1、.進步物理解題才能的根本措施經常聽到學生這樣說：“物理課我聽聽都能聽懂，可一做題目卻困難重重。“物理題目我平時做過的數量不少，但一碰到新題，卻又不知所措。這給我們一個重要的提示：學生聽懂物理知識與學會物理知識之間存在著很大的差距；解題訓練單靠量的積累并不必然地導致質的進步。現代教學心理學對如何教會學生解題，即如何從根本上進步學生解決新問題的才能這一課題進展了深化的研究，并提出了原那么性的建議。這些建議對于改善物理教學的觀念和行為具有非常積極的意義。一、教給學生全面完好的知識我們知道，知識是解題的根底。研究說明：學科或專門領域內的問題解決涉及大量專門知識的應用。分開了那些相關知識根底，就無法解決

2、相關領域的問題。這里所說的“知識應當包含哪些方面呢？現代認知心理學根據知識的不同表征方式和作用，將知識分為陳述性知識、程序性知識和策略性知識。陳述性知識也叫描繪性知識，主要說明事物“是什么，以用于區別、區分事物。程序性知識即操作性知識，是指“怎樣做的知識，是關于解決問題的思維操作過程的知識，即關于如何從狀態向目的狀態轉化的知識。策略性知識是關于如何學習和如何思維的知識，即關于如何使用陳述性知識和程序性知識去學習、記憶及解決問題的一般方法和技巧。心理學家的研究說明，程序性知識和策略性知識的學習與建構是進步物理解題才能的重要根底。但是，傳統的知識觀僅僅把陳述性知識及一小部分的程序性知識看成知識的全

3、部，在一般老師的知識構造中，主要是一些陳述性知識，而程序性知識和策略性知識的比例偏低在物理教材中，陳述性知識處于顯性的狀態，具有比較嚴謹的構造，而程序性知識和策略性知識那么不然。老師在教學中著重解決“是什么和“為什么一類的問題，而對“怎樣做以及“怎樣去考慮“怎樣去學習這類問題卻很少涉及。其結果，學生只學到些靜態的陳述性知識，而缺乏動態的程序性知識和策略性知識，于是出現“能聽懂，但不會解題的問題。為此，老師在教學中應當突出程序性知識和策略性知識的地位，要結合問題解決活動，將平時受到無視的解決問題的考慮方法傳授給學生，以促進學生對知識的全面掌握。例如，在教學簡諧運動知識時，我們不但要讓學生懂得物體

4、做簡諧運動時，其受到的回復力F與位移x正比反向的關系，而且應使學生學會判斷一個物體是否做簡諧運動的方法，即先讓振動物體稍偏離平衡位置X，建立回復力F與X的函數關系FX，假如所建立的函數關系PX說明F與x正比反向，那么物體的振動就是簡諧運動，否那么就不是。此外，還應通過多種變式問題的訓練，以幫助學生將非標準化的簡諧運動問題轉化為標準的簡諧運動問題。程序性知識和策略性知識雖然是關于解決問題的方法論知識，但它并非局限于習題教學的范疇，因為問題解決并不僅僅是求解物理習題，人們為了實現不可即時到達的目的的一切行為，都可納入問題解決的范疇。所以，在物理教學的各個微觀環節，我們都應當注意挖掘教材內隱的關于方

5、法論知識教育的因素，并逐步向學生傳授。例如，在教學“平拋運動課題時，應當使學生明確，平拋運動是一種變速曲線運動，這種運動比以前學過的勻速直線運動和勻變速直線運動要復雜得多，直接從這種運動的整體入手來建立運動關系式是非常困難的。問題轉化是解決問題的本質，復雜的事物是由假設干個相對簡單的事物組合而成的，學生的學習是一個從簡單到復雜的過程，分解的方法可以使復雜的事物轉化為簡單的事物，從而使面臨的問題轉化為已經解決過的問題。在這一思想指導下，可將平拋運動分解為學生所熟悉的程度方向的勻速直線運動和豎直方向的自由落體運動。通過兩個分運動可以獲得關于整體運動的有關信息，這就結合陳述性知識的教學傳授給學生“問

6、題轉化“分解方法以及“從簡入繁、“化繁為簡等程序性知識和策略性知識。二、完善學生的認知構造所謂認知構造就是主體頭腦里所建立的知識構造。眾所周知，知識是解題的根底。但這并不意味著知識的量越多，解決問題的才能就一定越強，學生的解題才能與知識量之間并不存在簡單的正比關系，一個人解決問題才能的上下還跟他所掌握的知識的組織形式有關。解題需要提取大腦長時記憶中的有關知識，并將它與問題情境匹配。知識能否迅速順利被提取出來，與知識的存貯方式直接相關。美國著名數學教育家波利亞說：“貨源充足和組織良好的知識倉庫是一個解題者重要的資本。“良好的組織使得所提供的知識易于用上，這甚至可能比知識的廣泛更為重要。至少在有些

7、情況下，知識太多可能反而成了負擔，它可能會阻礙解題者去看出一條簡單的途徑，而良好的組織那么有利而無弊把圖書館里的圖書或工具箱里的工具布置得很實用對工作是會大有幫助的，然而把你記憶里的知識安放得有條不紊那么對你更有幫助，因此也更值得你去關心。記憶是思維的前提，沒有對已有經歷知識的結實記憶，思維將是一句空話。但是，知識可分機械記憶和有意義記憶。知識假設不加以良好地組織，只能依靠機械記憶，而機械記憶的知識是很容易被遺忘的。美國著名心理學家杰姆·布魯諾認為，人類記憶的問題不是貯存而是檢索，而檢索的關鍵在于組織，獲得的知識假如沒有納入頭腦中已有的知識構造，那么遲早會歸于遺忘。這就是說，知識只有

