浅论物理解题能力的培养.doc

百度文库专用浅论物理解题能力的培养塘沽区宁车沽学校 张树军摘要：物理教学中有一个重要的活动过程，帮助学生准确、快速的解题。近年来在认知领域对解题的思维过分成四个阶段，物理解题也如此。在常规教学中学生往往因为认知结构影响了解题的质量。另外在解物理中，初学者与“专家”的差别、策略各不相同。在解题教学中也存在着若干问题。培养学生解题能力，必须从打好知识基础、引导思维方式、训练方法入手，才能提高学生的解题能力。关键词：培养 解题能力解题是物理教学活动中的一项重要的内容。通过解物理习题的活动能够培养学生分析问题、解决问题的能力。因此快速、科学的解题技巧对学生正确的解题有着重要的意义。结合我几年的教学实际经验，谈谈我的一些见解：一、近年来对解题的研究关于人是如何解决问题的研究已有近百年的历史，近几十年来随着认知心理学和电子计算机问世，解决问题的研究有了很大的进展，从而促进了学生解物理习题的研究。（一）关于解物理习题程序的研究1纽威尔和HA西蒙在人类解决问题一书中指出，人类解决问题过程分四个阶段。（1）任务环境。识别问题的组成和提出条件。（2）问题空间。认清目标，判别那些与目标有关，为了实现目标必须做什么？（3）作业环境。运用问题所给出的和从记忆中引出的信息去加工材料，向目标前进。这时所采用的智力操作就是作业系统，它的具体行为取决与问题空间的内容和形式。检验调整。在作业系统中要注意每一步操作是否缩短了与目标的距离，若没缩短则要调整操作和重新认识问题空间。相应的解物理习题也有以下阶段。（） 形象化思考。通过读题在脑中形成习题所描述的事件、现象的形象化模型，必要时可绘出简图。（） 状态确定和描述。确定习题的研究对象，确定描写研究对象，确定描写研究对象的物理量及性质。（）建立关系。通过分析确定已知条件、暗含已知条件和习题要求目标间的关系。这种关系一般指状态量间的关系，状态变化规律。（）具体解答问题。（）对所得结论进行讨论。（二）概念掌握和知识结构对解题的影响对概念的曲解会影响解题，曲解的原因有三。1由错误的“常识”导致对概念的曲解。如“常识”认为“压强方向向下”，导致“液体内没有向上压强”的错误认识，会使液体内物体所受压强、压力的分析发生错误。2教学中的概念的讲解和列举突出了局部、片面的情况，从而产生对概念的片面认识。如“两电容器串联，充电后各极板带电量相等”。这一结论是有条件的，即“充电前两电容器均不带电”。但讲课中没有讲清这一条件，当遇到已充电电容器串联而再次充电这类问题时，应用上述结论必然产生错误。3相似概念之间的区别没有建立起来，或模棱两可，会产生由于区别不清而带来的曲解。如压力和压强，标量的正负与矢量的方向等，稍加疏忽就会出错。知识结构对解题的影响。人的知识分两类：一类是图式或框架，图式是知识的单元，其中除知识内容之外，还有知识如何被运用的信息。如物理学中运动学部分，是一个知识单元，它由若干概念和公式组成，这就可以理解为图式。另一类是关于做的知识，称程序。如实验操作的先后顺序，解题的步骤等。一个人顺利解题只具有图式类知识是不够的，还必须具备程序类知识。（三）专家和初学者在解题中的差别及原因。蔡斯和西蒙1973年研究发现专家比初学者解题更快、更准、更好，并不是专家有更强的记忆力，或有超级的认知能力。其差别在于专家有解题经验，头脑里有大量的解题模式。因此，面对一个新问题，通过模式再认，可以迅速作出推理、判断。乍一看这一切进行得很快，象直觉，其实是一种逻辑性技能的自动化。而初学者没有多少经验，无法运用模式再认，其逻辑性技能仅达到认知阶段，最优秀者不超过熟练阶段前期。因此解题时只能一点一点的逼近，那就既慢又容易出错。其次，专家的知识结构好，有图式类知识，也有程序类知识。因此解题时可以直接运用已知条件，立即展开推理。例如已知A、x、y，求C,又知 C=A+B，B=K/L，L=x.y,专家只通过一个大方程C=A+K/(x)即可求出C。而初学者知识结构不完全，他们往往注意未知是什么，一步一步地得出结果，求C，只能先求L，再求B，最后得出C，这不仅费时，而且不易成功。第三，在解决物理问题的策略上，专家一开始就注意所在的问题是什么类型的问题，然后寻找一个能解决它的方程。他所运用的策略是从已知条件前进到目标。如上例求C专家得出C=A+K/(x.y),把A、K、x、y的值代入就可以了。新手则不然，他倾向于从未知数倒推到已知的策略，如上例求C，他从C=A+B出发，找出B=K/L,再找出L=x.y。最后，专家善于利用形象化思考，常在解题开始时画出简图，或者在头脑中形成形象。形象化思考利用视觉形象可以非常容易地发现习题各要素间关系，特别易于发现暗含的关系，为归纳、推理带来方便，有利于发现解题途径。而初学者大多数不知道在解题开始时画出示意简图，个别学生甚至由于绘图错误而把解题引入歧途。由于没有形象化思考，初学者往往注意局部细节，钻牛角尖，使思维凝固，解题不能继续进行下去。