（应用心理学专业论文）高中物理解题思维策略探索及应用现状研究.pdf

学位论文独创性声明 y 9 8 1 1 6 s 本人郑重声明： 1 、坚持以“求实、创新”的科学精神从事研究工作。 2 、本论文是我个人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究 成果。 3 、本论文中除引文外，所有实验、数据和有关材料均是真实的。 4 、本论文中除引文和致谢的内容外，不包含其他人或其它机构 已经发表或撰写过的研究成果。 5 、其他同志对本研究所做的贡献均已在论文中作了声明并表示 了谢意。 作者签名：毕蓐盟一 日 期：鲨型。，f 业 学位论文使用授权声明 本人完全了解南京师范大学有关保留、使用学位论文的规定，学 校有权保留学位论文并向国家主管部门或其指定机构送交论文的电 子版和纸质版；有权将学位论文用于非赢利目的的少量复制并允许论 文进入学校图书馆被查阅；有权将学位论文的内容编入有关数据库进 行检索；有权将学位论文的标题和摘要汇编出版。保密的学位论文在 解密后适用本规定。 作者签名：垄绛逍 日期：型三：二! f 坚 摘要 本研究的主要目的是探索高中生解答物理问题的思维策略，在此基础上考察解题思维策 略的运用与物理解题成绩之间的关系，并对高中生解题思维策略运用的现状水平进行评价， 从而为高中物理解题教学提供建议。研究采用口语分析和问卷调查相结合的方法，对南京市 人民中学、金陵中学、南京外国语学校仙林分校及开封市第十中学共四所学校3 3 2 名选学物 理的学生进行了解题思维策略运用的调查研究，得到了如下几个结论： 1 依据访谈和口语分析编制的高中生物理解题行为调查问卷，有较高的信度和效度， 能够对高中生物理解题思维策略的运用水平及策略运用意识强弱进行测评。 2 依据调查分析。共发现了九种策略：类比源激活与调整策略、结果检验策略、深层 挖掘策略、思路反思与扩展策略、物理过程明晰策略、双向推理策略、图解物理关系策略、 解题步骤明晰策略、语言符号转换策略。做进一步的因子分析发现九种策略可以归纳为三类： 类比源激活与调整策略、对问题本身的操作策略、思路反思与扩展策略。 3 物理成绩分别为优、中、差的三类学生，在策略运用水平及策略运用意识的强弱上 存在显著性差异；从得分情况看，成绩优的学生明显高于中等生，中等生又明显高于差生。 反过来讲，这说明策略的运用水平高低对学生的解题成绩有一定程度的预测作用。 4 策略运用现状：从整体上看，高中生物理解题思维策略的运用处于中等偏上的水 平：策略的运用呈现出学校、性别、年级间差异：在具体策略的运用上有的差异显著，有的 差异不显著；策略运用观念现状：从整体上看，高中生解题思维策略运用意识处于中等稍 微偏上：策略运用观念出现学校及性别间差异，但年级间差异不显著。 关键词：认知物理思维策略问题解决 r e s e a r c ho ns e n i o rh i g us c h o o lp h y s i c sl e a r n e r s t h i n k i n gs t r a t e g i e so f p r o b l e m - s o l v i n ga n dt h ep r e s e n t a p p l i c a t i o n s a b s t r a c t t h ec e n t r a lp u r p o s eo ft h i st h e s i si st oe x p l o r es e n i o rh i g hs c h o o lp h y s i c sl e a r n e r s t h i n k i n g s t r a t e g i e si np r o b l e m - s o l v i n g ，a n do i lt h i sf o u n d a t i o n ，s t u d yt h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h el e a r n e r s a p p l i c a t i o no ft h i n k i n gs t a a t e g i a si np r o b l e m s o l v i n ga n dt h e i ra c h i e v e m e n t si np h y s i c s ，a n d f u r t h e re v a l u a t et h ep r e s e n tl e v e lo fp r o b l e m s o l v i n gs t r a t e g i e sa p p l i c a t i o nt os e n i o rh i 【g hs c h o o l p h y s i e ss t u d y , s oa st op r o v i d es u g g e s t i o n sf o rt h et e n c h h i go f p r o b l e m - s o l v i n gs t r a t e g i e si ns e n i o r l l i g hs c h o o lp h y s i c s t h em a i