解决高中物理的困惑

1、认知结构物理教学的关键论文摘要：物理问题解决涉及大量专门知识的应用。离开了那些相关知识基础，就无法解决物理问题，提高物理解题能力而言，程序性知识和策略性知识的学习与建构是的最为重要的也是最为关键的。就是指的是在解题思维中，从宏观的角度来考虑解题途径的思想方法，在物理习题教学中，应当注意将解决物理问题有效的思维提炼出来，明确地、有意识地教给学生。很多的和我一样的物理老师都有这样的体会，都会听到这样的话：“物理课我听的特别明白，可一做题目什么都不会了。”“物理题目我做的特别多，但一碰到新题，就不知道从什么地方下手。”这样的困惑不是单一的一个学生而是普遍的现象，怎么解决这样的困惑呢？这给了我一个重要

2、的提示：学生听懂物理课与学会物理知识之间存在着很大的差距；如何从根本上提高学生解决这样的困惑我进行了深入的研究，并提出了一点不成熟的建议。一、构建物理知识框架，解决困惑的开始物理知识是解题的基础。物理问题解决涉及大量专门知识的应用。离开了那些相关知识基础，就无法解决物理问题。我们将物理知识分为陈述性知识、程序性知识和策略性知识。陈述性知识也叫描述性知识，主要说明事物“是什么”，以用于区别、辨别事物。程序性知识即操作性知识，是指“怎样做”的知识，是关于解决问题的思维操作过程的知识，即关于如何从已知状态向目标状态转化的知识。策略性知识是关于如何学习和如何思维的知识，即关于如何使用陈述性知识和程序性

3、知识去学习、记忆及解决问题的一般方法和技巧。很多研究表明，在提高物理解题能力而言，程序性知识和策略性知识的学习与建构是的最为重要的也是最为关键的。但是，传统的知识观仅仅把陈述性知识及一小部分的程序性知识看成知识的全部，在一般教师的知识结构中，主要是一些陈述性知识，而程序性知识和策略性知识的比例偏低在物理教材中，陈述性知识处于显性的状态，具有比较严谨的结构，而程序性知识和策略性知识则不然。教师在教学中着重解决“是什么”和“为什么”一类的问题，而对“怎样做”以及“怎样去思考”“怎样去学习”这类问题却很少涉及。其结果，学生只学到些静态的陈述性知识，而缺乏动态的程序性知识和策略性知识，于是出现“能听懂

4、，但不会解题”的问题。为此，教师在教学中应当突出程序性知识和策略性知识的地位，要结合问题解决活动，将平时受到忽视的解决问题的思考方法传授给学生，以促进学生对知识的全面掌握。例如，在教学简谐运动知识时，我们不但要让学生懂得物体做简谐运动时，其受到的回复力F与位移x正比反向的关系，而且应使学生学会判断一个物体是否做简谐运动的方法，即先让振动物体稍偏离平衡位置X，建立回复力F与X的函数关系F（X），如果所建立的函数关系P（X）表明F与x正比反向，则物体的振动就是简谐运动，否则就不是。此外，还应通过多种变式问题的训练，以帮助学生将非标准化的简谐运动问题转化为标准的简谐运动问题。程序性知识和策略性知识虽

5、然是关于解决问题的方法论知识，但它并非局限于习题教学的范畴，因为问题解决并不仅仅是求解物理习题，人们为了实现不可即时达到的目标的一切行为，都可纳入问题解决的范畴。所以，在物理教学的各个微观环节，我们都应当注意挖掘教材内隐的关于方法论知识教育的因素，并逐步向学生传授。例如，在教学“平抛运动”课题时，应当使学生明确，平抛运动是一种变速曲线运动，这种运动比以前学过的匀速直线运动和匀变速直线运动要复杂得多，直接从这种运动的整体入手来建立运动关系式是十分困难的。问题转化是解决问题的实质，复杂的事物是由若干个相对简单的事物组合而成的，学生的学习是一个从简单到复杂的过程，分解的方法可以使复杂的事物转化为简单

6、的事物，从而使面临的问题转化为已经解决过的问题。在这一思想指导下，可将平抛运动分解为学生所熟悉的水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动。通过两个分运动可以获得关于整体运动的有关信息，这就结合陈述性知识的教学传授给学生“问题转化”“分解方法”以及“从简入繁、“化繁为简”等程序性知识和策略性知识。认知结构就是主体头脑里以宏观的角度建立的知识结构。众所周知，知识是解题的基础。但这并不意味着知识的量越多，解决问题的能力就一定越强，学生的解题能力与知识量之间并不存在简单的正比关系，一个人解决问题能力的高低还跟他所掌握的知识的组织形式有关。解题需要提取大脑长时记忆中的有关知识，并将它与问题情境匹配

7、。知识能否迅速顺利被提取出来，与知识的存贮方式直接相关。美国著名数学教育家波利亚说：“货源充足和组织良好的知识仓库是一个解题者重要的资本。”“良好的组织使得所提供的知识易于用上，这甚至可能比知识的广泛更为重要。至少在有些情况下，知识太多可能反而成了累赘，它可能会妨碍解题者去看出一条简单的途径，而良好的组织则有利而无弊把图书馆里的图书或工具箱里的工具布置得很实用对工作是会大有帮助的，然而把你记忆里的知识安放得有条不紊则对你更有帮助，因此也更值得你去关心。”记忆是思维的前提，没有对已有经验知识的牢固记忆，思维将是一句空话。但是，知识可分机械记忆和有意义记忆。知识若不加以良好地组织，只能依靠机械记忆

