在物理教学中培养学生问题解决能力的策略

□王文莲，李 海

( 1.山西大同大学大同师范分校,山西 大同 037039;2.山西大同大学物理与电子科学学院,山西 大同 037009)

素质教育的核心在于创新，创新的核心在于思维，思维的核心在于问题。创新思维总是在问题的发现、解决过程中产生，教学的最终目的是使学生能独立自主地解决各类问题。在美国、加拿大、英国、法国、日本等国家的课程标准中都提出培养学生的问题解决能力，在教材的文本形式中有问题解决原则和问题解决主题等内容。问题解决能力的培养是物理教学的重要目标之一，我国物理新课标中明确要求学生应具有“分析解决问题的能力”。因此，有必要深入探讨物理教学中如何培养学生的问题解决能力。

一、物理问题解决能力的内涵

问题解决(Problem Solving)一般是指，由一定的情境引起，按照一定的目标，应用一定的认知操作或技能活动，使问题得以解决的过程。作为一种思维活动，问题解决具有两个显著特点：目标性。问题解决是有明确的目标，无目标的空想不是问题解决。过程性。问题解决是问题解决者对其已有的知识进行一系列的认知、加工并获得问题情境答案的过程。同时，它也是一个产生新的学习的过程，即获得了某些新知识或解决问题的一般方法。据此，物理问题解决是指面临一个具有一定新意的物理问题,力图从原有的认知结构中去寻找有关的概念、规律、方法、策略，尝试在问题的目标和条件之间寻找联系来解决这一问题的一个心理过程。

二、 物理教学中问题解决能力培养策略

1.加强学生元认知能力的培养。元认知是一个人对自己的学习、记忆或思维活动的知识和控制，即对认知的知识和监控调节。元认知是构成智力的最重要成分，其发展可提高学生的学习能力，促进学生思维品质的发展。元认知包括：元认知知识、元认知体验、元认知监控。三者相互作用，相互联系，其中元认知监控是元认知中的核心成分，它是学习成功的关键。元认知的特点是突出“怎样思考”,即特别强调有目的的思考，它可以促进探索、发现问题解决的途径，“教会学生学习和思维”。物理教学的最终目的不是为了解决一个具体问题，而是通过问题解决，激发学生思维，丰富学生的元认知知识，改善其知识结构，提高其解决问题的能力。首先，提高元认知学习的意识性。在物理教学中，教师应该向学生展示自己如何解决物理问题的过程、寻找有效解题的方法和策略，将教师思维过程的自我监控，自我调节展现给学生，让学生体会教师元认知发挥作用的过程，提高学生元认知学习的意识。其次，培养学生元认知学习能力。在问题解决教学中，充分调动学生学习的主动性和积极性，让学生独立的思考分析问题，在学生思路遇到障碍时，给予思路的指导和点拨，教会学生如何运用物理概念知识或规律来支配、控制、调节自己的分析过程，从而形成一种有效的元认知调控策略，对问题解决过程进行监控调节，使学生学会应用所学策略在新的物理情境下达到正向迁移，高效的解决问题。

2.对物理问题进行多重表征。解决物理问题是一种比较复杂的认知活动，需要学生在新情境中推广、应用物理知识，需要自己构想认知策略，需要较为复杂的逻辑判断和推理。多数实际物理问题具有结构不良的特征，常见的有以下几种情况：来源于学习者从真实情境中自己提出的比较复杂的问题；需要解决者自己识别或创造解决条件的问题；目标未知，子目标确定困难的问题；解决方案受条件和目标的多方面限制，需要创造性活动的问题；可能没有被一致认可的答案的问题。简言之，结构不良物理问题，就是物理学习中存在的对于学习者来说结构不够明确，或涉及知识比较广泛，或解决途径不够固定，或答案可能不唯一的复杂问题。显然，这正是教师所关注的培养学生创新思维和创造能力的问题。结构不良物理问题的基本特征是它的多维性，问题有多个侧面，可以从不同的侧面实现对问题的认识，而每一个从单一侧面进行的认识都是不完整的。因此，解决结构不良物理问题应该采用多重表征的教学策略。表征是问题解决过程中的一个极其重要的环节，问题表征方式和问题表征程度是问题解决能否成功的决定性因素。采用多重表征教学策略，就是不满足于从单一方面入手所确定的目标或获得的正确解释，还要有足够的耐心从其他侧面去建立新的目标，寻找另外的答案或对已有答案加以证明。