nm e t h o d 3a d o p t e d8 r ev e r b a lp r o t o c o l sa n dq u e s t i o n n a i r e s t h e r e s e a r c h e rs u r v e y st h ea p p l i c a t i o no fp r o b l e m - s o l v i n gt h i n k i n gs t r a t e g i e so f3 3 2s e n i o rs c h o o l p h y s i c sl e a r n e r sf r o mn e n j i n gf o r e i g nl a n g u a g es c h o o l ，n a n j i n gj i n l i n gm i d d l es c h o o l ，n a n j i n g r e n m i nm i d d l es c h o o l ，a n dk a i f e n gn o 1 0m i d d l es c h 0 0 1 t h i sr e s e a r c hd r a w st h ef o l l o w i n g c o n c l u s i o n s 1b a s e do ht h er e s u l t so f t e a c h e r s i n t e r v i e w sa n ds t u d e n t s v e r b a lp r o t o c o l s ，t h eq u e s t i o n n a i r e h a sr e l a t i v e l yh i g hr e l i a b i l i t ya n dv a l i d i t y t h ea p p l i c a t i o nl e v e lo fp r o b l e m - s o l v i n gs t r a t e g yc a n b em e a s u r e da n de v a l u a t e d 2i nt h er e s e a r c h t h e r ea r en i n es t r e t e g i t h e yk r ea n a l o g i c a ls o u r c ea c t i v a t e da n da d j m t e d s t r a t e g y , r e s u l tc h e c k i n gs t r a t e g y , d e e p - - d i g g i n gs t r a t e g y , r e f l e c t i o na n de x t e n s i o no ft h o u g h t s s t r a t e g y , p h y s i c a lp r o c e s sc l a r i f i c a t i o ns t r a t e g y , b i d i r e c t i o n a lr e a s o n i n gs t r a t e g y , i l l u s t r a t i o no f p h y s i c a lp r o c e s sc o n n e c t i o ns t r a t e g y , p r o b l e m - s o l v i n gp r o c e d u r ec l a r i f i c a t i o ns t r a t e g y , l i n g u i s t i c s y m b o ls w i t c h i n gs t r a t e g y t h e s en i n es t r a t e g i e sc a nb ec l a s s i f i e di n t ot h r e ec a t e g o r i e s ：a n a l o g i c a l s o u r c ea c t i v a t e da n da d j u s t e ds t r a t e g y , p r o b l e m - h a n d l i n gs t r a t e g y , a n dr e f l e c t i o na n de x t e n s i o no f t h o u g h t ss t r a t e g y 3t h e r ei ss i g n i f i c a n td i f f e r e n c ea m o n ge x c e l l e n tl e a r n e r s ，a v e r a g el e a r n e r sa n dp o o rl e a r n e r s i nm e i rl e v e la n ds e n s eo fs t r a t e g ya p p l i c 撕o i l t h em a r k ss h o wt h a te x c e l l e n tl e a r n e r s l e v e lo f s t r a t e g ya