结构不良问题引入初中物理教学的分析与讨论＊

彭 洁 郭怀中

（安徽师范大学物理与电子信息学院，安徽 芜湖 241000）

中学生在学习和生活中会遇到各式各样的问题，这些问题大多属于结构不良问题.目前，学校呈现给学生的问题仍然以结构良好的问题为主，这就使得学校教育和社会实际相脱节，造成大部分学生面对实际情境中的问题时，经常束手无策.随着我国基础教育课程改革的推进，提高学生分析问题和解决问题的能力在当代教育中显得越来越重要.

1 概念的界定

1.1 结构不良问题及其特征

“问题”一词被广泛的运用于教学过程中，但是，“问题”在心理学领域却有着不同的涵义.目前，心理学界对“问题”公认的定义为美国学者纽厄尔（Allen Newell）与西蒙（Herbert A.Simon）的界定，即“问题是这样一种情境，个体想做某件事，但不能即刻知道做这件事所需采取的一系列行动.”［1］从认知心理学的角度，可以把问题分为结构良好问题和结构不良问题.结构良好的问题，是指那些初始状态、目标状态及中间状态都有明确规定的问题.结构不良问题，它的成分是未知的、问题空间的结构不明确.

根据戴维·乔纳森（David H.Jonassen）论述，结构不良问题的主要特征是：问题界定不清晰；目标界定不明确；具有多种解决方法或根本不存在解决方法；具有多种评价解决方法的标准；可操作的变量很少；没有可供参考的原型；不知道哪些概念、规则和原理对形成解决方案是必须的或者不知道如何组织它们；概念、规则、原理三者之间的关系在案例间的应用不一致；对描述或预知大多数案例没有一般性的规则；没有明确的方法确定行动是否恰当；需要学习者表达个人对问题的观点或信念；需要学习者对问题做出评价，并说明理由.［2］

1.2 结构不良问题的理论渊源

建构主义的学习观认为知识是个体建构出来的，是在已有的观念和经验的基础上产生的.新知识是学习者的新经验和已有的知识经验相互作用的结果.建构主义教学观，强调从教师的教转移到学生的学，注重学生自身在学习中的作用.

乔纳森（Jonassen）把知识的获得分为3个阶段，即初级知识的获得、高级知识的获得和专家知识的学习（见图1所示）.初级知识的获得阶段所涉及的主要是结构良好问题，其中包括大量的通过练习和反馈而熟练掌握知识的活动过程.高级知识的获得阶段，学习者开始涉及大量结构不良领域的问题，教学主要以对知识的理解为基础，通过师徒式的引导而进行.专家知识的学习阶段所涉及的问题，更加复杂和丰富，这时，学习者在已有的图式间建立了丰富的联系，因而可以灵活地对问题进行表征.［3］

图1

2 结构不良问题引入物理课堂的重要性

2.1 激发学生的创造性思维

思维是人类的高级认知过程，生活中任何一个问题的解决都需要思维的参与.创造性思维是指以新异、独创的方式解决问题的思维，是人类创造性活动的核心成分，也是现代学校教育应该努力培养的一种思维.［4］结构不良问题的空间结构具有不确定性，它打破了结构良好问题预先设定好的束缚，学生在思考的过程中通过头脑风暴的策略，想出各种不同的方法，从而激发他们的创造性思维.

2.2 培养学生的科学探究能力

探究是指“探索研究”，即努力寻找答案、解决问题.我国《义务教育物理课程标准》指出“科学探究既是学生的学习目标，又是重要的教学方式之一.”问题是探究的源泉，结构良好的问题缺乏探究的可能性，而结构不良问题由于自身的不确定性，可以引发学生探究的欲望，在探究活动中，“让学生经历与科学工作者进行的相似的探究过程，主动获取物理知识，领悟科学探究方法，发展科学探究能力，体验科学探究的乐趣，养成实事求是的科学态度和勇于创新的科学精神.”［5］

2.3 提高学生的问题解决能力

人的成长过程是一个不断发现问题和解决问题的过程，问题解决能力是衡量个体智慧和能力高低的指标之一.目前，教育体制的改革逐步推进，越来越多的人开始注重书本知识与生活实际的联系.传统的教学活动呈现的结构良好的问题，学生只要理解已知条件，掌握概念和定理，就能确定答案.而实际生活中的问题要复杂得多，并不能通过简单的信息提取就能解决.结构不良问题具有问题界定不清晰、目标界定不明确、与真实生活情境相关等特征，在教学过程中适当的提出一些结构不良问题，可以再无形中提高学生解决问题的能力，尤其是提高解决实际问题的能力.

