在物理教學中培養學生問題解決能力的策略

□王文蓮，李 海

( 1.山西大同大學大同師范分校,山西 大同 037039;2.山西大同大學物理與電子科學學院,山西 大同 037009)

素質教育的核心在于創新，創新的核心在于思維，思維的核心在于問題。創新思維總是在問題的發現、解決過程中產生，教學的最終目的是使學生能獨立自主地解決各類問題。在美國、加拿大、英國、法國、日本等國家的課程標準中都提出培養學生的問題解決能力，在教材的文本形式中有問題解決原則和問題解決主題等內容。問題解決能力的培養是物理教學的重要目標之一，我國物理新課標中明確要求學生應具有“分析解決問題的能力”。因此，有必要深入探討物理教學中如何培養學生的問題解決能力。

一、物理問題解決能力的內涵

問題解決(Problem Solving)一般是指，由一定的情境引起，按照一定的目標，應用一定的認知操作或技能活動，使問題得以解決的過程。作為一種思維活動，問題解決具有兩個顯著特點：目標性。問題解決是有明確的目標，無目標的空想不是問題解決。過程性。問題解決是問題解決者對其已有的知識進行一系列的認知、加工并獲得問題情境答案的過程。同時，它也是一個產生新的學習的過程，即獲得了某些新知識或解決問題的一般方法。據此，物理問題解決是指面臨一個具有一定新意的物理問題,力圖從原有的認知結構中去尋找有關的概念、規律、方法、策略，嘗試在問題的目標和條件之間尋找聯系來解決這一問題的一個心理過程。

二、 物理教學中問題解決能力培養策略

1.加強學生元認知能力的培養。元認知是一個人對自己的學習、記憶或思維活動的知識和控制，即對認知的知識和監控調節。元認知是構成智力的最重要成分，其發展可提高學生的學習能力，促進學生思維品質的發展。元認知包括：元認知知識、元認知體驗、元認知監控。三者相互作用，相互聯系，其中元認知監控是元認知中的核心成分，它是學習成功的關鍵。元認知的特點是突出“怎樣思考”,即特別強調有目的的思考，它可以促進探索、發現問題解決的途徑，“教會學生學習和思維”。物理教學的最終目的不是為了解決一個具體問題，而是通過問題解決，激發學生思維，豐富學生的元認知知識，改善其知識結構，提高其解決問題的能力。首先，提高元認知學習的意識性。在物理教學中，教師應該向學生展示自己如何解決物理問題的過程、尋找有效解題的方法和策略，將教師思維過程的自我監控，自我調節展現給學生，讓學生體會教師元認知發揮作用的過程，提高學生元認知學習的意識。其次，培養學生元認知學習能力。在問題解決教學中，充分調動學生學習的主動性和積極性，讓學生獨立的思考分析問題，在學生思路遇到障礙時，給予思路的指導和點撥，教會學生如何運用物理概念知識或規律來支配、控制、調節自己的分析過程，從而形成一種有效的元認知調控策略，對問題解決過程進行監控調節，使學生學會應用所學策略在新的物理情境下達到正向遷移，高效的解決問題。

2.對物理問題進行多重表征。解決物理問題是一種比較復雜的認知活動，需要學生在新情境中推廣、應用物理知識，需要自己構想認知策略，需要較為復雜的邏輯判斷和推理。多數實際物理問題具有結構不良的特征，常見的有以下幾種情況：來源于學習者從真實情境中自己提出的比較復雜的問題；需要解決者自己識別或創造解決條件的問題；目標未知，子目標確定困難的問題；解決方案受條件和目標的多方面限制，需要創造性活動的問題；可能沒有被一致認可的答案的問題。簡言之，結構不良物理問題，就是物理學習中存在的對于學習者來說結構不夠明確，或涉及知識比較廣泛，或解決途徑不夠固定，或答案可能不唯一的復雜問題。顯然，這正是教師所關注的培養學生創新思維和創造能力的問題。結構不良物理問題的基本特征是它的多維性，問題有多個側面，可以從不同的側面實現對問題的認識，而每一個從單一側面進行的認識都是不完整的。因此，解決結構不良物理問題應該采用多重表征的教學策略。表征是問題解決過程中的一個極其重要的環節，問題表征方式和問題表征程度是問題解決能否成功的決定性因素。采用多重表征教學策略，就是不滿足于從單一方面入手所確定的目標或獲得的正確解釋，還要有足夠的耐心從其他側面去建立新的目標，尋找另外的答案或對已有答案加以證明。

