結構不良問題引入初中物理教學的分析與討論＊

彭 潔 郭懷中

（安徽師范大學物理與電子信息學院，安徽 蕪湖 241000）

中學生在學習和生活中會遇到各式各樣的問題，這些問題大多屬于結構不良問題.目前，學校呈現給學生的問題仍然以結構良好的問題為主，這就使得學校教育和社會實際相脫節，造成大部分學生面對實際情境中的問題時，經常束手無策.隨著我國基礎教育課程改革的推進，提高學生分析問題和解決問題的能力在當代教育中顯得越來越重要.

1 概念的界定

1.1 結構不良問題及其特征

“問題”一詞被廣泛的運用于教學過程中，但是，“問題”在心理學領域卻有著不同的涵義.目前，心理學界對“問題”公認的定義為美國學者紐厄爾（Allen Newell）與西蒙（Herbert A.Simon）的界定，即“問題是這樣一種情境，個體想做某件事，但不能即刻知道做這件事所需采取的一系列行動.”［1］從認知心理學的角度，可以把問題分為結構良好問題和結構不良問題.結構良好的問題，是指那些初始狀態、目標狀態及中間狀態都有明確規定的問題.結構不良問題，它的成分是未知的、問題空間的結構不明確.

根據戴維·喬納森（David H.Jonassen）論述，結構不良問題的主要特征是：問題界定不清晰；目標界定不明確；具有多種解決方法或根本不存在解決方法；具有多種評價解決方法的標準；可操作的變量很少；沒有可供參考的原型；不知道哪些概念、規則和原理對形成解決方案是必須的或者不知道如何組織它們；概念、規則、原理三者之間的關系在案例間的應用不一致；對描述或預知大多數案例沒有一般性的規則；沒有明確的方法確定行動是否恰當；需要學習者表達個人對問題的觀點或信念；需要學習者對問題做出評價，并說明理由.［2］

1.2 結構不良問題的理論淵源

建構主義的學習觀認為知識是個體建構出來的，是在已有的觀念和經驗的基礎上產生的.新知識是學習者的新經驗和已有的知識經驗相互作用的結果.建構主義教學觀，強調從教師的教轉移到學生的學，注重學生自身在學習中的作用.

喬納森（Jonassen）把知識的獲得分為3個階段，即初級知識的獲得、高級知識的獲得和專家知識的學習（見圖1所示）.初級知識的獲得階段所涉及的主要是結構良好問題，其中包括大量的通過練習和反饋而熟練掌握知識的活動過程.高級知識的獲得階段，學習者開始涉及大量結構不良領域的問題，教學主要以對知識的理解為基礎，通過師徒式的引導而進行.專家知識的學習階段所涉及的問題，更加復雜和豐富，這時，學習者在已有的圖式間建立了豐富的聯系，因而可以靈活地對問題進行表征.［3］

圖1

2 結構不良問題引入物理課堂的重要性

2.1 激發學生的創造性思維

思維是人類的高級認知過程，生活中任何一個問題的解決都需要思維的參與.創造性思維是指以新異、獨創的方式解決問題的思維，是人類創造性活動的核心成分，也是現代學校教育應該努力培養的一種思維.［4］結構不良問題的空間結構具有不確定性，它打破了結構良好問題預先設定好的束縛，學生在思考的過程中通過頭腦風暴的策略，想出各種不同的方法，從而激發他們的創造性思維.

2.2 培養學生的科學探究能力

探究是指“探索研究”，即努力尋找答案、解決問題.我國《義務教育物理課程標準》指出“科學探究既是學生的學習目標，又是重要的教學方式之一.”問題是探究的源泉，結構良好的問題缺乏探究的可能性，而結構不良問題由于自身的不確定性，可以引發學生探究的欲望，在探究活動中，“讓學生經歷與科學工作者進行的相似的探究過程，主動獲取物理知識，領悟科學探究方法，發展科學探究能力，體驗科學探究的樂趣，養成實事求是的科學態度和勇于創新的科學精神.”［5］

2.3 提高學生的問題解決能力

人的成長過程是一個不斷發現問題和解決問題的過程，問題解決能力是衡量個體智慧和能力高低的指標之一.目前，教育體制的改革逐步推進，越來越多的人開始注重書本知識與生活實際的聯系.傳統的教學活動呈現的結構良好的問題，學生只要理解已知條件，掌握概念和定理，就能確定答案.而實際生活中的問題要復雜得多，并不能通過簡單的信息提取就能解決.結構不良問題具有問題界定不清晰、目標界定不明確、與真實生活情境相關等特征，在教學過程中適當的提出一些結構不良問題，可以再無形中提高學生解決問題的能力，尤其是提高解決實際問題的能力.

