物理问题解决中“思维策略自我提示卡”的应用，本文主要内容关键词为：思维论文,物理论文,策略论文,提示论文,自我论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
物理问题解决是学生学好物理学科的一项十分重要的实践活动。物理问题解决思维程序上的共同规律性和物理问题解决心理活动所具有的共同特征，为我们教会学生在物理问题解决过程中应用“思维策略自我提示卡”提供了理论基础。
一、问题解决前的自我提问——明确问题、拟定计划
要解决问题，首先要明确问题。读题与审题是明确问题的过程。读题，就是对问题的文字和附图反复阅读，以发现问题表达的字面意义；审题，就是审察问题的条件和目标，通过先粗后细，由整体到局部、再回到整体，先对问题全貌有一个粗糙的认识，然后再细致考察各个细节，最后对问题整体建立起一幅比较清晰的物理图景（即经过简化和纯化之后的物理对象，在一定的规则联系下按照一定的时间顺序和空间联系，在研究者头脑中形成的静态或动态形象）。读题与审题的过程就是对问题信息的发现、辨认、转译过程，它是学生有目的、有计划的知觉活动，并伴有思维的积极参与。下述问题清单有助于学生判定自己是否仔细、深入地分析了题意，是否明确问题本质所在直至头脑中形成一个清晰的问题解决计划。
1.需要解决的问题是什么——是一个结构良好问题，还是一个开放性问题？是否需要自己去寻找问题或建构问题？已知什么、要求什么？已知的是具体数据（是否国际单位制）还是字母已知量？隐含的条件是什么？缺少的条件是否是非必要的？是否有信息多余？
2.研究对象如何选取——是选取一个物体、一个微元还是一个系统（整体）作为研究对象？
3.物理过程怎样确定——是选取一个过程还是几个过程？是全过程还是一个微元过程？
4.以前解题经验有无利用价值——过去解决过这类问题吗？是否见过相同的问题而形式稍有不同？是否知道一个与眼前问题类似但更简单、更熟悉的问题？
5.能否构造出待求问题的物理情景——能画出一张图来说明问题或表征问题吗？例如：物体受力图、受力分解图、物体运动过程示意图、气体状态变化过程图、电路图、光路图、实验设计流程图等。能否引入（假设）适当的符号例如物体的质量m、斜面的倾角等来帮助自己分析？能否选择出相关的物理概念、规律、方法及同类型问题的解决经验来解决问题？
在问题解决前的读题、审题环节，建构物理问题图景十分重要。它通常要经历模式再认、合理想像、科学抽象、形象化思考等几个阶段，其中物理模型（对这些研究对象的简化和纯化便形成了物理模型，它可以是研究物体的，如质点、轻杆、理想气体、体验电荷、薄透镜等；也可以是关于研究过程的，如匀变速直线运动、绝热膨胀、恒定电流、连续介质作用等；还可以是关于制约条件的，如光滑平面、缓慢移动等）的建构更为关键。此外，还要教育学生不要急于猜测问题的解决方向，更不要盲目解题，利用认知结构中原有的问题结构图式虽然有助于识别问题，但一定要注意问题新的方面。
二、问题解决中的自我提问——模式选择、逻辑推理
从物理问题解决的全过程看，读题与审题阶段为问题解决确立了问题起点和目标，物理图景的建构为问题解决提供了背景框架，但它们仍然仅仅是问题解决的准备阶段。教学实践表明，制定解题计划亦即寻找物理问题的解决思路才是问题解决的中心环节，也是学生感到最为困难的一步。为解决这一困惑，教师可引导学生思考以下问题。
1.是否充分利用了已知条件——在问题解决中是否充分利用了题目给的已知条件？是否深刻挖掘出问题隐含的其他条件？是否大胆地虚设一些最后结果不必要但中间过程必须的物理量？
2.选择和启用合适问题图式——应用联想搜索策略解决问题实质上是利用原有的问题解决经验、选择和启用合适的（相应或相近）问题图式以解决较为常规、较为熟悉的问题，它基于问题的相似性，其应用是以一定数量的问题结构图式为前提，它需要解决问题经验的长期积累（天生的智力不能代替知识的积累，经验是没有任何东西可以替代的（注：[美]G.R.安德森，杨清等译.认知心理学，吉林教育出版社，1989））。
