼。

根據(jù)圖1所示的物理問題解決過程的行為編碼方案，如表1所示。

2.3? ? 結(jié)果的統(tǒng)計(jì)與分析

對(duì)不同成績的學(xué)生在解題步驟中思維過程體現(xiàn)出的解題行為進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，如表2所示。

表2結(jié)果表明，不同成績的學(xué)生在以下四個(gè)方面都存在差異：

（1）問題表征的差異。問題表征主要是對(duì)物理題目的文字描述。從問題表征的時(shí)間來看，高分組與中等組會(huì)快于低分組。在問題表征技巧的運(yùn)用中，不同層次的學(xué)生出現(xiàn)了很大的不同，高分組采用的是畫坐標(biāo)圖或情境圖的方法，中等組是采用口頭表述的方法，而低分組對(duì)于問題表征含糊不清。

（2）建模過程中的差異。由表2可知，高分組建立模型時(shí)是最完整的，也是最正確的。建立模型的過程C3表示是否相撞的臨界態(tài)。中等組在臨界態(tài)的確定中出現(xiàn)了錯(cuò)誤，將轎車停止時(shí)作為是否相撞的臨界態(tài)。而低分組獲取解題條件時(shí)，他們無法完整地獲取題目之中所給的條件，遺漏了兩車的原始狀態(tài)是相距22米，導(dǎo)致條件與解題的最終目標(biāo)之間的聯(lián)系不清晰。

（3）解題技巧的差異。解題過程是根據(jù)建立的模型通過演算和推導(dǎo)解決問題，所以解題技巧受到建立模型的影響，這一過程還體現(xiàn)了不同層次推演與計(jì)算能力的不同。D2表示轎車臨界態(tài)時(shí)所行駛的位移，與得出貨車所行駛的距離。中等組因?yàn)殄e(cuò)誤判斷是否相撞的臨界態(tài)，所以代入公式的數(shù)據(jù)是錯(cuò)的。低分組在選擇公式時(shí)出現(xiàn)了問題，未考慮狀態(tài)就直接使用了位移公式。

（4）評(píng)價(jià)反思的差異。高分組與中等組在反思評(píng)價(jià)中表現(xiàn)相似，高分組就問題本身而言，想要得出更好的解決問題的方案。中等組的物理問題未解決，修改錯(cuò)誤，反思下次應(yīng)該注意的問題。而低分組的反思評(píng)價(jià)是沉默或迷惑的狀態(tài)。總體來說，反思評(píng)價(jià)中的問題都是高中生所忽視的部分。

2.4? ? 討論形成差異的原因

2.4.1? ? 分析能力與抽象能力不足形成的思維障礙

由結(jié)果分析可知，高中生在該表征層次上主要是陳述任務(wù)，對(duì)文字進(jìn)行理解、吸收和加工是解決問題的第一個(gè)步驟。高分組在審題過程中用畫圖來表征，顯著地早于并快于中等組和低分組。中等組用口頭語言表征問題，而低分組只是讀了一遍題目。這說明高分組能更好地利用圖形理解題意。圖形可減輕短時(shí)記憶的負(fù)擔(dān)。被試在建立物理模型時(shí)，運(yùn)用分析綜合與數(shù)學(xué)解決問題。低分組出現(xiàn)了條件與目標(biāo)無法聯(lián)系，這都是因?yàn)榉治瞿芰εc抽象能力不足形成的思維障礙。

2.4.2? ? 思維定式形成的思維障礙

被試在建立物理模型時(shí)，中等組將轎車停止?fàn)顟B(tài)作為是否相撞的臨界態(tài)，這是生活中錯(cuò)誤的思維定式造成的判斷錯(cuò)誤。高中生學(xué)習(xí)物理的過程之中常常會(huì)總結(jié)題型，這種方法的優(yōu)點(diǎn)是在考試做題時(shí)反應(yīng)快，但是這種方法也限制了高中生的思維，造成對(duì)一些課本中已有的物理模型生搬硬套。這都是導(dǎo)致高中生容易形成思維定式的原因。

2.4.3? ? 物理公式數(shù)學(xué)化造成的思維障礙

在解題技巧階段，高分組的數(shù)理基礎(chǔ)一般比低分組要好。高中物理問題一般性的演算都不算太難，但是部分學(xué)生由于不理解物理公式真正的物理含義及其使用條件，看到題目中有一個(gè)物理量就硬套到公式里，造成公式的濫用。

2.4.4? ? 元認(rèn)知能力不足造成的思維障礙

在自我評(píng)價(jià)和反思之中，不管是高分組還是低分組都缺乏對(duì)自我進(jìn)行反思和自我調(diào)節(jié)的過程，沒有從更深的層次上理解問題解決的過程。從研究的結(jié)果上看高中生解決物理問題存在元認(rèn)知能力不足造成的思維障礙。

3? ? 克服思維障礙的對(duì)策

3.1? ? 將物理問題與實(shí)際生活相聯(lián)系，建立物理情境提高物理分析和抽象思維能力

物理是一門來源于生活的科學(xué)，是以事實(shí)為基礎(chǔ)，不是憑空而來的。所以，我們?cè)谧鲱}目的時(shí)候一定要構(gòu)建物理情境。解決物理問題時(shí)，看到題目就要建構(gòu)物理情境，從中得出物理?xiàng)l件，再一步一步地理清其中的關(guān)系，提高分析的能力，才能夠參透其中的聯(lián)系，做題才有思路。

3.2? ? 促進(jìn)正遷移，抑制負(fù)遷移，解決思維定式形成的思維障礙

學(xué)習(xí)遷移是指一種學(xué)習(xí)對(duì)另一種學(xué)習(xí)的影響。學(xué)習(xí)遷移分為正遷移與負(fù)遷移。那我們就要積極促進(jìn)正遷移，抑制負(fù)遷移。在解決比較靈活的物理題時(shí)，定向思維就會(huì)對(duì)物理題形成負(fù)遷移，這就要求我們?cè)诮忸}的時(shí)候，建立物理的情境，運(yùn)用題目中的條件，經(jīng)過思考理清其中的關(guān)系，再進(jìn)行解題。

3.3? ? 深化物理公式的理解，在解題時(shí)深入了解條件隱含的意義，才能正確使用物理公式

高中生在學(xué)習(xí)物理公式時(shí)應(yīng)了解公式的來源，理解推導(dǎo)條件及限制條件，讀題目時(shí)要正確理解題意，深入了解條件隱含的意義。學(xué)生從題目的描述中理解題目的意思，條件是什么，知道該用什么知識(shí)和相應(yīng)的物理公式來解決問題，再將物理量正確地代入物理公式中。

3.4? ? 培養(yǎng)學(xué)生元認(rèn)知監(jiān)控能力

高中生解決物理問題后，對(duì)知識(shí)加以歸納和理解，從而對(duì)物理知識(shí)有一個(gè)整體的理解和掌握，才能做到融會(huì)貫通，心中有數(shù);對(duì)解決物理問題的方法加以歸納，建構(gòu)物理模型。高中生在總結(jié)歸納的過程中鍛煉反思能力，形成完整的物理認(rèn)知結(jié)構(gòu)。

參考文獻(xiàn)：

[1]邢紅軍.物理教學(xué)論[M].北京：北京大學(xué)出版社，2014： 87.

（欄目編輯? ? 趙保鋼）