提高物理解题能力的根本措施

提高物理解题能力的根本措施

郑青岳

经常听到学生这样说：“物理课我听听都能听懂，可一做题目却困难重重。”“物理题目我平时做过的数量不少，但一碰到新题，却又不知所措。”这给我们一个重要的提示：学生听懂物理知识与学会物理知识之间存在着很大的差距；解题训练单靠量的积累并不必然地导致质的提高。现代教学心理学对如何教会学生解题，即如何从根本上提高学生解决新问题的能力这一课题进行了深入的研究，并提出了原则性的建议。这些建议对于改善物理教学的观念和行为具有十分积极的意义。

一、教给学生全面完整的知识

我们知道，知识是解题的基础。研究表明：学科或专门领域内的问题解决涉及大量专门知识的应用。离开了那些相关知识基础，就无法解决相关领域的问题。这里所说的“知识”应当包含哪些方面呢？现代认知心理学根据知识的不同表征方式和作用，将知识分为陈述性知识、程序性知识和策略性知识。陈述性知识也叫描述性知识，主要说明事物“是什么”，以用于区别、辨别事物。程序性知识即操作性知识，是指“怎样做”的知识，是关于解决问题的思维操作过程的知识，即关于如何从已知状态向目标状态转化的知识。策略性知识是关于如何学习和如何思维的知识，即关于如何使用陈述性知识和程序性知识去学习、记忆及解决问题的一般方法和技巧。

心理学家的研究表明，程序性知识和策略性知识的学习与建构是提高物理解题能力的重要基础。但是，传统的知识观仅仅把陈述性知识及一小部分的程序性知识看成知识的全部，在一般教师的知识结构中，主要是一些陈述性知识，而程序性知识和策略性知识的比例偏低在物理教材中，陈述性知识处于显性的状态，具有比较严谨的结构，而程序性知识和策略性知识则不然。教师在教学中着重解决“是什么”和“为什么”一类的问题，而对“怎样做”以及“怎样去思考”“怎样去学习”这类问题却很少涉及。其结果，学生只学到些静态的陈述性知识，而缺乏动态的程序性知识和策略性知识，于是出现“能听懂，但不会解题”的问题。

为此，教师在教学中应当突出程序性知识和策略性知识的地位，要结合问题解决活动，将平时受到忽视的解决问题的思考方法传授给学生，以促进学生对知识的全面掌握。例如，在教学简谐运动知识时，我们不但要让学生懂得物体做简谐运动时，其受到的回复力F与位移x正比反向的关系，而且应使学生学会判断一个物体是否做简谐运动的方法，即先让振动物体稍偏离平衡位置X，建立回复力F与X的函数关系F（X），如果所建立的函数关系P（X）表明F与x正比反向，则物体的振动就是简谐运动，否则就不是。此外，还应通过多种变式问题的训练，以帮助学生将非标准化的简谐运动问题转化为标准的简谐运动问题。

程序性知识和策略性知识虽然是关于解决问题的方法论知识，但它并非局限

于习题教学的范畴，因为问题解决并不仅仅是求解物理习题，人们为了实现不可即时达到的目标的一切行为，都可纳入问题解决的范畴。所以，在物理教学的各个微观环节，我们都应当注意挖掘教材内隐的关于方法论知识教育的因素，并逐步向学生传授。例如，在教学“平抛运动”课题时，应当使学生明确，平抛运动是一种变速曲线运动，这种运动比以前学过的匀速直线运动和匀变速直线运动要复杂得多，直接从这种运动的整体入手来建立运动关系式是十分困难的。问题转化是解决问题的实质，复杂的事物是由若干个相对简单的事物组合而成的，学生的学习是一个从简单到复杂的过程，分解的方法可以使复杂的事物转化为简单的事物，从而使面临的问题转化为已经解决过的问题。在这一思想指导下，可将平抛运动分解为学生所熟悉的水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动。通过两个分运动可以获得关于整体运动的有关信息，这就结合陈述性知识的教学传授给学生“问题转化”“分解方法”以及“从简入繁、“化繁为简”等程序性知识和策略性知识。