（四）解题模式和具体方法研究。我国物理学界对各种解题模式和具体方法研究比较广泛和深入。他们提出的解题模式有量纲法、估算法、排除法、图象法、隔离法、微元法、穷举法、等效法、对称法、临界法、极质法、比例法、换元法等。各种具体的解题方法更是多种多样。二 注重解决学生中存在的问题当前物理解题教学中存在的几个方面的问题（一） 在知识教学中重视图式类知识的教学，忽视程序类知识的教学。许多在教学一线的教师深知，知识是解题的基础，没有良好的知识基础就无法进行解题活动，这无疑是正确的。但对知识包括些什么的认识片面，往往认为知识就是概念和规律及它们间的相互联系。不把程序看成知识，只看成“步骤”。因此，教学过程中强调概念和规律的讲深讲透、理解掌握，而“步骤”除了物理实验课之外，则很少涉及，致使许多学生知识并不差，但习题仍不会解，特别是见到新题，更不知从何下手。（二） 在图式类知识教学中注重一个个概念、规律的讲深讲透，忽视让学生掌握知识结构，形成有层次结构的知识体系。这就是说，教学中不重视归纳、总结，从而无法使学生获得一个有相互联系的一个个概念和规律。虽然学生对每个概念、规律记忆闲熟，理解较深，但解题活动是一个知识综合应用的过程，没有完整的知识体系的认识和掌握是无法进行的。（三） 在解题教学中，只重视一个个具体的例题解法讲深讲透，不重视解题普遍思维过程的引导。教学中教师只注意到一个个题是怎样解出来的，并加以详细讲解，没有在一个更普遍的框架中考察这些具体解题方法，引导学生普遍的解题思维程序。导致学生只会解熟悉的题，一旦遇到陌生的习题，便不知从何下手。有些老师也注意到教学生解题规律，但由于没有一个普遍框架，而只能提些“多审几遍题”、“弄清关键字和词”、“弄清各量间的关系”之类的含糊说法，学生听了之后，仍不知如何操作。三、如何教会学生解题解题是一个知识综合应用的过程，也是一个思维过程。因此，教会学生解题不仅是知识的传授过程，还是一个思维训练过程。不能认为，在知识为主的课程中，只要所传授的知识是科学的，就都能训练好学生的头脑，提高解题能力。应该认识到教会学生解题是一个综合训练，它主要通过以下三个方面的教学活动实现：即打好基础、引导思维，训练方法。（一） 打好基础这主要是指知识学习。当然知识内容的娴熟记忆、透彻理解是十分重要的，但从解题角度看这只是知识学习的一个方面。通过知识的总结和概括，把握知识各单元、各个概念、规律间的联系，使知识在头脑中形成系统的、有层次结构的体系。概括和总结有两种方法：一种是把知识和方法分类排列，便于记忆和发现知识间的联系，这是条理化；另一种是把知识和方法组成有层次的网络，便于把握知识和方法的关键、核心，从相互联系中去掌握和理解，这是系统化。美国教育心理学家奥苏贝尔的“先行组织者”，前苏联教育学者沙塔洛夫“纲要信号图”都是实现知识系统化的网络图。打好基础的第三个方面是选好典型例题，讲解解法。所谓典型就是在解题方面有代表性的习题。在讲解中，一方面侧重例题自身解法，另一方面则要讲清解法在解题模式中的代表性，它所表明的普遍意义是什么。（二） 引导思维解题过程是一个思维过程，教学中引导学生思维有两个方面。一是对解题思维规律的认识和掌握。例如在前面介绍的物理习题的五个阶段就是解题思维规律。在每一个例题的讲解中，有意识的归纳出这五个阶段，使学生逐步认识这一规律，并且在解题中形成有序思维的习惯。第二是解题策略的决策。解题的每一个阶段都有一系列分析、归纳、推理决策。解题专家G.波利亚提出了启发式策略,如在形象化思考和状态确定阶段,典型的策略有：1弄清是否理解了未知、已知和有关条件。2弄清是否理解目标状态、初始状态和允许的操作。3是否有一个简图和图表。4如果你采取的形象化思考不能帮助解决问题，那么可以换一个形象化方式去思考。例如照相机问题就有两种形象化思考方式，一种是类似于实物的形象，另一种是以透镜符号简图画出的光路图。前一种往往不能解决问题，后一种才能解决问题。（三） 训练方法解题方法主要表现在建立关系阶段，这些方法如初学者常用的试探法、以辅助量法、反推法、类推法、归纳法等。这时需要通过例题的讲解和练习，使学生熟练掌握每一种方法使用的操作程序，这是个方法训练过程。为了训练方法，还应进行解题程序的训练，程序如下读 题是否有示意图 否画 出 示 意 图是确 定 研 究 对 象分 析 对 象 受 力 确定运动 状态方向 建立 ，坐标系这一程序有助于建立解题关系。另外，还要利用知识网络图的推理训练。知识网络推理图很容易发现解题中已知、未知、暗含的已知各量间的关系，从而找出解题线路。最后要在解题教学中，注意启发学生解题动机和兴趣。因为有了解题动机并意识到训练的有效性，外部指导才会内化为自己的策略和积极行动。为此在训练中1要不断地让学生获得成功。2指导要具体、可操作，不能笼统。3对差生采取“小步子、低速度、循序渐进”的策略。