第十章 物理问题解决能力及其培养.pptVIP

第十章中学生物理问题解决能力及其培养 * * 第一节 物理问题解决的涵义及问题表征 一、物理问题解决的涵义 所谓问题，是指需要人们去解决的某种任务。任何问题均存在着一个“问题空间”。一般地，问题空间由初始状态、操作状态和目标状态组成。初始状态是问题得到解决前的开始状态。目标状态是问题解决后的状态，是努力的目标和希望达到的结局。从问题的初始状态向目标状态转换便是操作状态。操作状态实际上也就是解决问题的具体途径。也就是说，一个问题的解决过程，实际上就是由初始状态经由操作状态而达到目标状态的过程。 物理问题解决是一个复杂的智力活动，是有目的、有计划的科学活动。物理问题解决的内涵是：面临一个具有一定新意的物理问题，力图寻找有关的概念、规律、方法去解决这一问题，从而达到目标的一个心理过程。 二、物理问题表征 问题表征是人们在解决问题时所使用的一种认知结构，具有多种形式。表征包括了叙述、推理和抽象。问题表征是思考问题的一种方式，是一种符号语言，符号形式以及相互联系，是一系列的认知过程。 物理问题的表征对于物理问题解决起着至关重要的作用，对问题主要特征的概括，以及利用已知信息制定计划是有效解决物理问题的前提。 Larkin（1980）认为物理表征是有层次性的： 第一步是关于陈述文字的表征； 第二步为朴素表征，一种由问题表面特征所决定的表征，在该表征中含有问题所提及的物体，空间关系以及整个问题情景的概括，这也是对真实世界的表征，在问题中描绘了真实世界的物体； 第三步是物理表征，该表征中含有理想化的物体以及相应的物理概念，即运用物理的概念、原理的表征，是深层特征的表征； 第四步是数学表征，是将物理表征的各种物理量用方程的形式表现出来，也就是物理原理数学化的表征。 Larkin认为，无论是专家还是新手都能对问题进行言语表征，为了实现定量解决问题都会采用公式。然而区别在于，专家解题时总表现在言语表征和数学表征的中间存在另外两个中介表征，但是新手往往是从问题的文字叙述中建构数学方程。他们通常在物理表征环节比较薄弱，直接从真实世界进入数学世界。 廖伯琴（2001）基于Larkin等的表征层次理论，（即表征分为四个层次：文字表征，朴素表征，物理表征，数学表征），展开了该理论的动态研究，分析了各表征在整个表征体系中所占的比重，以及学生在表征时的一些特点。 物理问题表征体系的两大特征，即动态特征和静态特征。动态特征认为随着问题解决的发展依次建构不同层次的表征。静态特征指问题解决者在各层次相对稳定的认知结构。动态特征与问题解决者作业的时间有关，而静态特征则与个体表征层次的解题策略及相关知识有关。 第二节 中学生物理问题解决的一般过程 阎金铎认为：物理知识的应用从心理活动来说，是继感知、思维和记忆之后的联想、类化与相应的技能、技巧。物理知识的应用的一般过程大体上包括以下几个部分： （1）审题。指的是理解题意，弄清已知条件和所求。其中特别要注意审出那些隐蔽的条件、排除多余的条件。 （2）联想和类化。能过感知给定的课题，引起学生头脑中某些概念、原理和运算方法的复活，这种现象被称为联想。在审题、联想的基础上，把课题纳入原有的知识结构中，找出具体的联系，以便彻底理解当前课题的性质，并从已的知识中找到解决当前课题的办法。这个过程叫做类化。 （3）列方程、解方程。通过联想和类化，在学生头脑中已建立起清晰的物理图景和对应的物理公式定律后，就可以引出方程或方程组，使物理问题转化为数学问题求解。 （4）检验、讨论。解出答案后，把结果与题目对照，检验结果是否正确，是否符合题目要求，对方程的多重根应处理掉不合理的解。 梁树森认为：解决物理问题的过程是具体问题情境与原有物理认知结构相互作用的过程。解决物理问题要抓住如下五个关键环节： （1）．识别物理现象 识别物理现象是指在充分读懂、理解题目文字叙述的基础上，抓住已给的解题线索，形成具体问题情境的大致物理轮廓，并对解题方向做出初步判断的过程。 （2）．分析物理过程 物理过程是指物理模型在物理环境中的运动、变化过程。分析物理过程包括定性分析和定量分析两个方面。分析物理过程是继识别物理现象之后，把环境问题转化为物理问题的另一个关键。 （3）．选择合适的方法 解决物理问题的方法很多。选择合适的方法是把物理问题转化为数学问题的关键之一。方法是否合适，决定了解题能否顺利进行以及解题的简捷程度。 （4）．运用数学知识 运用数学知识是把物理问题转化为数学问题的一个关键，又是推理计算求出结果的必然途径。数学在这个过程中所起的作用表现在：①通过找出数量关系，给物理模型加入定量的因素；②用符号来表示物理量；③根据物理规律列出问题中物理量间的关系式。 （5）．讨论验证