3 结构不良问题引入物理课堂的策略

3.1 引入生活素材

物理教学应该贴近生活实际，使得学生能够把物理知识运用于解决实际问题.但是，在引入实际问题时应注意，不是所有的实际问题都是结构不良问题，也不是所有的结构不良问题都适合中学生解决，这就需要教师精心选择结构不良问题的切入口，适当地穿插结构不良问题.

这里以沪科版8年级物理教科书第10章第1节中的“交流与讨论”栏目为例.教师先通过讲解杠杆平衡条件，然后把学生分组，就生产生活中的杠杆进行调查研究，写出调查报告并在班上进行交流.在学生充分表达了自己的调查后，教师再对杠杆的分类做出总结.把生活素材引入物理教学，符合“从生活走向物理，从物理走向社会”的课程理念，扩大了学生的视野，激发了学生的兴趣.

3.2 转化传统习题

传统的习题与结构不良问题是可以相互转化的.在物理教学过程中引入结构不良问题，并不等于完全抛弃习题教学.教师可以对传统习题进行改编，比如减少问题的初始条件，改变问题的目标状态，使问题的结构变得模糊，此时的习题即转化成结构不良问题了.如果学生对于教师提出的结构不良问题无法独立解决，则教师又可以通过明确问题的结构，把结构不良问题改编成结构良好的习题.

例如，沪科版9年级物理教科书第14章中的“本章练习题”第5题：居民楼的楼道里，夜间只是偶尔有人经过，楼道灯总是亮着造成很大浪费.科研人员利用“光敏”材料制成“光控开关”，它的作用是天黑时自动闭合，天亮时自动断开；利用“声敏”材料制成“声控开关”，它的作用是当有人走动发出声音时自动闭合，无人走动时自动断开.在如图2所示电路中，属于这种楼道灯电路的是

图2

这是一道典型的结构良好的习题.学生凭借生活经验可知，楼道里的灯在天黑并且有声音时灯才会发光.因此，教师可将此题改编为一道结构不良问题，即给学生一个声控开关和光控开关，让他们为自己家的居民楼设计一个楼道灯电路.学生通过独立的思考，可能设计出几种不同的电路图，这时教师及时地分析评价他们的设计，有针对性地引导学生掌握电路设计的方法.通过这种教学策略可以促进学生积极的思考，培养学生分析问题、解决问题的能力.

3.3 组织课堂探究实验

在物理教学中，实验是科学探究的重要方式之一，是培养学生创新能力的重要途径.探究实验所要探究的问题往往是结构不良问题，通过课堂实验教学，发散学生的思维，同时也创造了“自主、合作、探究”的学习氛围.教科书是知识的载体，教师应该深度把握教材中实验探究的内容，挖掘适合学生探究的结构不良问题，组织课堂探究实验.

初中物理关于探究浮力的大小与哪些因素有关的问题，是问题的初始条件和中间状态不明确的结构不良问题.如果教师直接告诉学生浮力的大小与物体所在液体的密度、物体排开液体的体积有关，这一知识点通过讲授的方法并不能很快地被学生理解和掌握，继而影响物理教学的效果.与此相反，在沪科版8年级物理教科书第9章第2节的“实验探究栏目”中，把这一问题以实验探究的形式加以呈现，让学生大胆地提出猜想与假设，然后再通过实验验证，最终得出结论.学生在实验探究的过程中，不仅可以领悟所学的物理知识，同时又能体验到探究学习的乐趣.

4 结语

2011年教育部颁布的《义务教育物理课程标准》中明确提出，要提高学生的科学素养、科学探究的能力，让学生学会用科学的知识和方法去分析问题和解决问题.与此相背离，传统的教育是应试教育，学校呈现给学生的问题几乎是结构良好的问题，这一教学模式培养出来的学生大部分是做题的机器，缺乏创造性思维、问题的解决能力以及科学创新意识，面对实际生活和工作中的结构不良问题时不能灵活应对.由此我们得出：在中学物理教学中，教师应该适当的呈现给学生一些结构不良问题，培养学生解决结构不良问题的能力.

1 陈琦，刘儒德.教育心理学［M］.北京：高等教育出版社，2011：281.

2 Jonassen D H.Instructional design models for wellstructured and ill-structured problem-solving learning outcomes［J］.Educational Technology：Reasearch and Development，1997，45（1）：79－83.

3 冯忠良，伍新春，姚梅林，王建敏著.教育心理学［M］.北京：人民教育出版社，2010：166.

4 卢家楣.心理学与教育［M］.上海：上海教育出版社，2011：115－145.

5 中华人民共和国教育部.全日制义物务教育理课程标准［M］.北京：北京师范大学出版社，2011：8.