“物理问题教学”的探讨与尝试

李凤朝

一、物理问题教学的认识

物理問题教学主要是研究物理教学中的问题解决。问题解决作为一个心理学术语，它是指人们在日常生活和社会实践中，面临新情景、新课题，发现它与主客观需要的矛盾而自己没有形成对策时，所引起的寻求处理问题办法的一种心理活动。

虽然中学物理中研究的问题，都是在一定的科学背景下已经解决的问题，从科学探索的意义上，它们已不成其为问题。但是由于学校教学过程中学生认识活动的特殊性，对于学生而言，这些仍作为一个个未知的问题提出。物理教学就是通过引导学生去探索、解决这一个个问题，从而达到掌握知识、发展智力、培养能力的教学目标。

对于一个具体物理知识的学习，学生在认识上要经历两个阶段：一是从感性到理性的认识阶段，这一阶段以建立概念规律为实现第一次飞跃的特征；二是从理性到实践的运用阶段，这一阶段以运用概念、规律去解决（或模拟解决）实际问题为实现第二次飞跃的特征。通过这两次飞跃，形成概念、掌握规律、解决问题。

虽然中学物理教学过程从整体上可以看做是一个问题解决过程，但是认真分析可以发现：“在学习的不同阶段存在着知识的不同整合形式、不同程度的程序化和累积技能”，即不同阶段在认识上有许多独自的特点，对概念、规律学习的研究不能代替解决问题学习的研究。

二、物理问题解决的内涵

广义地，我们可以将思维活动和问题解决等同起来，认为“思维即是问题解决”。这样，白日做梦、回忆电话号码和“1+1=？”的计算这一些思维活动都可以归结为问题解决活动。但从物理教学中解决物理问题的研究这一特定内容看，我们所关注、所重视的是具有一定难度的、需要一定程序和方法经过反复思考才能解答和完成解答过程的物理问题，因而我们接受“将问题解决定义为任何受目标指引的认知性操作序列”这一提法。一种活动必须满足以下三个标准：它必须是受目标指引的；它必须包含有一系列的操作；这些操作必须具有重要的认知成分，才能称之为问题解决活动。

据此，我们认为物理问题解决的内涵应是：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的一个心理过程。

三、物理问题解决的心理活动模式和程序模式

学生面临一个需要解答的物理问题时，他们便处于一种问题情景内。可用下图寻找答案时的心理活动表示：

给我们的启示：

1.认知结构对物理问题解决有着十分重要的作用。问题解决是从已有的认知结构开始的，原先习得的简单规则，如概念、规律、方法、技巧等，是问题解决中思维的素材，如果缺少这些素材，学生的认知结构完全不能同化其它的问题，则也没有调整、改造其原有认知结构的必要和可能，认知也无从发展。所以必要的知识、方法的学习是问题解决的前提，离开必要的知识、方法的积累和掌握去谈培养学生解决问题的能力，只能是“空中楼阁”。

2.同化只引起量的变化，不能引起认知结构的变化。学生只是同化他的经验于现存的认知结构中，不需要调整、改造原有的认知结构，因而智力无从发展，新事物也无从认识。所以我们在选配例题、习题时，一定要注意启发性，要选择那些能启迪思维、概念性强的问题，不要选那些或多或少机械重复的问题；一定要有针对性，要针对不同类型学生的实际情况，要使不同学生都能习有所得。

问题解决是一种企图达到目标的尝试。问题解决者的任务就在于要找到某种能达到目标的操作序列。通常一个物理问题包含着目标、条件及它们之间的联系这三个要素，物理问题解决的任务就是去寻找条件和目标之间，并利用这种联系去达到目标。这种联系可能是一个概念、一个规律，也可能是一个几何关系，或者是一系列的规律、公式、关系的组合。怎样去寻找？这种寻找应沿着什么方向进行呢？《牛顿力学的横向研究》一书所提出的人类问题解决的一般程序给了我们很大的启发，结合物理学科和特点，我们认为物理问题解决应遵循如图所示的程序：

面对一个物理问题，解答者总是在他们已有和能够达到的认知状态中，猜测或搜索出一些概念、规律和方法，尝试在问题的目标和条件之间寻找联系。一旦确定某一或某些概念、规律和方法可能建立起这种联系时，便将其应用于求解这个给定的问题，从而得到一级结果。然后瓶颈将这一结果反馈检验，若结果是否定的，则进行矫正，即修改或重新猜测，搜索出新的概念、规律和方法，再次去求解。。。。这种循环往复，利用“猜测--试错”最终使问题解决的思维程序，就是物理问题解决和基本模式。

课在每节讲授新的物理知识前的一小段时间里，设问、习题解答、类比或实验观察等方法设疑引入新课，可以创设情景，制造悬念，启发学生直觉思维；还可以承上启下，顺理成章地引入正题，讲解新课。

四、物理问题解决研究的价值

认知心理学家把我们的知识分为陈述性知识和程序性知识两大范畴。对物理学科来说，所谓陈述性知识是指物理学的现象、概念、规律及科学方法等。程序性知识是指为学习物理知识而进行的观察、实验、想象、思维、分析、推理、综合等思维及思维程序、方法等。前者是学习的内容，后者既是学习的方法，又是学习的内容。按认知心理学的观点，程序性知识比陈述性知识更具有概括性和恒定性，具有更广泛的适应性，因此更有价值。这和古人说的“授人以鱼，不如授人以渔”有异曲同工之妙。

五、物理问题教学的一点尝试

教学案例：

“重力”引入新课的过程

提问一、什么叫力？力的作用效果是什么？

提问二、手推铅球，铅球离手后，在空中运动过程受到向前的推力、重力和空气阻力等，这种说法对吗？为什么？

提问三、竖直向上抛出一小球，速度越来越小，这主要是因为小球受到了空气阻力的作用，这种说法对吗？为什么？

抽查学生回答后，板书课题”重力”

“提问一”是为复习以前的力学知识，让学生的思维进入；”提问二”制造悬念，提起了学生思维的兴趣，让学生的大脑动起来，即叫学生“猜测”；”提问三”启发学生直觉思维，把注意力引导到”重力”上来，即让学生在“试错”的基础上有一点“自我肯定”。三个问题前后串联，搭配得当。整个提问讨论过程围绕”力”和”重力”这个中心，没有分散学生对”重力”的注意力，达到了学生对“重力”这一“问题解决”。

总之，物理问题教学的研究对于物理概念的教学、基础知识的传授、解题过程的训练都起到十分重要的作用。