論解決物理問題的思維模型的構建

摘 要：學生在利用物理知識解決問題時經常感到無從下手，主要是因為沒有建立科學的思考解決問題的模型。本文從吉爾福特的三維結構理論入手，探索得出了解決物理問題的規律。

關鍵詞：解決問題 思維模型 三維結構理論

一、問題的提出

所謂解決問題是指“由一定的情景引起，按照一定的目標，應用各種認知活動、技能等，經過一系列的思維操作，使問題得以解決的過程”。按照這一定義，物理問題的解決即利用已有的物理學知識，根據問題的情景及已知條件，經過一系列的思維過程，得到答案的過程。

在物理教學中，教師會經常遇到這樣一些學生：他們雖然對物理基礎知識掌握得很好，但在處理問題時，則會濫用公式，錯誤百出。究其原因，是因為他們沒有掌握解決物理問題的方法，沒有建立解決物理問題的思維模型。他們不是根據問題的情景、特點和已知條件去選擇合適的規律、方法，而是根據在大腦中閃現的規律去迎合問題中的條件。怎樣才能使這些學生擺脫物理書一看就懂，課一聽就明白，題一做就錯，考試一考就砸的困境呢？筆者認為建立科學的思維模型是幫助他們學會解決物理問題的最有效的方法。因為優秀的思維模型可以引導學生循序漸進，從原來的“無從下手”轉變為“有章可循”，對開拓處理問題的思路有著出奇制勝的作用。

二、理論依據

美國心理學家吉爾福特建立了一個關于智力結構三緯度立體模型，即內容、操作和產品。本文所研究的解決問題的思維模型屬于這個理論的操作范疇。所謂操作是指由各種刺激引起的心智活動方式，亦即解決問題的心理過程，包括5種因素：1、 認知（C）：對刺激物的發現、了解和識別的能力以及發明的能力。2、 記憶（M）：保持信息的能力。3、 發散思維（D）：對刺激物作出的多樣性的反應，或者說以不同的思維方式求得新的答案，它反映了人的創造能力。4、 聚斂思維（N）：用惟一的或“最好的”答案對刺激物作出反應，即得出一個正確答案的能力。5、 評價（E）：依據已有標準對信息作出判斷，或者說是批評、鑒賞能力。不論是學生或教師，也不論是新手或專家，在解決問題時，總要經過一系列這樣的操作活動，而操作活動總是受思維支配的，解題過程思維的目的性、連貫性對解決問題起主導作用。在解題的思維過程中，不僅有獲取信息的過程——認知過程，也有知識的重現和應用，解題策略及程序的選擇和應用——發散和聚斂，還應當有解決問題后對整個思維過程的總結和認識——評價。所以，解決問題的操作過程，是知識的應用與方法的選擇相統一的過程，是可以存在固定思維模式的過程。

三、解決物理問題的思維模型的構建

按照吉爾福特的理論，結合物理問題的實際特點，筆者將不同的物理問題的操作過程設計了同樣的思維模型，認知——審查——初步判斷——認真分析——解答——檢驗評價。簡化總結為六步走，即讀、審、斷、析、解、驗。

(一) 讀，即通讀全題，屬于認知階段。這是獲得已知條件的過程，是后面五步的基礎。讀的過程要求一字不落，通讀全題，標出涉及幾個物體有哪些重要的狀態、物理量、過程等已知條件，它們各有什么特點，或在演草紙上寫出各物體在各點、各時刻、各狀態的已知條件。讀題能力差，不善于獨立提取信息，對題目所提供的各種信息分不清主次，抓不住其主要意圖，使各種信息處在平等的地位上，正是解決問題時出錯的主要原因。因此讀的過程必須是精讀而非泛讀，即逐字閱讀。如果貪快就會漏掉一些關鍵詞，因為讀的過程就是構建物理情境的過程，所以在必要時可重復讀一到兩遍。教育家蘇霍姆林斯基說過：“不要靠補課，也不要靠沒完沒了的‘拉一把’，而要靠閱讀、閱讀、再閱讀，——正是這一點在學習困難的學生的腦力勞動中起決定性的作用?！?/p>