3.灵活且坚毅地进行双向推理——逻辑推理的应用实质上是在已有知识和未知知识之间建立关联。实际问题解决中最好采用双向推理：利用顺向思维推理能知道更多的供选择使用的已知条件；使用逆向思维推理能更加明确思维的方向；而双向推理则结合了两方面的优势，它使起始状态和目标状态相互逼近。
4.学会克服思维定势障碍——当某些知识结构较之其他知识更容易为人想起时，就会发生定势效应。这些知识如果是问题解决的步骤或是问题解决所必须的，它就会促进问题的解决；如果不是必须的，就会阻碍问题的解决。因此，在实施问题解决中必须学会放弃不合适的想法，并努力尝试其他新方法。
5.思考问题解决的每一步——我已经做了什么？正在做什么？将要做什么？能否清楚地看出每一步骤的正确性？能否清楚地证明每一步骤的正确性？
物理问题解决过程是一个信息加工过程，这些作息来自两方面，一是来自问题本身，指通过读题和审题而获得的关于问题的条件和目标等方面的信息；二是来自大脑的长时记忆，这类信息包括物理事实、概念、规律、原理、方法和一定类型的物理问题结构。物理问题解决过程就是解题者为实现问题的目标状态而对题目信息进行充实、加工、增殖的过程，是问题本身的信息和解题者的原有认知结构相互作用的过程。学生可根据问题解决的信息加工机制和一般问题的解决过程分析来选择和制定物理问题解决计划。而确立物理问题的解决思路有两种基本策略——双向推理策略（顺向推理法、逆向反推法、双向逼近法）（注：刘电芝.学习策略（八）.学科教育，1997.8）和联想搜索策略（联想法、相似思考法、提取类比物法）。在实际确立物理问题解决思路和制定问题解决计划的过程中，双向推理策略和联想搜索策略共同起作用；问题解决的一般策略与物理问题解决的学科专门方法也是紧密结合的，它们在物理问题解决过程中都发挥着特别重要的作用。
物理问题解决思路的确立只是对问题的求解提出了一种假设，计划能否顺利实现还需要具体的实施，求解则是展开解题思路、构思解题步骤、实施数学运算的过程，也是对原来问题解决方案是否切实可行的检验、修正、补充、完善或重新制定新方案的过程。为此，在问题求解过程中，要明确研究的对象；要寻找解题的依据；要建立有关的方程，然后按照建立方程的逻辑顺序给出简明、扼要的处理；要考虑方程是否合乎实际情况、方程的数目是否足够；要及时整合各推理步骤中所提取的公式以缩小问题的范围；要随时检验整个推理思路的有效性并努力寻找可能的其它推理步骤和发现问题中隐含的其它条件。
三、问题解决后的自我提问——回顾反思、总结提高
回顾与反思是物理解题过程中的最后一环，也是极为重要但又是学生相对容易忽视和疏漏的一环。解题的目的不只是为了获得答案，而且要从中学到新的东西，促进认知结构的结构化、条件化、策略化的组织程度，因此，解答物理问题必须做到“举一反三”，发展能力。要达到这一目的，就要重视解题后的回顾与反思，因为只有通过回顾与反思才能使学生从具体的问题解决中概括出普遍适用的条件化、策略化知识。在物理解题中，应当回顾和反思以下问题。
1.回忆自己问题解决的结果和过程，找出错处，明确正确的解题思路和方法——自己在哪些地方走了弯路？什么地方是思维的关键？这种关键在什么条件下可以运用于其它什么类型的问题？力图概括出条件化和策略化的问题解决思路。
2.分析解题过程中出现错误的原因，提出改进措施，防止以后类似问题再次发生——对问题中所涉及的专业知识是否理解？问题解决的依据是科学原理、直觉经验还是胡乱猜测？是否缺乏一定数量的问题结构图式以识别问题？在问题的表征方面是否还不够具体化等。
3.思考还有没有更简单、更好的问题解决办法，或思考变换问题条件将如何影响问题的解决——在问题解决中自己的思路是否混乱？在实施问题解决计划过程中是否能灵活放弃无效的思路？是否能坚持虽不太明确但却是正确的思路？在与他人比较和讨论中，能否确定最好、也是最简单的问题解决方法？
