論解決物理問題的思維模型的構(gòu)建

摘 要：學(xué)生在利用物理知識解決問題時經(jīng)常感到無從下手，主要是因?yàn)闆]有建立科學(xué)的思考解決問題的模型。本文從吉爾福特的三維結(jié)構(gòu)理論入手，探索得出了解決物理問題的規(guī)律。

關(guān)鍵詞：解決問題 思維模型 三維結(jié)構(gòu)理論

一、問題的提出

所謂解決問題是指“由一定的情景引起，按照一定的目標(biāo)，應(yīng)用各種認(rèn)知活動、技能等，經(jīng)過一系列的思維操作，使問題得以解決的過程”。按照這一定義，物理問題的解決即利用已有的物理學(xué)知識，根據(jù)問題的情景及已知條件，經(jīng)過一系列的思維過程，得到答案的過程。

在物理教學(xué)中，教師會經(jīng)常遇到這樣一些學(xué)生：他們雖然對物理基礎(chǔ)知識掌握得很好，但在處理問題時，則會濫用公式，錯誤百出。究其原因，是因?yàn)樗麄儧]有掌握解決物理問題的方法，沒有建立解決物理問題的思維模型。他們不是根據(jù)問題的情景、特點(diǎn)和已知條件去選擇合適的規(guī)律、方法，而是根據(jù)在大腦中閃現(xiàn)的規(guī)律去迎合問題中的條件。怎樣才能使這些學(xué)生擺脫物理書一看就懂，課一聽就明白，題一做就錯，考試一考就砸的困境呢？筆者認(rèn)為建立科學(xué)的思維模型是幫助他們學(xué)會解決物理問題的最有效的方法。因?yàn)閮?yōu)秀的思維模型可以引導(dǎo)學(xué)生循序漸進(jìn)，從原來的“無從下手”轉(zhuǎn)變?yōu)椤坝姓驴裳保瑢﹂_拓處理問題的思路有著出奇制勝的作用。

二、理論依據(jù)

美國心理學(xué)家吉爾福特建立了一個關(guān)于智力結(jié)構(gòu)三緯度立體模型，即內(nèi)容、操作和產(chǎn)品。本文所研究的解決問題的思維模型屬于這個理論的操作范疇。所謂操作是指由各種刺激引起的心智活動方式，亦即解決問題的心理過程，包括5種因素：1、 認(rèn)知（C）：對刺激物的發(fā)現(xiàn)、了解和識別的能力以及發(fā)明的能力。2、 記憶（M）：保持信息的能力。3、 發(fā)散思維（D）：對刺激物作出的多樣性的反應(yīng)，或者說以不同的思維方式求得新的答案，它反映了人的創(chuàng)造能力。4、 聚斂思維（N）：用惟一的或“最好的”答案對刺激物作出反應(yīng)，即得出一個正確答案的能力。5、 評價（E）：依據(jù)已有標(biāo)準(zhǔn)對信息作出判斷，或者說是批評、鑒賞能力。不論是學(xué)生或教師，也不論是新手或?qū)＜遥诮鉀Q問題時，總要經(jīng)過一系列這樣的操作活動，而操作活動總是受思維支配的，解題過程思維的目的性、連貫性對解決問題起主導(dǎo)作用。在解題的思維過程中，不僅有獲取信息的過程——認(rèn)知過程，也有知識的重現(xiàn)和應(yīng)用，解題策略及程序的選擇和應(yīng)用——發(fā)散和聚斂，還應(yīng)當(dāng)有解決問題后對整個思維過程的總結(jié)和認(rèn)識——評價。所以，解決問題的操作過程，是知識的應(yīng)用與方法的選擇相統(tǒng)一的過程，是可以存在固定思維模式的過程。

三、解決物理問題的思維模型的構(gòu)建

按照吉爾福特的理論，結(jié)合物理問題的實(shí)際特點(diǎn)，筆者將不同的物理問題的操作過程設(shè)計了同樣的思維模型，認(rèn)知——審查——初步判斷——認(rèn)真分析——解答——檢驗(yàn)評價。簡化總結(jié)為六步走，即讀、審、斷、析、解、驗(yàn)。

(一) 讀，即通讀全題，屬于認(rèn)知階段。這是獲得已知條件的過程，是后面五步的基礎(chǔ)。讀的過程要求一字不落，通讀全題，標(biāo)出涉及幾個物體有哪些重要的狀態(tài)、物理量、過程等已知條件，它們各有什么特點(diǎn)，或在演草紙上寫出各物體在各點(diǎn)、各時刻、各狀態(tài)的已知條件。讀題能力差，不善于獨(dú)立提取信息，對題目所提供的各種信息分不清主次，抓不住其主要意圖，使各種信息處在平等的地位上，正是解決問題時出錯的主要原因。因此讀的過程必須是精讀而非泛讀，即逐字閱讀。如果貪快就會漏掉一些關(guān)鍵詞，因?yàn)樽x的過程就是構(gòu)建物理情境的過程，所以在必要時可重復(fù)讀一到兩遍。教育家蘇霍姆林斯基說過：“不要靠補(bǔ)課，也不要靠沒完沒了的‘拉一把’，而要靠閱讀、閱讀、再閱讀，——正是這一點(diǎn)在學(xué)習(xí)困難的學(xué)生的腦力勞動中起決定性的作用。”

