“物理問題教學”的探討與嘗試

李鳳朝

一、物理問題教學的認識

物理問題教學主要是研究物理教學中的問題解決。問題解決作為一個心理學術語，它是指人們在日常生活和社會實踐中，面臨新情景、新課題，發現它與主客觀需要的矛盾而自己沒有形成對策時，所引起的尋求處理問題辦法的一種心理活動。

雖然中學物理中研究的問題，都是在一定的科學背景下已經解決的問題，從科學探索的意義上，它們已不成其為問題。但是由于學校教學過程中學生認識活動的特殊性，對于學生而言，這些仍作為一個個未知的問題提出。物理教學就是通過引導學生去探索、解決這一個個問題，從而達到掌握知識、發展智力、培養能力的教學目標。

對于一個具體物理知識的學習，學生在認識上要經歷兩個階段：一是從感性到理性的認識階段，這一階段以建立概念規律為實現第一次飛躍的特征；二是從理性到實踐的運用階段，這一階段以運用概念、規律去解決（或模擬解決）實際問題為實現第二次飛躍的特征。通過這兩次飛躍，形成概念、掌握規律、解決問題。

雖然中學物理教學過程從整體上可以看做是一個問題解決過程，但是認真分析可以發現：“在學習的不同階段存在著知識的不同整合形式、不同程度的程序化和累積技能”，即不同階段在認識上有許多獨自的特點，對概念、規律學習的研究不能代替解決問題學習的研究。

二、物理問題解決的內涵

廣義地，我們可以將思維活動和問題解決等同起來，認為“思維即是問題解決”。這樣，白日做夢、回憶電話號碼和“1+1=？”的計算這一些思維活動都可以歸結為問題解決活動。但從物理教學中解決物理問題的研究這一特定內容看，我們所關注、所重視的是具有一定難度的、需要一定程序和方法經過反復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指引的認知性操作序列”這一提法。一種活動必須滿足以下三個標準：它必須是受目標指引的；它必須包含有一系列的操作；這些操作必須具有重要的認知成分，才能稱之為問題解決活動。

據此，我們認為物理問題解決的內涵應是：面臨一個具有一定新意的物理問題，力圖尋找有關的概念、規律、方法去解決這一問題的一個心理過程。

三、物理問題解決的心理活動模式和程序模式

學生面臨一個需要解答的物理問題時，他們便處于一種問題情景內?？捎孟聢D尋找答案時的心理活動表示：

給我們的啟示：

1.認知結構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知結構開始的，原先習得的簡單規則，如概念、規律、方法、技巧等，是問題解決中思維的素材，如果缺少這些素材，學生的認知結構完全不能同化其它的問題，則也沒有調整、改造其原有認知結構的必要和可能，認知也無從發展。所以必要的知識、方法的學習是問題解決的前提，離開必要的知識、方法的積累和掌握去談培養學生解決問題的能力，只能是“空中樓閣”。

2.同化只引起量的變化，不能引起認知結構的變化。學生只是同化他的經驗于現存的認知結構中，不需要調整、改造原有的認知結構，因而智力無從發展，新事物也無從認識。所以我們在選配例題、習題時，一定要注意啟發性，要選擇那些能啟迪思維、概念性強的問題，不要選那些或多或少機械重復的問題；一定要有針對性，要針對不同類型學生的實際情況，要使不同學生都能習有所得。

問題解決是一種企圖達到目標的嘗試。問題解決者的任務就在于要找到某種能達到目標的操作序列。通常一個物理問題包含著目標、條件及它們之間的聯系這三個要素，物理問題解決的任務就是去尋找條件和目標之間，并利用這種聯系去達到目標。這種聯系可能是一個概念、一個規律，也可能是一個幾何關系，或者是一系列的規律、公式、關系的組合。怎樣去尋找？這種尋找應沿著什么方向進行呢？《牛頓力學的橫向研究》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，結合物理學科和特點，我們認為物理問題解決應遵循如圖所示的程序：

面對一個物理問題，解答者總是在他們已有和能夠達到的認知狀態中，猜測或搜索出一些概念、規律和方法，嘗試在問題的目標和條件之間尋找聯系。一旦確定某一或某些概念、規律和方法可能建立起這種聯系時，便將其應用于求解這個給定的問題，從而得到一級結果。然后瓶頸將這一結果反饋檢驗，若結果是否定的，則進行矯正，即修改或重新猜測，搜索出新的概念、規律和方法，再次去求解。。。。這種循環往復，利用“猜測--試錯”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。

課在每節講授新的物理知識前的一小段時間里，設問、習題解答、類比或實驗觀察等方法設疑引入新課，可以創設情景，制造懸念，啟發學生直覺思維；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值

認知心理學家把我們的知識分為陳述性知識和程序性知識兩大范疇。對物理學科來說，所謂陳述性知識是指物理學的現象、概念、規律及科學方法等。程序性知識是指為學習物理知識而進行的觀察、實驗、想象、思維、分析、推理、綜合等思維及思維程序、方法等。前者是學習的內容，后者既是學習的方法，又是學習的內容。按認知心理學的觀點，程序性知識比陳述性知識更具有概括性和恒定性，具有更廣泛的適應性，因此更有價值。這和古人說的“授人以魚，不如授人以漁”有異曲同工之妙。

五、物理問題教學的一點嘗試

教學案例：

“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，在空中運動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，這主要是因為小球受到了空氣阻力的作用，這種說法對嗎？為什么？

抽查學生回答后，板書課題”重力”

“提問一”是為復習以前的力學知識，讓學生的思維進入；”提問二”制造懸念，提起了學生思維的興趣，讓學生的大腦動起來，即叫學生“猜測”；”提問三”啟發學生直覺思維，把注意力引導到”重力”上來，即讓學生在“試錯”的基礎上有一點“自我肯定”。三個問題前后串聯，搭配得當。整個提問討論過程圍繞”力”和”重力”這個中心，沒有分散學生對”重力”的注意力，達到了學生對“重力”這一“問題解決”。

總之，物理問題教學的研究對于物理概念的教學、基礎知識的傳授、解題過程的訓練都起到十分重要的作用。