8、，而机械记忆的知识是很容易被遗忘的。美国著名心理学家杰姆·布鲁诺认为，人类记忆的问题不是贮存而是检索，而检索的关键在于组织，获得的知识如果没有纳入头脑中已有的知识结构，那么迟早会归于遗忘。这就是说，知识只有形成完善的结构，才能被牢固记住，也容易被检索。物理学的知识具有严谨的结构体系，知识之间存在着千丝万缕、纵横交错的内在联系。例如，牛顿第二定律Fma、动能定理FsEk、动量定理Fip是高中力学中三条基本规律，它们分别描写的是力的瞬时作用效果、力对空间的积累效果及力对时间的积累效果。但三条规律中，牛顿第二定律是基础，它们之间有着密切的联系，由牛顿第二定律及运动学公式可以推导出动能定理和

9、动量定理。所以，许多问题既可以用牛顿运动定律求解，也可以用动能定理和动量定理求解。我们经常说对知识要“融会贯通”，就是指学习的知识不应彼此孤立，而应四通八达，纵横相连。不但要了解某一知识“是什么”，更应了解该知识与其他知识之间“有什么联系”。布鲁纳指出：“不论我们选教什么学科，务必使学生理解学科的基本结构。”因为教给学生学科基本结构“可以使学科更容易理解”。美国问题解决研究专家F·瑞夫指出：“人的知识若能按照等级次序组织起来，就可大大增强解题能力。基于以上思想，在物理教学中，教师应该十分注重物理知识之间的联系，具体做法如下：（1）让学生预先知道本章的知识结构在讲解各个知识点之前，先给

10、出一个能够统揽各个知识的结构体系，使学生了解本单元的整体概貌。例如，在教学磁场这章之前，先引导学生将统揽知识体系，即：磁场磁体磁感应强度 磁场力电流的磁场 通电导体在磁场中的运动 带电粒子在匀强磁场中的运动 左手定则安培定则磁现象的电本质磁感线安培力洛伦兹力永磁体的磁场再分别讲授该单元的有关知识。这样可使学生在单元知识的整体背景下认识各个知识，易于了解知识之间的联系。（二）知识的呼应和比较在教学中，应使前行知识与后续知识之间呈现出清晰的基础和延伸关系。例如，在教学匀速圆周运动的周期、频率概念时，应尽量向学生学生指出，我们都可以用周期和频率概念来描述运动变化的快慢；在教学静电场知识时，要善于拿重

11、力场作类比。经常对相似知识加以比较，揭示不同知识之间差异和相似之处。例如，电场和磁场，可用下表进行比较。识按等级次序组织起来。二、解题的固定策略，困惑的关键什么是解题策略呢？就是指的是在解题思维中，从宏观的角度来考虑解题途径的思想方法。在物理解题中，策略、方法、技巧，都是解题的手段，因此都应归属于方法的范畴。但应该注意的是，不论是什么方法都是有层次的，解题策略是最上层次的解题方法。它涉及的是解题的方向、原则、考察的内容以及出题的意图等等方面，是对解题途径的概括性的认识。我国学者对不同学习水平的学生的解题策略做过对比研究。研究表明：中等以上的学生在解题能力上的差异，最主要的不是基本知识的差异，而

12、是解题的思维策略的差异。能力强的学生有较强的策略，能力较弱的学生则缺乏这种策略，且难以学会生成策略。很多时候的教学中，解题策略的教育并未受到应有的重视，它基本上是依靠学生在解题实践中自然地形成的，学生解题策略的获得常常是盲目的，或走了许多弯路才最终领悟的。这种掌握解题策略的进程十分曲折而缓慢。经过实践表明，为学生提供或帮助学生概括出解题策略比他们自然生成的策略效果要好些。因此，在物理习题教学中，应当注意将解决物理问题有效的思维提炼出来，明确地、有意识地教给学生，并适时帮助学生对解题思维过程进行概括、总结，让学生在解题实践中掌握解决问题的各种策略。我在物理解题理论一书看到的物理解题的基本策略有：

13、穷举法；模式识别；以退求进；正难则反；问题转化；数形结合；一般化与特殊化；整体与局部；等等。对于各种解题策略，应当向学生点明它的意义、价值、操作方式、使用条件等。例如，对穷举法，就是问题的若干个可能的答案（或中间状态）加以穷举，并逐一检验，从而确定正确答案的解题策略，它是一种可靠性很大的解题策略。运用穷举法既可以防止解题者在问题涉及的几种可能的假设之间犹豫徘徊，又可避免解题时顾此失彼，以偏概全，使解答严密而完备。穷举法的运用程序是：1根据问题列举一切可能的答案或中间状态；2对各种可能逐一检验；3确认可能的真假，从而去假存真，得出问题的答案。运用条件是：面临的问题存在着若干个可能的答案（或中间状态），但我们暂时又较难直接确定哪一（些）答案能够满足题设条件，且问题涉及的可能的情形和假设的个数不太多。穷举法既用于解题的整体过程，又更多地用于解题的局部环节，如求解某些物理讨论题，就是这种策略思想的体现。讲明策略的意义和价值能提高学生学习和使用策略