如何通過情境習題培養學生的信息加工能力

葉進成

(江蘇省宿遷市泗洪中學 223955)

怎樣才能有效地提高高中物理教學的實際效果呢？每一位教師都在著重思考這個課題.事實上物理的課程教學有不同的類型：新課的教學、復習課的教學、練習課的教學等等，在實際的教學當中引導同學們以正確的方法進行物理習題的處理是非常重要的環節，不僅能夠讓學生的思維障礙得以突破，也能讓同學們的解題速度大幅度的提高，更是能讓同學們學會對信息進行正確的識別、判斷和處理.

一、信息加工學習理論的重要概述

在實際的高中物理教學中對學生信息加工能力的培養也是有理可依的，物理教學中針對不同情境的習題對學生信息加工能力的培養主要是依據信息加工學習理論完成的，這個理論主要介紹的是個體在接受刺激的表現反應以及內心的活動作為信息處理的歷程.環境會對人的感覺記憶產生非常重要的刺激，而且進入人的感覺記憶的信息也會通過更加深刻的注意和加工之后才可能產生短時的記憶，必須要對其進行進一步的心智加工，否則就會對這些短時記憶的內容造成遺忘.而長時間的記憶信息會被有效的提取出來，只有能夠提取出來完善學習的過程才算是圓滿的結束.

二、學生無法準確進行習題信息加工的問題分析

1. 無法完成關鍵信息的提取從而形成建模的困難

通過課堂上組織學生參與的相關實驗的結果發現：當同學們使用自己不熟悉的材料完成實驗時，對實驗的測量所占的記憶容量會明顯的減少.然而當前的高中物理的練習題中有很多的題目都會呈現出大量的信息量，這嚴重超出了學生短時記憶容量的范圍，所以學生在審題的過程當中就會遺漏題目當中的某些關鍵信息，會對同學們信息核心加工與處理的效率造成很嚴重的影響，更是無法完成核心信息轉化為物理場景的準確過程，從而會影響學生的物理建模導致發生不必要的錯誤.

例如下面這道題：

有一個實驗小組的學生，想要利用彈簧進行勁度系數k與長度(圈數)的關系的研究，設置了如右圖所示的實驗裝置，長彈簧是均勻的，而且保持豎直懸掛，在彈簧上固定了七個指針P0、P1、P2、P3、P4、P5、P6，彈簧上的七個指針分別位于距離懸掛點0、10、20、30、40、50、60的圈處的位置.在彈簧旁邊固定一豎直放置的刻度尺，可以明確地讀出指針的位置，指針P0指向刻度尺的0刻度.現已知彈簧下端沒有懸掛重物時各個指針的位置記為x0，當懸掛重物的質量為0.100kg的砝碼時指針的位置記為x；測量的結果為下表所示(n為彈簧的圈數，取重力加速度為9.80m/s2).若實驗使用的總圈數為60，整個彈簧平行放置在桌面上的自由長度為11.88.

P1P2P3P4P5P6x0(cm)2.044.066.068.0510.0312.01x(cm)2.645.267.8110.3012.9315.41n102030405060k(N/m)163①56.043.633.828.81k(m/N)0.0061②0.01790.02290.02960.0347

(1)將表格中的數據①、②填寫完整；

通過對同學們答題的得分情況進行研究可以發現，大部分學生都沒有在回答第一個小問題時準確地使用胡克定律進行數據①、②的計算，而求解彈簧的勁度系數k的倒數時的運算能力也相對較差，幾乎沒有學生去回答問題④.這道題就屬于是信息量比較多的題目，而且有很多學生在看到題目很長的時候就會直接選擇放棄，題目當中有隱性信息的存在，如果漏掉這些隱性信息，反而會讓問題無法得到解決，所以就要求同學們在解題的時候一定要保持思維的寬廣，而且要把學過的基本原理和規律有效運用.

2. 無法按照序列進行信息的加工從而引發思維的混亂

事實上，有效地解決一道物理問題一定要經過若干個信息的加工過程，每一個過程都是環環相扣的，如果同學們不能有效地對信息的序列進行加工處理，一旦出現遺漏，肯定會影響下一步的加工的邏輯發展，從而會導致學生思維的混亂.

例如下面這道題：現有一個物體靜止在粗糙的水平面上.如果用水平拉力F1拉動物體，在一段時間之后物體的速度改變為v，如果把水平拉力的大小改變為F2，物體從靜止開始會經過同樣的時間之后，速度就變成了2v.對于上文所述的兩個過程，如果用WF1、WF2分別表示拉力F1、F2所做的功，WF1、WF2分別表示前后兩次運動中克服摩擦力所做的功，那么存在關系( ).

A.WF2>4WF1，WF2>2WF1

B.WF2>4WF1，WF2=2WF1

C.WF2<4WF1，WF2=2WF1

D.WF2<4WF1，WF2<2WF1

在同學們完成了這道題目之后對同學們的錯誤率進行統計，結果發現做錯的學生還是很多的，與同學們交流了他們的思路之后，我發現大部分同學都會選擇先求解WF1和WF2的關系，通常都會使用W=Fl這個公式來計算.然而，位移的關系就用勻變速直線運動的公式求解出l2=2l1，但是卻沒有明確WF1和WF2的定量關系，所以就讓自己的解題陷入了僵局.同學們的思路沒有及時的轉變，主要就是因為沒有對信息進行有序的加工.

三、通過情境習題培養學生信息加工能力的策略

1. 以重組策略進行信息加工

每一道物理題目都會通過題目的內容創造出不同的情境，而高中物理的大部分習題所提供的信息往往都會呈現出幾種不同的現象或是過程，而每個現象和過程都會用文字形式表征.比如上面介紹的第一道例題就有文字表述題干信息量大的特點，同學們想要解決這類問題，首先必須要設身處地進入到習題的情境當中，關鍵在于能否識別習題當中出現的是哪種具體的物理現象，這些物理規律之間會有怎樣的聯系？正確的解題的思路發展應該是先對題目的內容進行分割，然后在對分割之后的信息進行進一步的加工重組處理，這樣就可以做到現象與規律的正確匹配.而復雜的物理情境也可以得到簡化，同學們能夠通過循序漸進的操作，把這些復雜的問題重新排列組合，更能體現出學生信息加工的效率和能力.

2. 以有序化策略進行信息加工

按照特定的順序進行信息的加工處理，更是會讓同學們把握習題的系統性.在習題中給出的基本條件都是有相互的聯系和相互的作用，要對這些題目進行系統化的界定，就必須要讓題目當中所創設的情境充分地做到每一個要素的有序排列，從而形成一種最佳組合才會產生更加系統化的最佳效果.實際的物理教學中要想幫助同學們在這些情境習題當中找到物理學科知識的內在聯系，必須要幫助同學們形成完善的知識體系，而且對于那些教學中的重點難點更要盡可能多地引導同學們按照線索進行抽象概念的歸納和整理，把這些孤立的知識點形成一個系統化的網絡結構，還可以選擇思維導圖的方式來幫助學生完善知識，從而得到更好的學習反饋效果.

物理的習題中蘊含了很多創造性的思維發展的因素，希望教師能夠在習題的教學當中多對學生的發現信息、處理信息的能力加以培養，這是提高學生物理科學素養的重要途徑，能夠對學生創新意識和實踐能力的發展發揮非常重要的作用，對學生未來的發展也是不可或缺的.