二、完善学生的认知结构

所谓认知结构就是主体头脑里所建立的知识结构。众所周知，知识是解题的基础。但这并不意味着知识的量越多，解决问题的能力就一定越强，学生的解题能力与知识量之间并不存在简单的正比关系，一个人解决问题能力的高低还跟他所掌握的知识的组织形式有关。解题需要提取大脑长时记忆中的有关知识，并将它与问题情境匹配。知识能否迅速顺利被提取出来，与知识的存贮方式直接相关。美国著名数学教育家波利亚说：“货源充足和组织良好的知识仓库是一个解题者重要的资本。”“良好的组织使得所提供的知识易于用上，这甚至可能比知识的广泛更为重要。至少在有些情况下，知识太多可能反而成了累赘，它可能会妨碍解题者去看出一条简单的途径，而良好的组织则有利而无弊……把图书馆里的图书或工具箱里的工具布置得很实用对工作是会大有帮助的，然而把你记忆里的知识安放得有条不紊则对你更有帮助，因此也更值得你去关心。”

记忆是思维的前提，没有对已有经验知识的牢固记忆，思维将是一句空话。但是，知识可分机械记忆和有意义记忆。知识若不加以良好地组织，只能依靠机械记忆，而机械记忆的知识是很容易被遗忘的。美国著名心理学家杰姆·布鲁诺认为，人类记忆的问题不是贮存而是检索，而检索的关键在于组织，获得的知识如果没有纳入头脑中已有的知识结构，那么迟早会归于遗忘。这就是说，知识只有形成完善的结构，才能被牢固记住，也容易被检索。

物理学的知识具有严谨的结构体系，知识之间存在着千丝万缕、纵横交错的

、动量定理Fi＝△p 内在联系。例如，牛顿第二定律F＝ma、动能定理Fs＝△E

k

是高中力学中三条基本规律，它们分别描写的是力的瞬时作用效果、力对空间的积累效果及力对时间的积累效果。但三条规律中，牛顿第二定律是基础，它们之间有着密切的联系，由牛顿第二定律及运动学公式可以推导出动能定理和动量定理。所以，许多问题既可以用牛顿运动定律求解，也可以用动能定理和动量定理求解。我们经常说对知识要“融会贯通”，就是指学习的知识不应彼此孤立，而

应四通八达，纵横相连。不但要了解某一知识“是什么”，更应了解该知识与其他知识之间“有什么联系”。布鲁纳指出：“不论我们选教什么学科，务必使学生理解学科的基本结构。”因为教给学生学科基本结构“可以使学科更容易理解”。美国问题解决研究专家F·瑞夫指出：“人的知识若能按照等级次序组织起来，就可大大增强解题能力。基于以上思想，在物理教学中，教师应该十分注重物理知识之间的联系，具体做法如下。

（一）知识结构的预先呈示

在讲授各个知识前，先给出能够统揽各个知识的结构体系，使学生了解知识单元的整体概貌。例如，在教学运动学知识之前，先引导学生将机械运动进行分类，即：

再分别讲授该单元的有关知识。这样可使学生在单元知识的整体背景下认识各个知识，易于了解知识之间的联系。

（二）知识的呼应和比较

在教学中，应使前行知识与后续知识之间呈现出清晰的基础和延伸关系。例如，在教学匀速圆周运动的周期、频率概念时，应向学生指出，凡是周而复始的运动，我们都可以用周期和频率概念来描述运动变化的快慢；在教学静电场知识时，要善于拿重力场作类比。

要经常对知识加以比较，揭示不同知识之间的相似性和差异性。例如，电阻、电容、弹簧的串并联，可用下表进行比较。

串联并联

电阻R

串＝R

1

+R

2

+…

1／R

并

＝1／R

1

+（1／R

2

）

+…

电容1／C

串

＝1／C

1

+（1／C

2

）

+…

C

并

＝C

1

+C

2

+…

弹簧1／K

串

＝1／K

1

+（1／K

2

）

+…

K

并

＝K

1

+K

2

+…