3 結構不良問題引入物理課堂的策略

3.1 引入生活素材

物理教學應該貼近生活實際，使得學生能夠把物理知識運用于解決實際問題.但是，在引入實際問題時應注意，不是所有的實際問題都是結構不良問題，也不是所有的結構不良問題都適合中學生解決，這就需要教師精心選擇結構不良問題的切入口，適當地穿插結構不良問題.

這里以滬科版8年級物理教科書第10章第1節中的“交流與討論”欄目為例.教師先通過講解杠桿平衡條件，然后把學生分組，就生產生活中的杠桿進行調查研究，寫出調查報告并在班上進行交流.在學生充分表達了自己的調查后，教師再對杠桿的分類做出總結.把生活素材引入物理教學，符合“從生活走向物理，從物理走向社會”的課程理念，擴大了學生的視野，激發了學生的興趣.

3.2 轉化傳統習題

傳統的習題與結構不良問題是可以相互轉化的.在物理教學過程中引入結構不良問題，并不等于完全拋棄習題教學.教師可以對傳統習題進行改編，比如減少問題的初始條件，改變問題的目標狀態，使問題的結構變得模糊，此時的習題即轉化成結構不良問題了.如果學生對于教師提出的結構不良問題無法獨立解決，則教師又可以通過明確問題的結構，把結構不良問題改編成結構良好的習題.

例如，滬科版9年級物理教科書第14章中的“本章練習題”第5題：居民樓的樓道里，夜間只是偶爾有人經過，樓道燈總是亮著造成很大浪費.科研人員利用“光敏”材料制成“光控開關”，它的作用是天黑時自動閉合，天亮時自動斷開；利用“聲敏”材料制成“聲控開關”，它的作用是當有人走動發出聲音時自動閉合，無人走動時自動斷開.在如圖2所示電路中，屬于這種樓道燈電路的是

圖2

這是一道典型的結構良好的習題.學生憑借生活經驗可知，樓道里的燈在天黑并且有聲音時燈才會發光.因此，教師可將此題改編為一道結構不良問題，即給學生一個聲控開關和光控開關，讓他們為自己家的居民樓設計一個樓道燈電路.學生通過獨立的思考，可能設計出幾種不同的電路圖，這時教師及時地分析評價他們的設計，有針對性地引導學生掌握電路設計的方法.通過這種教學策略可以促進學生積極的思考，培養學生分析問題、解決問題的能力.

3.3 組織課堂探究實驗

在物理教學中，實驗是科學探究的重要方式之一，是培養學生創新能力的重要途徑.探究實驗所要探究的問題往往是結構不良問題，通過課堂實驗教學，發散學生的思維，同時也創造了“自主、合作、探究”的學習氛圍.教科書是知識的載體，教師應該深度把握教材中實驗探究的內容，挖掘適合學生探究的結構不良問題，組織課堂探究實驗.

初中物理關于探究浮力的大小與哪些因素有關的問題，是問題的初始條件和中間狀態不明確的結構不良問題.如果教師直接告訴學生浮力的大小與物體所在液體的密度、物體排開液體的體積有關，這一知識點通過講授的方法并不能很快地被學生理解和掌握，繼而影響物理教學的效果.與此相反，在滬科版8年級物理教科書第9章第2節的“實驗探究欄目”中，把這一問題以實驗探究的形式加以呈現，讓學生大膽地提出猜想與假設，然后再通過實驗驗證，最終得出結論.學生在實驗探究的過程中，不僅可以領悟所學的物理知識，同時又能體驗到探究學習的樂趣.

4 結語

2011年教育部頒布的《義務教育物理課程標準》中明確提出，要提高學生的科學素養、科學探究的能力，讓學生學會用科學的知識和方法去分析問題和解決問題.與此相背離，傳統的教育是應試教育，學校呈現給學生的問題幾乎是結構良好的問題，這一教學模式培養出來的學生大部分是做題的機器，缺乏創造性思維、問題的解決能力以及科學創新意識，面對實際生活和工作中的結構不良問題時不能靈活應對.由此我們得出：在中學物理教學中，教師應該適當的呈現給學生一些結構不良問題，培養學生解決結構不良問題的能力.

1 陳琦，劉儒德.教育心理學［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 馮忠良，伍新春，姚梅林，王建敏著.教育心理學［M］.北京：人民教育出版社，2010：166.

4 盧家楣.心理學與教育［M］.上海：上海教育出版社，2011：115－145.

5 中華人民共和國教育部.全日制義物務教育理課程標準［M］.北京：北京師范大學出版社，2011：8.