(二) 審，即審查各已知條件的特點(diǎn)、用途及各物理量之間可能存在的關(guān)系，理出隱含條件，排除干擾因素。一道物理題往往需要通過使用已有的一個或多個規(guī)律來解決，而與題目中各個已知條件相關(guān)的定理規(guī)律也可能有多個。在審的過程中，不僅要求能把問題的大概意思作簡單的復(fù)述，而且要把問題盡可能轉(zhuǎn)化為物理模型。要利用已知與未知、要求與條件、目的與方法及其相互關(guān)系，以及題目中的關(guān)鍵詞語，再現(xiàn)與題目相關(guān)的知識。

(三) 斷，即在審的基礎(chǔ)上做出初步判斷，可稱之為“第一感覺”。在審的基礎(chǔ)上初步判斷屬于哪部分知識，該用哪些公式定理去解決。這個初步判斷允許出錯，因?yàn)閷W(xué)生的知識結(jié)構(gòu)水平、知識熟練程度欠缺，他們在大范圍內(nèi)篩選可用知識時存在困難，知識選擇尚處于嘗試階段，所以缺乏頓悟的能力。當(dāng)學(xué)生抓不住問題實(shí)質(zhì)時，嘗試錯誤是不可避免的，正因如此才必須要進(jìn)入下一步。

(四) 析，即認(rèn)真分析題目的各已知條件、所描述的物理過程、狀態(tài)的特點(diǎn)，這是發(fā)散過程和聚斂過程的統(tǒng)一。在此過程中，可以把題目劃分為若干部分，或者把題目描述的物理過程劃分成幾個簡單的過程，或者從題目描述的內(nèi)容中劃分出一些方面或特點(diǎn)，分別理解它們。然后，可以借助于受力圖、函數(shù)圖、運(yùn)動過程草圖、電路圖、光路圖、示意圖等圖像綜合分析物理過程，找到題目中所描述的物理過程的關(guān)鍵點(diǎn)（狀態(tài)），即關(guān)鍵過程的具體特點(diǎn)，進(jìn)一步把這些新信息與已經(jīng)學(xué)過的知識聯(lián)系起來進(jìn)行分析，并從自己的知識庫中查找此過程、狀態(tài)所遵循適用的規(guī)律。最后按照題目描述的物理情景，在頭腦中重新構(gòu)建一個比較完整的物理模型。

(五) 解，即解答過程。這是前四步的最終目的。此過程要把自己對問題的分析思路、解決方法清楚規(guī)范地反映在答題紙上。除了必須的公式定理等方程外，一定要有適當(dāng)?shù)奈淖终f明。必不可少的內(nèi)容應(yīng)包括“對……（研究對象）”，“在……（某一點(diǎn)或某一過程）”，“因?yàn)椤l件）”，“有……（物理規(guī)律）”。解答過程中還應(yīng)注意輔助性語言——各種圖像的應(yīng)用，因?yàn)閳D像與文字?jǐn)⑹鱿啾雀庇^明了。

(六) 驗(yàn)，即檢驗(yàn)自己分析解決問題的過程，屬于評價階段。很多學(xué)生題目做完就一放了之，尤其是答案正確時。實(shí)際上，無論分析問題最終得到的答案是正確還是錯誤，檢驗(yàn)評價自己的思維過程都是至關(guān)重要的，尤其是在平時的訓(xùn)練中。做對了，可以總結(jié)經(jīng)驗(yàn)：哪些條件引導(dǎo)自己建立了正確的物理模型，我為什么這樣思考；做錯了，可以獲得更多的經(jīng)驗(yàn)：是哪些條件引導(dǎo)自己犯了錯誤，為什么我沒有按正確的思路走，我該吸取什么教訓(xùn)。以審視的眼光評價自己的思維過程可以在很多方面有很大收獲，因?yàn)槠綍r的訓(xùn)練不是為了做出幾道題，而是為了更好地掌握知識，學(xué)會抓住主要矛盾分析問題。

四、結(jié)論及構(gòu)建過程中可能存在的問題

思維模型是思維過程中各種事件發(fā)生的先后順序，對學(xué)生怎么處理問題提供了一個思路，一種有效的方法，因此并不會限制他們思維的開闊性、發(fā)散性。學(xué)生在這一思維模型的引導(dǎo)下，逐漸掌握了物理問題的分析方法，遇到問題不再覺得無從下手，解決了怎么“想”的問題，分析的思路也逐步清晰起來。參與試驗(yàn)的學(xué)生均有不同程度的提高。但學(xué)生畢竟是一個個有思想的個體，很容易受到一些主觀和客觀因素的影響。如有時存在惰性和盲目追求速度，遇到問題有時會想當(dāng)然。為了避免學(xué)生受其他因素的影響，可以設(shè)計專門的作業(yè)紙。

例如：物理作業(yè)紙

班級_____學(xué)號_____姓名_____題號_____

參考文獻(xiàn)：

［１］ 彭聃齡.普通心理學(xué)（修訂版）.北京師范大學(xué)出版社，2004.3第3版.