p p l i c a t i o ni so b v i o l l s l yh i g h e rt h a nt h a to fa v e r a g el e a r n e r sw h i l ep o o rl e a r n e r s l e v e li s t h el o w e s t t l l i sp r o v e st h a tt h el e v e lo fs t r a t e g ya p p l i c a t i o nh a sf o r e c a s t i n gf u n c t i o nf o rl e a r n e r s a c h i e v e m e n ti np h y s i c s 4 p r e s e n tc o n d i t i o no f s e n i o rh i g hs c h o o ll e a r n e r s s t r a t e g ya p p l i c a t i o n ：g e n e r a l l y , i ti sa ta l e v e la b o v et h em e d i u m ；t h e r ea r es i g n i f i c a n td i f f e r e n c e sc o n c e r n i n gs c h o o l s ，g e n d e r sa n dg r a d e s ； i ns p e c i f i cs t r a t e g ya p p l i c a t i o n , s o m ee x h i b i ts i g n i f i c a n td i f f e r e n c ew h i l eo t h e r sd on o t p r e s e n t c o n d i t i o no f s t r a t e g ya p p l i c a t i o ns q 日i s e ：g e n e r a l l y , i ti sa l s oa tal e v e la b o v et h em e d i u m ；t h e r ea l e s i g n i f i c a n td i f f e r e n c e sc o n c e r n i n gs c h o o l sa n dg e n d e r s ，b u tn os i g n i f i c a n td i f f e r e n c ei nr e l a t i o nt o g r a d e s k e yw o r d ：c o g n i t i o n p h y s i c st h i n k i n gs t r a t e g y p r o b l e m s o l v i n g 2 嗣舌 自上世纪6 0 年代，认知心理学兴起以来，问题解决就是认知心理学家关注的一个研究 领域，研究者们从信息加工论的观点出发，探讨了有关问题解决的各个方面的内容。比如对 问题内涵的界定、对问题解决过程的认识、解题思维策略的研究及影响问题解决的各个因素 的探讨等。这其中，问题解决思维策略的研究又是研究者们关注的焦点。 上世纪7 0 年代，以n e w d l s i m o n 为代表的一批认知心理学家热衷于探讨一般领域或 叫知识贫乏领域中问题解决的思维策略( 不需要掌握大量的专门知识就可以尝试着去解决的 问题) 。他们以“河内塔”、“过河”等问题为研究材料，发现了人们在解决这些问题时所运 用的思维策略，如手段一目的分析策略、逆推策略、爬山策略等。他们的开创性研究，在研 究中所采用的口语报告分析、计算机模拟等方法为问题解决思维策略的研究开辟了新的途 径。到了8 0 年代，随着研究的深入，人们发现这些思维策略对于解决知识贫乏领域中的问 题是有价值的，但对于解决专门领域中知识需求高的问题并没有多大的启发意义，因此，众 多的研究者放弃了知识贫乏领域内问题解决思维策略的探索，把自己的研究取向转向了专长 的考察。专长的研究持续了整个8 0 年代，在这将近十年当中，研究的成果发现，在某一专 门领域内，比如数学领域，物理学领域等，专家和新手在解决问题时，无论是知识的储备组 织、问题的表征、推理方向，还是结果的检验与思路反思都存在着差异。到了8 0 年代末， 研究的结果虽然使人们看到了，某一领域内的专家在解决问题时是怎样表现的，新手又是怎 样表现的，但并没有具体阐明新手该如何学习才能成为某一领域中的专家，新手该运用哪些 思维策略和怎样运用这些策略才能提高问题解决效率，最终能像专家一样解决问题。进入 9 0 年代，问题解决思维策略的研究又重新引起了人们的兴趣，但新的研究已不同于早期的 研究，出现了新的趋势：( 1 ) 研究特定学科领域内问题解决的思维策略；( 2 ) 探讨问题解决 过程中各个阶段的解题思维策略；( 3 ) 以拥有知识为前提，探讨解题者在解决问题的过程中 提取和运用已有知识的策略；( 4 ) 研究解题思维策略训练对解题者解题水平提高的影响。总 的来讲，问题解决思维策略的研究趋势是在继承已有研究成果的基础上，研究更加深入，更 注重思维策略研究的实用价值和可训练性。 