漸省樣例對物理綜合問題解決的影響研究

摘 要：通過對比普通樣例，探討了漸省樣例如何逐步減少解題步驟，引導學生主動建構知識，并提升問題解決能力。以初二學生為被試，采用密度和浮力綜合問題為學習材料和測試材料，結果顯示漸省樣例組學生的測試成績顯著高于普通樣例組。這表明漸省樣例有助于促進物理綜合問題解決的學習效果，為教育者和學習者提供了新的教學策略和學習方法。

關鍵詞：漸省樣例；初中物理；物理綜合問題

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1003-6148（2024）11-0013-3

根據Ａｎｄｅｒｓｏｎ的認知技能獲得的四階段模型，學習者的技能獲取確實是一個漸進、動態的過程。這一模型為理解學習者如何從樣例學習中逐漸提升問題解決能力提供了有力的理論框架［１］。在第一階段，學習者通過接觸具體的樣例，嘗試將樣例與問題解決策略相聯系；到了第二階段，學習者開始形成抽象的規則，這些規則可以幫助他們運用書面知識來解決問題；進入第三階段，學習者的問題解決速度顯著提高，他們不再需要嚴格按照書面知識的步驟來解題，而是能夠自動、快速地解決問題，且不需要過多注意資源；到了第四階段，學習者通過大量的練習，積累了豐富的樣例解法，可以直接從記憶中提取正確的解法，并表現出靈活性，不再受順序的限制。此時，學習者已經具備了高水平的問題解決能力。在這一過程中，樣例學習在初始階段起著關鍵作用，但隨著學習者技能的提升，樣例學習的重要性逐漸降低。然而，我們的目標是促進學習者問題解決能力的獲得，因此，需要一種更為有效的樣例呈現思路來支持學習者的學習。

漸省樣例正是一種符合Ａｎｄｅｒｓｏｎ認知技能獲得過程的樣例設計思路。它通過從完整樣例到簡化步驟的逐漸過渡，幫助學習者逐步建構新的知識圖式。這一呈現過程不僅符合建構主義的學習觀，即學習者通過主動建構知識來理解和掌握知識，而且能夠有效地促進學習者從依賴樣例到獨立解決問題的轉變［２］。

１ 研究目的

物理綜合問題是指那些涉及兩個或兩個以上來自不同章節的物理概念、規律的問題。這類問題要求學生不僅理解每個物理概念，還要能夠將這些概念綜合起來，深入分析物理情境，并通過一定量的數學運算來得到答案［３］。相較單一物理問題，物理綜合問題更能檢驗學生對物理知識的全面掌握程度和應用能力，從而促使學生在學習中更深入地理解和運用物理知識。因此，在中學物理教學過程中，講解物理綜合問題對提升學生的物理學習能力和分析問題能力具有重要意義。盡管學者們在問題解決領域進行了廣泛而深入的中學物理教育研究，但大部分的研究聚焦于單一概念物理問題上，對于物理綜合問題的學習方法的研究顯得相對匱乏［４］。

樣例學習作為一種提升問題解決效率的有效策略，其成效往往受到樣例呈現方式的影響［５］。自２００２年漸省樣例這種獨特的呈現形式被提出，受到學者的廣泛關注。這種方法的核心思想是從完整的樣例出發，逐步減少其中的解題步驟，直至最后僅留下一個待解決的問題。學者經過深入研究后發現，漸省樣例能夠幫助學生動態地將問題和樣例結合在一起，通過逐步減少樣例中的解題步驟，引導學生逐步深入思考，從而加深對學習材料的理解［６］。漸省樣例作為一種創新的樣例呈現形式，對于提高學生的學習效果，培養他們的獨立思考和問題解決能力具有重要意義。由此，本文將研究使用漸省樣例是否有助于物理綜合問題解決。

２ 研究設計

２．１ 研究目的

以初二學生為被試，選取難度適宜的包含密度和浮力概念知識的物理綜合問題為學習材料，考察漸省樣例對物理綜合問題學習效果的影響，即學習漸省樣例的被試后測成績是否優于學習普通樣例的被試。

２．２ 研究假設

本研究假設在物理綜合問題的學習中，漸省樣例組學生的測試成績顯著高于普通樣例組學生的測試成績。

２．３ 選擇被試

選取廣東省東莞市屬初級中學兩個班８４名學生作為被試，女生４１人，男生４３人。漸省樣例組被試人數４１人，普通樣例組被試人數４３人。被試的平均年齡在１３周歲左右。兩組的前測平均成績相當，在此之前被試已經學習了密度和浮力的相關知識。

２．４ 實驗設計

本實驗為單因素被試間設計。自變量為樣例類型，包括兩個水平，普通樣例和漸省樣例。因變量是測試成績。

２．５ 實驗材料

（１）漸省樣例學習材料

由４道關于密度和浮力的綜合樣例題組成，并且每道樣例的解題步驟都是３步。樣例的呈現方式是先呈現解題步驟完整的樣例，下一樣例的呈現步驟缺少倒數第一步，以此類推，直至呈現第四道樣例時完全無解題步驟。具體呈現形式如表 １所示。

下面是其中一道樣例題。

例１ 如圖 １所示，用細繩系住體積為3×10-4 m3的物體Ａ，使它豎直下垂且全部浸入水中靜止，此時繩子的拉力是1.5 N，容器和水的總質量是0.7 kg，容器與水平桌面的接觸面積是100 m2。（ρ=1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg）求：物體的密度。