案例：汽車上的物理知識。對這一案例要想獲得比較全面的認識，可以從力學角度、熱學角度、光學角度、電學角度、聲學角度、健康與環境保護角度、研究性學習等不同側面進行多重表征。如從力學角度表征：為什么使用安全氣囊比較安全？為什么高速行車時，車禍容易發生傷亡？為什么汽車爬坡時要調為低速？為什么坐客車的后部座位比較顛？為什么在行進的車上喝水容易被嗆？

3.培養學生“提出問題”的能力。培養學生提出問題的能力，是促進個體認識發展的重要途徑。正如愛因斯坦所說:“提出一個問題往往比解決一個問題更重要”。

首先，在物理課堂中，精心設置問題情境，激發和培養學生的問題意識。創新始于問題的發現，而發現問題又源于強烈的問題意識。教學內容的處理應具有探索性、發展性、新異性、趣味性。課堂教學中給予學生充分思考的時間，教師要善于營造平等和諧的教學氛圍，鼓勵學生提出自己的疑問。例如，在學習萬有引力定律后，可以播放神舟六號錄像資料。讓學生根據剪輯的影片片段提出自己感興趣的問題。課堂氣氛會變得熱鬧，很多同學會熱情高漲地表達自己的想法，提出如下不同的問題：宇航員看到的天空還是藍色的嗎？在太空中宇航員如何與同伴交流？如何飲食生活？宇航員如何行走？宇航員是否受地球引力作用？宇航服為什么會防宇宙射線的輻射？返回艙為什么會成為一團紅色的火球？火球的速度為什么慢了下來？為什么點燃反推火箭發動機？還需測定哪些量，能求出飛船離開地面得高度? 神舟五號、神舟六號、神舟七號有何不同? 了解我國航天事業的發展歷程及世界各國的航天事業的發展情況。許多問題學生可以利用所學的知識自己解決，還有一些問題超出了所學的知識范疇，學生可以自己上網查搜集資料解決。這樣，通過問題激活課堂氣氛，利用課堂激活學生的思維，使學生帶著問題和對科學探究的好奇走出課堂。其次，引導學生在物理實驗中提出問題。通過演示實驗或分組實驗創設情景，引導學生觀察、比較，積極思考，鼓勵學生從多角度發現問題，提出問題。例如，進行“自感”教學時，演示通電自感(圖1)和斷電自感(圖2)現象。學生通過觀察演示，就會對這個問

題產生強烈的興趣，并且很自然地產生疑問： 開關S接通時，燈泡2立刻正常發光，而燈泡1確是逐漸亮起來的，為什么？把開關S斷開時，會發生什么現象？如果以很快的頻率反復打開、閉合開關，會出現什么現 象？當開關斷開的瞬間，與線圈并聯的燈泡沒有立即熄滅，反而會很亮的閃一下，為什么？燈泡閃亮一下，表明在開關斷開這一瞬間，燈泡兩端的電壓比原來大。為什么？線圈本身并不是電源，它又是如何提供高電壓的？開關斷開，電源已不再給燈泡提供電。燈還閃亮, 這些能量是哪里來的？

總之，物理課堂教學要讓學生掌握獲取新知識的方法和技能，增強其解決問題的能力。從多變的事物中發現問題，用科學的思維方法解決問題。

圖1 通電自感實驗

圖2 斷電自感實驗

參考文獻：

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