9 0 年代以后，学校学科领域中问题解决思维策略的研究蓬勃发展，在某一学科领域内， 研究者们探讨了问题解决过程的各个环节上，有利于成功解题的思维策略，这一时期的研究 取得了许多富有价值的成果，这些成果的发表和运用对于学生的学习、学科问题解决教学等 都有着深刻的启发意义。但是，综合已有研究也可以发现已有研究的不足：( 1 ) 受早期问题 解决思维策略研究的影响，研究者仍试图探讨跨学科的问题解决思维策略，这样以来，得到 的问题解决思维策略与具体学科结合不够紧密，对于具体学科的问题解决教学来讲，它们的 可训练性不强：( 2 ) 己进行的学校学科领域内的问题解决思维策略研究，只涉及到少数学科， 部分年龄段的学生；对于高中阶段各学科，学生解题思维策略的研究还相对比较少见。( 3 ) 已有研究大多是以实验的方式进行的，所选择的问题材料和实验的情景都是严格控制的。这 样得到的结论是不是会有别于自然条件下学生解题的思维策略应用则研究较少，另外，实验 法只能针对少数学生，无法对学生解题思维策略应用的实际水平进行大规模的测量和评价。 综上所述，已有的研究成果为后续的研究奠定了基础，同时已有研究存在的不足也为新 的研究提供了课题，本研究以高中生为研究对象，采用口语分析、访谈和问卷调查相结合的 方法探讨了高中生在解答物理问题时所采用的思维策略，并对解题思维策略的运用与解题成 绩之问的关系，以及解题思维策略的运用现状进行了研究。经过数据整理与分析，本研究得 出了如下几个结论： 1 依据访谈和口语分析编制的高中生物理解题行为调查问卷，有较高的信度和效度， 能够对高中生物理解题思维策略的运用水平及策略运用意识强弱进行测评。 2 依据调查分析，共发现了九种解题思维策略：类比源问题激活与调整策略、结果检 验策略、深层挖掘策略、思路反思与扩展策略、物理过程明晰策略、双向推理策略、图解物 理关系策略、解题步骤明晰策略、语言符号转换策略。做进一步的因子分析发现九种解题思 维策略可以归纳为三类：类比源激活与调整策略、对问题本身的操作策略、思路反思与扩展 策略。 3 物理成绩分别为优、中、差的三类学生，在思维策略运用水平及思维策略运用意识 强弱上存在显著性差异，从得分情况看，成绩优的学生明显高于中等生，中等生又明显高于 差生。反过来讲，这说明物理解题思维策略的运用水平对学生的解题成绩有一定程度的预测 作用。 4 解题思维策略运用的现状特征：从整体上看，高中生物理解题思维策略的运用处 于中等偏上的水平；策略的运用呈现出学校、性别、年级间差异：在具体策略的运用上有的 差异显著，有的差异不显著。解题思维策略运用观念的现状特征：从整体上看，高中生解 题思维策略运用观念意识水平处于中等稍微偏上；策略运用观念出现学校及性别间差异，但 年级间差异不显著。 研究结论若能运用于高中物理解题教学，必将体现出它的实际价值，根据研究的结果 对高中物理解题教学提出如下几点建议： l 就物理问题解决来讲，教师和学生对问题解决的思维策略都有一定程度的重视。但 是访谈与调查结果发现，如果排除学生解题思维策略运用水平的自发发展及高估的影响以 后，整体上来看解题思维策略运用的水平还是比较低的，本研究认为，如果教师在解题教学 中能足够重视解题思维策略的运用的训练，必将在适当练习的基础上真正提高学生解题的实 际能力及对解题过程的自我监控能力。 2 本研究还发现，高中生在类比源激活与调整策略、思路的反思和扩展策略、解题步骤 明晰策略上的运用水平较低，这些策略的运用在很大程度上影响着问题的成功解决和学生解 题能力的提高，因此，在物理解题教学过程，这些策略的训练更应该引起教师和学生的重视。 4 1 问题提出 1 1 对问题解决思维策略研究发展历程的思考 当人们解决某一问题的时候，他运用了怎样的思维策略呢? 这最早可以追溯到上世纪初 桑代克提出的“试误说”和苛勒提出的“顿悟说”。“试误说”认为人们在解决问题时运用的 策略是尝试错误；“顿悟说”认为人解决问题的过程是一个表征顿悟的过程。这两种学说的 提出无疑掀起了人们对问题解决思维策略研究的兴趣，但它们的提出毕竟是建立在动物实验 基础上的，对于拥有发达智慧的人来说，它们的适用性究竟有多大昵? 人们对此提出了疑问。 2 0 世纪6 0 年代，认知心理学成为心理学发展的主流，从信息加工论的角度解释问题解决的 过程和探讨问题解决思维策略成了一个新的研究方向。 1 1 1 跨领域问题解决思维策略探索阶段 2 0 世纪7 0 年代，问题解决思维策略的研究基本上沿袭了实验心理学的传统，研究者研 究的目的是探索适合于各个领域的通用问题解决思维策略，因此，研究者将主要精力集中在 知识含量低的任务上( 比如河内塔问题、过河问题等，解决这些问题不需要解题者掌握大量 专门知识) 。通过研究，提出了一些跨领域的问题解决思维策略，如手段一目的分析策略、 逆推策略、爬山策略等。同时研究还得出结论：当人们利用某一策略时，可以促进记忆内容 的提取；儿童随着年龄的增长，更善于使用某些策略；专家善于使用手段目的分析策略，所 以解决问题更加高效。 1 1 2 对跨领域问题解决思维策略提出挑战阶段 六七十年代的研究成果，使心理学家一度认为，问题解决者不善于解决问题是因为缺乏 搜索问题空间的良好策略，他们既不知道怎样使用手段一目的分析策略来限定搜索范围，又 不懂得怎样运用类比推理这样的策略来拓宽搜索范围，然而，2 0 世纪7 0 年代末，人们注意 到跨领域问题解决思维策略的提出是建立在知识含量低的问题解决研究基础上的，这些策略 的运用对于解决各专门领域内，知识含量高的问题并没有多大的启发意义。