解：

因為物體Ａ完全浸沒在水中，所以

V=V=3×10-4 m3

第一步（阿基米德原理）：

物體所受的浮力為

F=ρgV=1.0×103 kg/m3·10 N/kg·3×10-4 m3=3 N

第二步（受力分析）：

由于物體處于靜止狀態，受到豎直向上的浮力和繩子拉力及豎直向下的重力。

由力的平衡條件得

G=F+F=3 N+1.5 N=4.5 N

第三步：

物體質量mA===0.45 kg

物體密度ρA===1.5×103 kg/m3

（２）普通樣例學習材料

與漸省樣例學習材料的例題相同且呈現順序相同，但是每道例題都呈現完整的解題步驟。

（３）測試材料

由３道關于密度和浮力的綜合題組成，滿分為９分。每道題的解題步驟分３步，每步１分，每題滿分３分。題型和解題思路與所學樣例一致。下面是其中一道測試題。

測試題 如圖 ２所示，用彈簧測力計吊起體積為300 cm3的物體，物體浸沒在圓柱形容器的酒精中，已知容器底面積200 cm2。求：物體的密度。（ρ=0.8×103 kg/m3，g取10 N/kg）

２．６ 實驗程序

實驗地點為被試平時上課的教室。主試由研究者擔任。

（１）樣例學習階段

①漸省樣例組的指導語為“下面有4道例題，請同學們認真學習例題１的解題步驟，并參照例題１完成例題２、３、４的解題步驟，每完成一道例題，可將答案與教室前希沃平板上的標準答案相對照。總共的學習時間為２０分鐘，學習結束后由老師統一收回學習材料（本次學習不會記錄你的成績，請認真作答）。”

②普通樣例組的指導語為“下面有4道例題，請同學們認真學習例題解題步驟。總共的學習時間為２０分鐘，學習結束后，由老師統一收回學習材料。”

（２）測試階段

在收回學習材料后，給被試發放測試材料。指導語為“請同學們根據前面學習材料中的解題步驟，認真完成下面3道練習題。本次作答需獨立完成，勿相互交流。作答時長為２０分鐘，練習結束后，由老師統一收回測試卷。”

３ 結果與分析

使用ＩＢＭ ＳＰＳＳ Ｓｔａｔｉｓｔｉｃｓ ２７對實驗數據進行統計分析。因為實驗數據呈非正態分布，所以本研究采用非參數檢驗方法。以樣例類型為自變量，測試成績為因變量，進行Ｍａｎｎ－Ｗｈｉｔｎｅｙ Ｕ檢驗，結果如表 ２所示。

表 ２結果顯示，兩組被試的測試成績差異顯著（Ｚ＝－２．４４９，ｐ＜０．０５）。并且漸省樣例組被試的測試成績中位數（２５％～７５％）為６．０（４．０～８．５），顯著高于普通樣例組被試的測試成績５．０（３．０～６．０），符合研究假設，說明相比于普通樣例，漸省樣例可以更有效地促進學生對物理綜合問題的學習和掌握。

４ 討 論

上面的實驗結果表明，在物理綜合問題的學習中，漸省樣例的學習效果要好于普通樣例。相比于普通樣例，漸省樣例對學生解決物理綜合問題具有更大的促進作用，更有助于學生進行學習遷移。本研究分析具體原因如下。

物理綜合問題解決學習的核心在于深入理解和把握其深層的結構特征。這種深層結構特征通常指的是物理概念、原理以及它們之間的內在聯系和邏輯關系。在實際學習過程中，學生往往過于關注問題的表面特征，如具體的數值、表述方式等，而忽視了更為重要的結構信息。這種傾向在解決簡單的單概念問題時可能影響不大，因為這類問題通常可以直接通過表面特征找到答案。但是，當面對復雜的綜合問題時，過于關注表面特征就會導致學生無法深入理解和解決問題，從而影響了學習效果。

漸省樣例作為一種有效的教學策略，通過提供從認知模型到支架問題再到剩余問題的漸進式引導，幫助學生逐步深入理解和掌握物理知識。在初始階段，通過提供完整的認知模型，學生可以初步了解物理概念和原理；隨著學習的深入，逐漸減少提示信息，通過支架問題引導學生自主思考和探索；最后，在剩余問題階段，學生需要獨立解決問題，從而實現對所學知識的建構和內化。通過漸省樣例的引導，學生可以逐漸從依賴表面特征轉向關注深層結構，不斷提升對物理問題的理解和解決能力。這種教學方法不僅有助于提高學生的認知水平，還能夠培養他們的自主學習能力和問題解決能力，使他們能夠進行更高水平的認知活動。

因此，在物理綜合問題解決學習中，教育者應充分利用漸省樣例等有效教學策略，引導學生逐步掌握問題解決技能，幫助學生深入理解和掌握物理知識的深層結構特征，從而實現更好的學習效果。

參考文獻：

［１］王淼．安德森認知技能獲得理論及其對教學的啟示作用［Ｊ］．內蒙古教育，２０１７（２４）：４－５．

［２］邢強，莫雷．漸減提示法呈現樣例對學習遷移的作用［Ｊ］．心理與行為研究，２００３（４）：２７４－２７７．

［３］鄧磊，簡鑫，張楊，等．數學復雜度對物理綜合問題解決的影響［Ｊ］．中國考試，２０２１（１）：７５－８２．

［４］楊立娜． 類比比較樣例對物理綜合問題解決遷移效果的影響［Ｄ］．大連：遼寧師范大學，２０２３．

［５］杜雪嬌，林洪新．解釋的呈現方式對小學生數學樣例學習的影響［Ｊ］．數學教育學報，２０１８，２７（５）：５２－５６．

［６］萬夢婷． 漸省樣例中自我解釋提示類型對高中生問題解決能力的影響［Ｄ］．南京：南京師范大學，２０２0．

（欄目編輯 趙保鋼）