案例：汽车上的物理知识。对这一案例要想获得比较全面的认识，可以从力学角度、热学角度、光学角度、电学角度、声学角度、健康与环境保护角度、研究性学习等不同侧面进行多重表征。如从力学角度表征：为什么使用安全气囊比较安全？为什么高速行车时，车祸容易发生伤亡？为什么汽车爬坡时要调为低速？为什么坐客车的后部座位比较颠？为什么在行进的车上喝水容易被呛？

3.培养学生“提出问题”的能力。培养学生提出问题的能力，是促进个体认识发展的重要途径。正如爱因斯坦所说:“提出一个问题往往比解决一个问题更重要”。

首先，在物理课堂中，精心设置问题情境，激发和培养学生的问题意识。创新始于问题的发现，而发现问题又源于强烈的问题意识。教学内容的处理应具有探索性、发展性、新异性、趣味性。课堂教学中给予学生充分思考的时间，教师要善于营造平等和谐的教学氛围，鼓励学生提出自己的疑问。例如，在学习万有引力定律后，可以播放神舟六号录像资料。让学生根据剪辑的影片片段提出自己感兴趣的问题。课堂气氛会变得热闹，很多同学会热情高涨地表达自己的想法，提出如下不同的问题：宇航员看到的天空还是蓝色的吗？在太空中宇航员如何与同伴交流？如何饮食生活？宇航员如何行走？宇航员是否受地球引力作用？宇航服为什么会防宇宙射线的辐射？返回舱为什么会成为一团红色的火球？火球的速度为什么慢了下来？为什么点燃反推火箭发动机？还需测定哪些量，能求出飞船离开地面得高度? 神舟五号、神舟六号、神舟七号有何不同? 了解我国航天事业的发展历程及世界各国的航天事业的发展情况。许多问题学生可以利用所学的知识自己解决，还有一些问题超出了所学的知识范畴，学生可以自己上网查搜集资料解决。这样，通过问题激活课堂气氛，利用课堂激活学生的思维，使学生带着问题和对科学探究的好奇走出课堂。其次，引导学生在物理实验中提出问题。通过演示实验或分组实验创设情景，引导学生观察、比较，积极思考，鼓励学生从多角度发现问题，提出问题。例如，进行“自感”教学时，演示通电自感(图1)和断电自感(图2)现象。学生通过观察演示，就会对这个问

题产生强烈的兴趣，并且很自然地产生疑问： 开关S接通时，灯泡2立刻正常发光，而灯泡1确是逐渐亮起来的，为什么？把开关S断开时，会发生什么现象？如果以很快的频率反复打开、闭合开关，会出现什么现 象？当开关断开的瞬间，与线圈并联的灯泡没有立即熄灭，反而会很亮的闪一下，为什么？灯泡闪亮一下，表明在开关断开这一瞬间，灯泡两端的电压比原来大。为什么？线圈本身并不是电源，它又是如何提供高电压的？开关断开，电源已不再给灯泡提供电。灯还闪亮, 这些能量是哪里来的？

总之，物理课堂教学要让学生掌握获取新知识的方法和技能，增强其解决问题的能力。从多变的事物中发现问题，用科学的思维方法解决问题。

图1 通电自感实验

图2 断电自感实验

参考文献：

[1]李帧.问题解决的心理机制及其教学意义[J].教师教育研究，2005，(5).

[2]梁宁建.当代认知心理学[M].上海：上海教育出版社，2003.

[3]郭丽暄.论数学问题解决能力的培养[J].宁德师范专科学校学报，2005，(17).