比如c h i 等人 ( 1 9 8 1 ) 研究了专家与新手在表征和归类物理问题方面上的差异，研究得出结论，专家能如 此容易地解决问题，并不是因为使用了手段一目的分析策略，而是因为专家具有丰富而有组 织的关于问题的知识( 类似于问题图式) ，表征问题更加容易，于是他认为人们如何表征问 题有赖于一个人所拥有相关领域知识的多少及组织情况，而不是一般思维策略的运用。k l a h r ( 1 9 8 5 ) 也用实验证明了学前儿童在问题解决过程中也会使用逆推策略；b r o w n ，k a l e & e c h o l s ( 1 9 8 6 ) 以魔神、复活节小兔和农夫三个问题为材料，研究了学前儿童对这三个问题的 解决状况，在研究中他把幼儿随机安排到三个组中，这三个组分别是控制组、回忆组和目标 结构提示组，研究结果证明学前儿童在解决问题的过程中，已经具有了运用类比推理策略的 能力- 。类似的研究成果对问胚解决思维策略的研究提出了挑战。 8 0 年代，随着专家一新手研究范式的兴起，越来越多的研究者放弃了跨领域问题解决 思维策略的探索，开始将自己的研究转向专长问题的考察。众多的研究揭示了在某一领域内 专家和新手在解决问题时的区别。1 9 8 8 年，c h i ，g l a s e r & f a r r 在他们的文章中总结了专家 在解决问题时，区别于新手的七个关键特征：o 专家主要在其从事的领域内表现出色；o 专 家能够在其所从事的领域内知觉大量有意义的模型；o 专家的反应敏捷，专家能更快地操纵 该领域技能，能更快更好地解决问题；o 专家表现出非凡的短时记忆和长时记忆能力；o 在 专业领域内洞察和表征问题时，专家比新手处在更高的水平上，新手的问题表征往往停留在 表面水平上；o 专家把更多的时间用于分析问题的质的方面；专家具有高度的自控能力2 。 可以说整个8 0 年代，认知心理学家对专长问题的研究倾注了大量的热情，专长研究掩 盖了人们对解题思维策略的探索，整个解题思维策略的研究处于低潮阶段。 1 1 3 问题解决思维策略研究的再度兴起 8 0 年代的专长研究揭示某一领域专家在解决该领域问题时是怎样表现的，同时揭示了 拥有专长知识对于解决特定领域内问题的熏要性。但人们发现这一时期的研究并没有具体阐 明在某一特定领域内，从哪些方面，该怎样训练新手才能迅速提高新手的问题解决能力，最 终能够像专家一样高效地解决问题。进入9 0 年代，问题解决思维策略的研究又重新引起了 人们的兴趣。但新的研究已不同于早期的研究，出现了新的趋势：( 1 ) 研究特定学科领域内 问题解决的思维策略；( 2 ) 探讨问题解决过程中各个阶段的解题思维策略；( 3 ) 以拥有知识 为前提，探讨解题者在解决问题的过程中提取和运用已有知识的策略；( 4 ) 研究解题思维策 略训练对解题者解题水平提高的影响。比如m o h a nc h i n n a p p a n m i c h e ljl a w s o m ( 1 9 9 6 ) 研究了数学领域内解题思维策略的训练与解题成绩提高之间的关系；我国的张庆林、张大均、 刘电芝等人研究了小学生和初中生在解决数学问题时所表现出来的思维策略及思维策略训 练与解题成绩提高之间的关系；吴鑫德等研究了高中生在解决化学问题时的思维策略及策略 训练与提高学生解题能力之间的关系。 总的来讲，问题解决思维策略的研究趋势是在继承已有研究成果的基础上，研究更加深 入，更注重思维策略研究的实用价值和可训练性。本研究顺应这一研究趋势，并在这些研究 的启发下，试图探讨一下高中生在解决物理问题时表现出的思维策略，并试图探讨思维策略 的运用现状及其与学生解题成绩之间的关系。 1 吴庆麟，认知教学心理学 ，上海科学技术出版杜：2 0 0 - 2 1 1 2 s l a n r o b e r t s o n 著，张奇译：问题解决心理学：2 4 4 ，中国轻工业出版杜( 2 0 0 4 年版) 6 1 2 对学科领域内问题解决思维策略研究必要性争论的思考 “策略”一词的提出最初源自于古希腊语，最初的含义为“计谋”，现代认知心理学是 从信息加工论的角度来考察问题解决的，那么已有的研究是怎样从信息加工论的角度来界定 问题解决思维策略的呢? 不同的研究者给出了不同的回答。梁宁建( 2 0 0 3 ) 认为问题解决思 维策略是指一个人在行动之前，行为之中所进行的某种心理活动或问题解决的计划3 。 b j o r k l u n d dj ( 1 9 9 0 ) 认为从过程的角度看，问题解决思维策略是一种目标指向的程序，影响 后续的认知操作；s t r u b egf 1 9 8 9 ) 认为从知识背景的角度看，问题解决思维策略构成一种知 识，一种特殊的程序性知识。 在学科领域内，单独探讨问题解决的思维策略有没有必要性，长期的争论中，人们形成 了有必要和没有必要两种相反的观点。仔细分析可以发现引起争论的原因大概有两个方面： 原因之一：对学习策略、解题策略、解题技巧的理解不同。持解题思维策略的探讨没有 必要观点的人认为这三个概念是一回事，学习策略和解题技巧的研究已经包含了解题策略的 研究。