初中物理結構不良問題的教學策略探索

孔令軍

【摘要】結構不良的物理問題大多存在結構缺陷或復雜結構，學生通過解決這些問題能培養自身解決實際問題的能力。要想提高結構不良問題的教學成效，教師需要培養學生的知識遷移能力和發散思維能力，幫助學生建立問題物理原型，加強探究學習，從而提高結構不良問題的教學有效性。

【關鍵詞】初中物理;結構不良問題;教學策略

在初中物理學習或解題中，學生遇到的物理問題大多是信息完整、研究對象確定、問題目標明確、變化過程比較理想和結構良好的問題。但現實中許多物理問題是條件或結論不確定、解決方案多樣或不存在固定的解決方法、沒有直接的參考原型、操作變量少等結構不良的問題。學生雖然對這類問題的解決感到困難，但這類問題具有重要意義。因此，教師應加強對此類問題的教學。

一、結構不良問題在物理教學中的意義

結構不良問題又稱非良性問題、劣構問題，是指那些初始狀態、目標狀態、解決方法至少有一項不清晰的問題。結構不良問題的主要特征是界定不明確，問題的構成存在未知或某種程度的不可預知部分;目標界定含糊不清，缺少限定;具有多種解決方法、途徑或根本不存在解決方法，即通常沒有唯一的標準答案;具有多種評價解決方法的標準;可操控的參數、數量很多;沒有原型案例可供參考，因為案例中各重要因素在不同情境下具有顯著差異，還因為這些因素是相互影響的;不能確定哪些概念、規則和原理對形成解決方案來說是必要的，又如何將它們組織起來;概念、規則和原理三者之間的關系在案例中的應用不一致;對描述或預知大多數案例沒有般性的規則和原理;在確定適當的行動方面，沒有明確的方法;需要學習者表達個人對問題的觀點或信念，因而解決問題的過程是一種獨特的人際互動過程;需要學習者對問題作出判斷，并說明理由。在物理教學中加強對結構不良物理問題的教學，對培養學生的物理學科核心素養具有重要意義，主要表現為以下三個方面。

一是能提高學生的創新思維能力。解決結構不良問題需要學生具有靈活發散的思維能力，能夠想出多種可能的解決方案，而解決這類問題正是培養學生創新思維能力的好方法。二是能增強學生解決實際問題的能力。結構不良問題是真實的現實問題或接近真實的問題，這些問題的解決需要學生抽象概括問題的本質，需要進行知識和能力遷移，從而增強學生解決實際問題的能力。三是能培養學生對物理問題的探究意識。結構不良問題大多屬于開放性問題，它們的解決方法具有多樣性，能夠有效激發學生對物理知識的探究欲望和興趣，對培養學生的物理核心素養具有重要意義。

二、初中物理結構不良問題的教學策略

由于結構不良的物理問題包含多種類型，如問題的條件開放、內容開放、結論開放，或解決問題的策略開放，或綜合性的開放問題等，要想提高這些問題教學的有效性，教師需要對不同類型的結構不良問題采取針對性的解決策略，這樣才能提高學生對此類問題的學習效果。

1.借助知識遷移，促進結構不良問題解決

在物理教學中，教師不可能把所有知識都給學生一一講解，因此學生需要通過已有知識遷移的方式，來學習掌握更多的知識，或解決不同類型的問題。對于一些內容開放的結構不良問題，教師可借助知識遷移的方式，來促進結構不良問題的解決。在許多內容開放的結構不良問題情境中，學生經常會遇到一些沒有見過或學過的新知識，容易出現思維阻礙。教師如果讓學生對與該問題相關的已有知識進行歸納總結，從而找出它們之間的共性知識，并把已有知識有效遷移，就能促進該類結構不良問題的解決。

例如，在教學滬科版八年級物理第八章“液體的壓強”時，由于液體壓力作用效果是一個內容開放性的結構不良問題，要想讓學生更好掌握液體壓力的作用效果和哪些因素有關，教師就有必要讓學生回顧已經學過的物體運動“速度”的概念形成過程：在判斷兩個物體運動快慢時，可讓兩個物體運動相同的距離來比較它們所用的時間，還可讓兩個物體運動相同的時間來比較它們的距離，以此得出判斷物體運動快慢的物理量“速度”的概念。此概念的形成運用了控制變量的方法，而在判斷液體壓力的作用效果時，教師可以引導學生把學習“速度”的方法遷移到液體壓力作用效果的學習中。當探究壓力作用效果與壓力大小的關系時，控制受力面積不變;當探究壓力作用效果與受力面積的關系時，控制壓力大小不變。這樣學生就能全面掌握該學習方法，從而實現能力的遷移，促進內容開放性的結構不良問題的解決。

2.培養發散思維，多方法解決結構不良問題

學生在學習物理知識時，經常會遇到一些問題條件或所求結論開放的結構不良問題，因為這類開放性問題的靈活性大，而學生的物理思維能力不夠發散，不能有效地解決此類問題。要想有效解決此類結構不良問題，教師需要打破學生的思維局限性，可運用“頭腦風暴”“思維導圖”“小組合作交流”等多種方法來培養學生的思維發散能力，從根本上提升學生解決此類問題的關鍵能力。

例如，在一個水平桌面上，放置一塊邊長是10cm的正方體鐵塊，它的質量是4740g，用多種方法判斷該鐵塊是實心還是空心？（已知ρ鐵=7.9g/cm3）

分析：雖然題目給出了兩個已知條件，但所求結果具有開放性，要解答此類結果開放性的結構不良問題，學生首先要理解該問題的核心是什么，才能采用針對性的方法進行判斷。在該問題中，其實質是運用密度公式，通過將該鐵塊和同體積的實心鐵塊相比較，判斷它們在質量、密度或體積方面的差異，就能得出該鐵塊是否為空心物體。為了使學生運用多種方法進行判斷，教師可引導學生借助思維導圖解答此題。以“假設鐵塊是實心”為中心詞，把“密度比較法”“質量比較法”“體積比較法”作為一級分支的三個關鍵詞來構建思維導圖，思維導圖有利于發散學生思維，使學生解決結構不良問題的思維能力更靈活全面。

在“密度比較法”分支下，可根據公式計算，由此可判斷該鐵塊的密度小于鐵的標準密度，得出它是空心金屬的結論;

在“質量比較法”分支下，可根據公式計算m=ρV= 7.9g/cm3×1000cm3=7900g，而鐵塊的實際質量4740g<7900g（實心質量），可判斷該鐵塊是空心金屬;在“體積比較法”分支下，可根據公式計算，由此可判斷該鐵塊的實心體積小于鐵的現有體積，得出它是空心金屬的結論。

3.加強探究學習，建立結構不良問題原型

為提高學生解決結構不良物理問題的能力，教師需要注重培養學生的探究學習能力，重視讓學生探索問題背后的知識“原型”，這樣學生就能找到解決結構不良問題的基本依據。同時，教師要加強對學生的學習指導，為學生提供多種解決問題的有效策略，可通過創設問題情境，引導學生分析問題情境中的知識“原型”，讓學生建立解決該類問題的基本圖式。

例如，在教學八年級“物體的浮與沉”時，為了更好地拓展學生對“浮力”的認識和應用能力，教師可利用一些結構不良的實際問題，培養學生的物理思維能力，以此提高學生解決實際問題的應用能力。

總之，在初中物理教學中，培養學生解決結構不良問題的能力具有重要意義。教師應先提高學生的知識遷移能力，培養學生的思維發散能力，幫助學生建立不良問題的原型，使其運用多種方法開展探究學習，從而提高結構不良問題的教學效果。

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