4.反思自己是否通过问题解决学到了新的东西，与问题有关的认知结构是否得到了改善——能否把这结果或方法用于其他的问题？知识的条件化组织程度如何？问题解决方法的策略化水平如何？是否别人一说就明白、就是自己想不到等。这是反思总结过程最为核心的内容，也是应用反思总结策略的终极目标。
回顾与反思也是学生常常感到困难的一个步骤，因为它涉及到学生的自我意识水平和有无自我评估的习惯。一个好教师应懂得并传授给学生下述看法：没有任何问题可以解决得十全十美，总剩下一些工作要做，而经过充分的探讨和钻研，我们总能提高自己对这个解答的理解水平（注：[美]G.波利亚著.阎育苏译.怎样解题.科学出版社，1982）。事实上，任何复杂的物理问题解决，都应伴随两种评价：对结果的评价和对过程的评价。从上述物理问题解决过程的分析可看出，对问题解决的回顾与总结（结果评价）是在物理问题解决之后，贯穿于物理问题解决过程始终；而养成学生自我评估的习惯是促进学生主动发展的一个重要方面。
四、问题解决书写的自我提问——清楚正确、表达规范
规范化解题特别重要，它不仅能使学生在考试中获得好成绩，也体现了对内容和形式相互关系的正确把握。更为重要的是，问题解决的规范化表述有利于学生自己把握主次分明、规范有序的解题思想，分析自己在问题解决中的所得与所失及其原因，理解问题的本质，进一步优化自己的认知结构。
规范化解题主要体现在思想方法的规范化、解题过程的规范化、物理语言和书写的规范化等三方面。物理语言和书写的规范化是前两者规范化的具体展现，例如要写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤等。实践表明，为使学生的解题合乎规范化要求，除了要求学生首先在思想上重视，教师要进行规范化示范、指导外，教会学生应用下面的自我提问清单是一条十分有效的途径。
1.指明研究对象、研究状态和研究过程了吗（如取××为研究对象或对××物体、在A点、从A点到B点的过程等）？
2.明确物理根据或解题方法了吗（如根据物体的平衡条件F×合=0、根据法拉第电磁感应定律E=BLv、根据爱因斯坦质能方程E=mc2等）？
3.合乎规范地画出图示了吗（如是否按比例、虚实等规定进行画图，是否标清楚字母，是否有角标，是否与文字说明相一致）？
4.规定了正方向（对矢量规律、力矩）、选取了参考点或参考平面（例如标量电势、势能等）了吗？
5.主要方程式标号（并对齐）、主要的运算过程（例如联立①、②、③式等）说明了吗？是否合乎规范地进行代数运算了（字母、代入、结果三步）？
6.计算结果合理吗？计算结果有实际意义吗？有效位数和科学计数法规范吗？结果有单位吗？
7.对某些解的取舍理由充足吗？指明结果中出现的正、负号（表示大小还是方向）的意义了吗？
8.最后的结论明确告诉别人了吗？问题是否可以变为开放性问题或者变得更开放？是否需要对各种情况加以讨论和总结？……
当然，物理问题解决的规范化表达同其他智慧技能和认知策略的学习一样，不仅需要教师在具体的教学活动中给予学生适当的帮助和指导，更需要学生自身进行适量的物理问题解决实践——通过具体物理问题解决过程中的自我提示、自我发问、自我回答、自我评价和自我反思，将这一认知策略从外在的要求变成内在自觉的行动，进而养成习惯，并达到自动化的水平（注：张建伟.基于问题解决的知识建构.教育研究，2000.10）。
需要说明的是，为使学生能更有效地应用“思维策略自我提示卡”帮助自己解决问题，使他们初步了解物理问题一般解决过程的知识是十分有益的。一方面，“思维策略自我提示卡”本身就是“读题与审题、理解与建构、解题计划制定、解题计划实施、回顾与反思”等物理问题解决活动连续思维序列的具体体现，另一方面，也正是借助“思维策略自我提示卡”的帮助才能使学生实现对物理问题解决结果与解决全过程的概括性反省与调控，并通过具体问题的解决活动概括出普遍适用的结构化、条件化、策略化知识，进而使原有认知结构得到改善，元认知水平得到提高，独立解决物理问题的能力得到进一步发展。
本文为2003—2006年中国教育学会物理教学专业委员会立项课题《高中物理开放问题教学的实践研究》初步研究成果之一。