持反方观点的人认为三个概念虽有共同之处但也有着本质的区别：首先，内涵不同。 学习策略是指学习者为了提高学习效率与学习效果而有目的、有意识制定的关于整个学习过 程的复杂方案，它不仅包括具体的认知方法，还包括学习者对学习过程的调控行为，知识的 获得与组织规则等。比如m c k e a c h i e ( 1 9 9 0 ) 根据学习策略涵盖的成分，将学习策略划分为 认知策略、元认知策略、资源管理策略三个构成部分，每一部分又包括若干具体成分4 。解 题策略是指解题者在整个解题的过程中，为了提高解题的效率和准确性，而有意识采用的一 般思维规则和调控整个解题过程的行为手段。从其构成成分上来看，它应该包括问题空间表 征策略、解题方案构建策略、反思总结策略、过程监控策略。解题技巧是指在解答学科领域 内某一类型问题时，采用的较为具体的方法。其次，作用的范围不同。学习策略的作用范围 是最大的，它涉及到学习者在整个学习过程，有利于提高学习效率的规则方法，学习策略可 以在不同的学科领域间迁移使用；解题策略研究考察的范围是解题者的整个解题过程，它的 研究重点是具体学科领域内能促进问题顺利解决的一般思维规则，某一学科领域内的解题思 维策略在该学科领域内具有普遍性和通用性，但并不一定适合于其它的学科领域；解题技巧 只作用于具体学科领域内某一类问题的解决，它虽然有助于高效解决问题，但通用性和可迁 移性较差。 原因之二：解题思维策略有没有训练的必要。有人认为解题思维策略没有专门向学生传 授的必要，因为随着解题练习的不断增加。学生会自发的掌握解题规律，解题的不成功是因 为物理概念、原理等知识的掌握不丰富或不够牢固造成的；持反方观点的人认为物理知识的 掌握只是为成功解题提供了一个基础条件，在实际的解题过程中，怎么样提取这些知识则是 一个思维策略运用的问题，解题思维策略虽然有一个自然归纳的过程，但是完全依靠自然的 归纳就显得十分被动，不利于迅速提高学生的问题解决能力，若能积极地开展研究，把特定 3 梁宁建当代认知心理学上海教育出版社，上海，2 0 0 3 ，2 8 4 4 陈琦，刘儒德当代教育心理学 ，北京师范大学出版社，北京1 9 9 7 7 学科问题解决的特有思维策略总结出来，并结合必要的练习对学生进行专门的训练，不仅能 提高问题解决的成功率，而且能在较短的时间内提高学生的问题解决能力。 本研究认为解题思维策略与学习策略、解题技巧有着本质的区别，它有自己特定的研究 范围和研究价值。在学校学科领域，结合具体学科对解题思维策略的研究不是有没有必要的 问题，而是应该深入开展的问题，研究的过程中，既要注意到学科的特殊性，也有考虑到学 生的年龄特点。 1 3 对解题思维策略进行研究的实践意义思考 面对名目繁多的各种考试，为了取得好成绩，题海战术已经被学生和老师认可，成为一 种广泛的提高学生解题能力的教学策略。但事实上，从认知心理学的角度来看，题海战术过 分强调技能的培养而未把精力放在如何利用基础技能来促进学生能力发展上，或者说“题海 战术”并不注意培养学生把已有的技能“迁移到”新的问题上、新的情景中去的能力，却很 看重学生已经解过的各种习题在学生头脑中所留下的“痕迹”对解决类似问题的重要性，这 样让学生尽量多做题并机械模仿套用，势必会加重学生的学习负担，而且也不利于学生解题 能力的真正提高，在不加重学生的学习负担的情况下，如何来提高学生的问题解决能力，保 证解题成功率的提高呢? 本研究认为在学科教学过程，唯有结合具体学科，探讨某一学科领 域内一般的问题解决策略，并引导学生在解题过程中自觉地运用这些策略，才能解决这个矛 盾。正是基于实践的思考，本研究结合高中物理学科，试图概括高中生在解决物理问题中所 表现出来的一般思维策略，以期为高中物理解题教学提供启示。 2 国内外研究综述 2 1 学校学科领域问题解决思维策略研究现状概述 2 1 1 研究方法现状概述 问题解决研究的历史表明，每次研究成果的出现都与研究方法的不断创新和拓展有关， 所以问题解决策略的研究也不例外，鉴于研究方法在问题解决策略研究中的地位和作用，有 必要对问题解决思维策略的研究方法做以概述。 口语记录分析技术：口语记录分析技术是由德国心理学家n u n c k c r 于1 9 4 5 年首创，后 来n e w e n s i m o n 把其运用于问题解决的研究。这种方法为研究人的内在思维过程提供了 一条有效途径，所以很快就成为问题解决研究的核心方法。 这种方法运用于问题解决思维策略的研究就是让解题者以口头言语的形式把其解题的 思维过程报告出来，然后分析解题者在解题过程中表现出来的策略。e r i c s s o n & s i m o n ( 1 9 9 3 ) 对口语记录分析技术进行了总结，他们认为口语记录分析技术有三种言语表述的内容：第一 8 种是简单地让被试大声说出内心“正在说”的话语，称之为直接言语表达，这种内容言语表 述方式不会影响正常问题解决的速率和解题的步骤顺序：第二种是口语报告涉及到短时记忆 内容的重新编码，这种方式会加重短时记忆的认知负荷，所以会影响到解题的速率，这一点 被k a p l a n d s i m o n ( 1 9 9 0 ) 的实验证明；第三种是在口语报告过程中要求被试对所进行的操 作进行推理和解释，a h l u m - h e a t h & d i v e s t a ( 1 9 8 6 ) 用实验证明这种方式不仅会影响解题的速 率，而且会打断解题的步骤顺序。