(二) 審，即審查各已知條件的特點、用途及各物理量之間可能存在的關系，理出隱含條件，排除干擾因素。一道物理題往往需要通過使用已有的一個或多個規律來解決，而與題目中各個已知條件相關的定理規律也可能有多個。在審的過程中，不僅要求能把問題的大概意思作簡單的復述，而且要把問題盡可能轉化為物理模型。要利用已知與未知、要求與條件、目的與方法及其相互關系，以及題目中的關鍵詞語，再現與題目相關的知識。

(三) 斷，即在審的基礎上做出初步判斷，可稱之為“第一感覺”。在審的基礎上初步判斷屬于哪部分知識，該用哪些公式定理去解決。這個初步判斷允許出錯，因為學生的知識結構水平、知識熟練程度欠缺，他們在大范圍內篩選可用知識時存在困難，知識選擇尚處于嘗試階段，所以缺乏頓悟的能力。當學生抓不住問題實質時，嘗試錯誤是不可避免的，正因如此才必須要進入下一步。

(四) 析，即認真分析題目的各已知條件、所描述的物理過程、狀態的特點，這是發散過程和聚斂過程的統一。在此過程中，可以把題目劃分為若干部分，或者把題目描述的物理過程劃分成幾個簡單的過程，或者從題目描述的內容中劃分出一些方面或特點，分別理解它們。然后，可以借助于受力圖、函數圖、運動過程草圖、電路圖、光路圖、示意圖等圖像綜合分析物理過程，找到題目中所描述的物理過程的關鍵點（狀態），即關鍵過程的具體特點，進一步把這些新信息與已經學過的知識聯系起來進行分析，并從自己的知識庫中查找此過程、狀態所遵循適用的規律。最后按照題目描述的物理情景，在頭腦中重新構建一個比較完整的物理模型。

(五) 解，即解答過程。這是前四步的最終目的。此過程要把自己對問題的分析思路、解決方法清楚規范地反映在答題紙上。除了必須的公式定理等方程外，一定要有適當的文字說明。必不可少的內容應包括“對……（研究對象）”，“在……（某一點或某一過程）”，“因為……（條件）”，“有……（物理規律）”。解答過程中還應注意輔助性語言——各種圖像的應用，因為圖像與文字敘述相比更直觀明了。

(六) 驗，即檢驗自己分析解決問題的過程，屬于評價階段。很多學生題目做完就一放了之，尤其是答案正確時。實際上，無論分析問題最終得到的答案是正確還是錯誤，檢驗評價自己的思維過程都是至關重要的，尤其是在平時的訓練中。做對了，可以總結經驗：哪些條件引導自己建立了正確的物理模型，我為什么這樣思考；做錯了，可以獲得更多的經驗：是哪些條件引導自己犯了錯誤，為什么我沒有按正確的思路走，我該吸取什么教訓。以審視的眼光評價自己的思維過程可以在很多方面有很大收獲，因為平時的訓練不是為了做出幾道題，而是為了更好地掌握知識，學會抓住主要矛盾分析問題。

四、結論及構建過程中可能存在的問題

思維模型是思維過程中各種事件發生的先后順序，對學生怎么處理問題提供了一個思路，一種有效的方法，因此并不會限制他們思維的開闊性、發散性。學生在這一思維模型的引導下，逐漸掌握了物理問題的分析方法，遇到問題不再覺得無從下手，解決了怎么“想”的問題，分析的思路也逐步清晰起來。參與試驗的學生均有不同程度的提高。但學生畢竟是一個個有思想的個體，很容易受到一些主觀和客觀因素的影響。如有時存在惰性和盲目追求速度，遇到問題有時會想當然。為了避免學生受其他因素的影響，可以設計專門的作業紙。

例如：物理作業紙

班級_____學號_____姓名_____題號_____

參考文獻：

［１］ 彭聃齡.普通心理學（修訂版）.北京師范大學出版社，2004.3第3版.