浅论物理解题能力的培养

物理学科论文

物理解题能力的培养

高三物理―――刘振博

1

物理学科论文

物理解题能力的培养

摘要：物理解题能力物理知识综合应用能力的直接体现，就现在的高考考查方式看，物理解题能力

也是判断学生物理水平高低的唯一手段。学生能否准确、快速的解题在一定程度上影响着学生的人生规划。本文将从物理解题的认知规律、解题“专家”的与初学者的差别、解题能力的培养方式等方面谈一下对这个问题的理解和认识。

关键词：物理解题能力

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。

一、物理解题的认知规律

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H．A．西蒙在《人类解决问题》一书中指出①，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。

（4）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。

符合问题解决认知理论的相应的解物理习题应包含以下阶段。

（１） 形象化思考――物理解题图景的形成。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。 （２） 物理建模――对物理情景信息进行加工，抽取有效信息与知识体系中的物理模型相印证，建

立准确的物理模型。确定研究解决问题的方向和策略。 （３） 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。 （４） 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，物理过程中状态变化规律。

（５） 具体解答问题。 （６） 对所得结论进行讨论。

二、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．ｙ)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，

2

物理学科论文

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。

三、培养解题专家、功在平时

（一） 在知识教学中要重视程序类知识得教学，解决知识怎么用的问题

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。

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） 注重概念规律间的内在联系的教学，帮助学生形成有层次结构的知识体系。

在概念、规律教学中重视归纳、总结、对比，使学生获得一个个有相互联系的概念和规律。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。

条理化、系统化的有层次的知识结构是提高解题能力的前提和保障。

（三）在解题教学中，既要重视一个个具体的例题解法讲深讲透，更要重视解题普遍思维过程的引导。力求实现“一题多解，多题归一”。

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。

教学中注意引导学生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。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6个阶段就是解题思维规律。在每一个例题的讲解中，有意识的归纳出这六个阶段，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

总之，解题是一个知识综合应用的过程，更是一个思维过程。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。教师应把学生解题能力的培养渗透于物理课堂教学的每一环节，把解题能力的培养作为教学活动的重要指向，在课堂教学中为学生解题能力的发展创造条件。

3