所以研究者在研究中，多采用第一、二种方式5 。 国内学者倾向于把口语记录分析技术分为出声思考和事后报告两种类型，出声思考是让 解题者在解题的同时报告出其解题的思维过程，这种方式能够直接获取被试解题中的思维信 息，但因为操作时，被试要一边解题一边报告，这样它会增加工作记忆的负担；事后报告法 要求解题者在解题后立即报告其解题的思维过程，这种方式虽然可以较好的减轻工作记忆负 担，但毕竟是回忆的过程，不可避免地会发生解题者的组织加工现象，这样报告的思维过程 很可能与实际的解题过程有差别。 口语记录分析技术除了如实记录解题者的言语报告以外，记录内容分析也是很重要的， 口语记录的内容不能直接反映出解题者解题时的策略运用，需要分析者进行分析做出合理推 论才能确定。早期的分析是人工方式进行的，后来d a w a t e t m a n 等人设计了口语记录分析 软件，只要输入口语记录，计算机能进行自动分析。 计算机呈现与模拟技术：人解决问题的思维过程和计算机处理信息的过程有着某些类似 性，因此，计算机在问题解决的研究中也得到了广泛的应用。计算机运用于问题解决思维策 略的研究主要有两个方面的用途：第一，可以利用计算机来呈现问题并记录解题者的反应过 程，我国学者梁宁建( 2 0 0 2 ) 在研究中学生问题解决思维策略的基本特征时采用了计算机呈 现与记录技术，他根据中学生解决问题的过程顺序设计了一个实验的计算机程序，程序界面 显示为题目呈现区、变量呈现区( 由被试选择首先想到的变量) ，输入解题规则区、图形区 等6 ；第二，用计算机来模拟来检验人工口语分析结果的适用性，人工口语记录分析技术得 到的问题解决策略是由研究者的推论而得到的，推理是否符合逻辑，可以按照得到的结论编 制计算机程序，若计算机程序能够运行并能有效的解决问题，那么证明推论是合理的。 计算机呈现与模拟技术的运用开辟了问题解决思维策略研究的新途径，它能客观记录和 反应解题者解题的思维过程，但是计算机程序的建立是以人工口语记录分析技术为基础的， 严格来说，它是口语记录分析技术在技术手段上的突破，但毕竟人解决问题的过程及解题中 所使用的策略是复杂的，显然，在问题解决的研究中只使用计算机呈现与模拟技术是不行的。 调查技术：在问题解决思维策略的研究中，调查技术也是普遍采用的方法，它是通过以 口头或书面的形式向被调查者提出问题，从而主动搜集有关被调查者问题解决思维策略掌握 及运用情况方面的资料。调查技术可以分为自然调查和问卷调查两种类型，运用自然调查法 5 ( 英) s l a n r o b e a t s o m ，张奇译，问题解决心理学 ：1 4 一1 6 ，中国轻工业出版社，2 0 0 4 6 粱宁建、俞海运、邹玉梅、周佳树、明笼，中学生问题解决策略的基本特征研究，心理科学，2 0 0 2 ( 1 ) 1 0 一1 3 。 9 来研究问题解决思维策略，是通过个体观察、教师学生访谈、文献综述等来收集学生解题的 特征信息，据此分析解题策略掌握的一般情况。问卷调查法是指在问题解决思维策略研究的 过程中。以严格设计的问题或表格作为书面测试材料，然后大面积发放来搜集资料和数据的 方法。 自然调查法和问卷调查法虽有区别但并不是分离的。自然调查法是开放的，得到的资料 可以对解题者的解题状况进行丰富的描述，可以发现非预期的情况，但与问卷调查法相比， 自然调查法比较费时且结果不便于统计处理，所以它往往作为问卷调查法使用的前期工作， 或者其他研究方法的辅助手段。 总的来说调查技术易于操作，而且调查结果更接近于学生的现实学习活动，结果也便于 统计处理，因此，一直以来，它都是问题解决研究的重要方法。 2 1 2 问题解决思维程序研究现状概述 学校学科领域，问题解决思维策略的研究是建立在对问题解决思维程序的各个阶段划分 和理解基础上的，问题解决的思维程序可以划分为几个阶段，各阶段之间的联系是什么? 研 究者们也相继提出了不少理论见解。比如杜威的五步说( 1 9 1 0 ) 、波利亚的四步说、伍滋的 六步说等，这些学说对于理解问题解决的思维程序提供了理论指导，但这些学说的提出是针 对于所有人们的问题解决而言的，所以显得笼统而不够深入。 z e l a z o ( 1 9 9 9 ) 对问题解决的思维程序进行了深入分析，提出了一个问题解决的框架模 型：在框架模型当中，他把问题解决的思维过程划分为时问上和功能上不同的几个阶段：问 题表征阶段、解题计划制定阶段、执行拟定计划阶段、解题过程的评价阶段。其中执行计划 阶段又包括意向形成和推理规则使用两个子步骤，解题过程评价阶段又包括错误觉察和错误 修正两个子步骤7 。 z e l a z o 的问题解决框架模型比较清晰的说明了问题解决的各个阶段及这些阶段之间的 相互联系，对研究学校学科领域内问题解决的思维策略有着指导意义，但是也必须看到他提 出问题解决框架模型的初衷并不是为了研究闯题解决的思维策略，而是为了解释执行功能， 所以他在提出问题解决的框架模型时并未考虑学生解题的思维程序的特殊性，学科领域内， 学生解题的过程不仅仅是解决一个问题，更重要的是要考虑到学生解题过程是一个知识巩固 和学习的过程。因此，直接把z e l a z o 的问题解决框架模型运用于学生解题思维策略的研究 还不妥当的。根据研究的需要，结合z e l a z o 的问题解决框架模型，把学生解题的思维程序 修改完善如下： 7z e l a z o p d ，c a t e r a tr e z n i c k j s 。f r y e d ，e a r l y d e v e l o p m e n t o f e x e c u t i v e f i m c t i o n ：a p r o b l e m s o l v i n g f r a m e w o r k ，r e n e wo f g c n c r a lp s y c h o l o g y ，1 9 9 9 1 ( 2 ) ：1 9 8 - - 2 2 6 1 0 图1 学生解题思维程序框架 2 1 3 问题表征策略研究现状概述 问题表征是学生解题的首要环节，它说明问题在头脑中是如何呈现、如何表现出来的。 表征对于问题的解决是非常重要的，g r e e n o & h a l l ( 1 9 9 7 ) 研究表明正确的表征可以提高问 题解决的能力，学生可利用表征寻求问题解决方案和执行方案。我国学者傅小兰( 1 9 9 5 ) 以 实验的方法研究了3 4 名大学生的问题表征对于问题解决结果的影响，实验证明正确的问题 表征是解决问题的必要前提，在错误的或者不完整的问题空间中进行搜索不可能求得问题的 正确解。 w e r t h e i m e r ( 1 9 8 5 ) 指出一个适宜的问题表征应该具备三个条件：( 1 ) 表征与问题的真 实结构相对应；( 2 ) 表征中的各个问题成分被适当的结合在一起；( 3 ) 表征结合了问题解决 者的知识，对同一个问题的表征可以有两个或两个以上的问题表征方式8 。傅小兰研究认为 学生在解题的过程中，导致问题表征出错的因素有：信息遗漏( 未能将问题的有关信息全部 提取出来) ；信息误解( 对某些问题信息做了错误的分析和理解) ；隐喻干扰( 问题信息中潜 在的歧义性使解题者困惑) 。 学生在解题中使用了哪些问题表征策略? m a r i am o n t e s s o r i ( 1 9 9 7 ) 研究了数学学科领 域学生解决问题的表征策略运用，他发现学生在解决数学问题时采用的策略有直译转换策略 和心理模型策略两种类型。直译转换策略是指学生在解答数学应用题时，首先从题目中选取 数字，然后对数字进行加工，强调的是量的推理，即运算过程；问题模型策略是指当学生面 对要解决的应用题时，首先试图理解问题情景，强调的是质的推理，即理解问题中各条件之 间的相互关系。m a y e r ( 1 9 9 4 ) 把数学应用题的解决分为转换、整合、计划、执行四个环节， 他认为两种策略最本质区别在于第二个环节，即整合环节。直译转换策略在整合阶段表现为 8 w e r t h e i m e r m a ，g e s t a l t 州t i v e o nc o m p u t e rs i m u l a t i o n s i f c o g n i t i v e p r o c e s s e s ，c o m p u t e r s i n h u m a n b c i l a v i o r ，1 9 8 5 ( 1 ) ：1 9 3 3 1 1 阅读每一句话，寻找关键词和数据，然后删除不必要的信息，使表征所含信息量减至最少。 问题模型策略在整合阶段主要表现为以客体为中心建构心理模型，每读完一句话就决定它是 否指向于心理表征中已经存在的物体或新物体。 问题的适宜表征固然受制于问题本身的特点与相关领域知识的掌握程度。但也有不少研 究证明适宜表征的形成也与学生解题时使用的策略有关，成功的解题者倾向于使用问题模型 策略，不良的解题者更倾向于使用直译转化策略。另外，问题模型策略的训练有助于提高学 生的解题成绩，j i t e n d r a 等人( 1 9 9 9 ) 研究了1 3 1 4 岁学习障碍儿童在经过问题模型训练 后解应用题成绩的提高状况。研究中，他们把被试分为控制组和实验组两组，其中控制组被 试直接接受应用题测试，实验组先接受表征的问题模型策略运用训练，然后再进行测试，结 果发现实验组的被试的解题成绩有显著提高，并且超过了同年龄正常儿童的平均水平9 。2 0 0 2 年他们进行了进一步的实验，彳导出了同样的结论。 表征策略的运用对形成适宜的问题表征是重要的，概括已有的对问题表征策略的研究， 不难看出，学校学科领域中的问题解决表征策略研究还不够深入和广泛，已有研究只涉及到 少数学科和部分年龄段的学生，由于学科不同问题表征策略就有区别，甚至同一学科在不同 的学龄阶段也会有差别，因此，结合具体学科和学龄阶段开展问题表征策略的研究还有很大 空间。 2 1 4 解题方案生成策略研究现状概述 学科领域内，当学生遇到一个新的要解决的问题时，首先对问题所描述的问题情境进行 表征，接下来进入解题方案的构建与执行阶段。学生是怎样建构解题方案的? 多数研究者认 为学生建构解题方案的过程是一个类比推理的过程，包含两个相互联系的环节，一个是长时 记忆中类比源的寻找，另一个是类比源解题思路的整合与修正。 2 1 4 i 长时记忆中类比源的寻找。 在学生解题的类比推理研究中