8、形成完善的構造，才能被結實記住，也容易被檢索。物理學的知識具有嚴謹的構造體系，知識之間存在著千絲萬縷、縱橫交織的內在聯絡。例如，牛頓第二定律Fma、動能定理FsEk、動量定理Fip是高中力學中三條根本規律，它們分別描寫的是力的瞬時作用效果、力對空間的積累效果及力對時間的積累效果。但三條規律中，牛頓第二定律是根底，它們之間有著親密的聯絡，由牛頓第二定律及運動學公式可以推導出動能定理和動量定理。所以，許多問題既可以用牛頓運動定律求解，也可以用動能定理和動量定理求解。我們經常說對知識要“融會貫穿，就是指學習的知識不應彼此孤立，而應四通八達，縱橫相連。不但要理解某一知識“是什么，更應理解該知識與其他知

9、識之間“有什么聯絡。布魯納指出：“不管我們選教什么學科，務必使學生理解學科的根本構造。因為教給學生學科根本構造“可以使學科更容易理解。美國問題解決研究專家F·瑞夫指出：“人的知識假設能按照等級次序組織起來，就可大大增強解題才能。基于以上思想，在物理教學中，老師應該非常注重物理知識之間的聯絡，詳細做法如下。一知識構造的預先呈示在講授各個知識前，先給出可以統攬各個知識的構造體系，使學生理解知識單元的整體概貌。例如，在教學運動學知識之前，先引導學生將機械運動進展分類，即：再分別講授該單元的有關知識。這樣可使學生在單元知識的整體背景下認識各個知識，易于理解知識之間的聯絡。二知識的照應和比較在

10、教學中，應使前行知識與后續知識之間呈現出明晰的根底和延伸關系。例如，在教學勻速圓周運動的周期、頻率概念時，應向學生指出，但凡周而復始的運動，我們都可以用周期和頻率概念來描繪運動變化的快慢；在教學靜電場知識時，要擅長拿重力場作類比。要經常對知識加以比較，提醒不同知識之間的相似性和差異性。例如，電阻、電容、彈簧的串并聯，可用下表進展比較。串聯并聯電阻R串R1+R2+1R并1R1+1R2+電容1C串1C1+1C2+C并C1+C2+彈簧1K串1K1+1K2+K并K1+K2+又如，以下各物理量的定義式：，雖然描寫的對象全然不同，但它們都是采用比值的方法。將這些形式相似的知識放在一起進展比照，并互相溝通。

11、三知識的歸納和整理在教學某個單元的各個知識之后，應注意將所教知識進展歸納和整理，將各個知識按等級次序組織起來，例如，對電磁感應一章的知識，可整理如下：知識的歸納整理還應包括對解題思路的整理，如教過“天體運動與萬有引力課題后，將解決有關天體、衛星類問題的解題思路整理如圖3；在物理總復習階段，可引導學生將某些物理量與其他物理量之間的關系加以溝通。有利于促進學生良好知識構造的形成。如圖4是“功的概念與其他物理量之間的關系圖。三、進步學生對物理知識的抽象程度問題解決研究的專家指出，使問題的材料形式化，即從詳細的內容中抽出形式，是解決問題的根本途徑之一。對物理解題的研究說明：專家追求物理知識的深層構造，

12、他們的構造信息組織具有高度的系統化、抽象化的特點，他們在解題時傾向于使用抽象的規那么和原理，擅長將形異質同的問題溝通，對問題進展歸類。而新手的知識那么局限于表層構造，他們的構造信息組織具有程度較低、詳細性的特點，在解題時往往受事物的詳細形式或內容的干擾，從詳細問題中識別抽象的形式。如：例1如圖5，甲、乙，A、B兩船完全一樣，船上站著兩個小孩質量一樣，船原來處于靜止狀態。從某時開場，船上兩個小孩和岸上的小孩都用一樣的力拉繩，那么哪一條船先靠岸？對此題，優生可以迅速選取小船及船上的人為研究對象，并將問題抽象為：A、B兩物體質量一樣，受到向右的程度拉力一樣，初始狀態一樣，故兩者的運動快慢應當一樣，從

13、而獲得正確答案。而差生卻被甲、乙兩情形的詳細情節所干擾，即甲情形中只有一人拉繩，乙情形中卻有兩人拉繩，而且各人拉繩的力一樣，所以認為乙情形中小船運動較快。不同的問題之間存在著內在的聯絡，當前問題的求解始終受到主體已有經歷的影響，因此，有人認為：解題的本質就是將面臨的問題轉化為已經解決的問題。問題之間得以溝通的根底是問題之間存在著相似性，這種相似性更多地表如今質上，而不是表如今形上。實現問題的轉化有賴于思維主體對問題的抽象。教學中，要擅長引導學生在解決物理問題時，對事物進展抽象化的處理，摒棄其外殼，抽取其內核。如：例2如圖6，輕桿AB的A端用光滑鉸鏈固定在墻上，BC為一繩子，AB處于程度狀態，當

14、重物G從B點向A點挪動時，A端受到的作用力將如何變化？例3在電場強度為E的程度勻強電場中，以初速度V在豎直向上發射一個質量為m，電量為q的小球。求小球在運動過程中具有的最小速度。這兩個問題看上去風馬牛不相及，但經過抽象可以發現：在例2中，輕桿受到的三個力懸物繩子向下的拉力FG、鉸鏈對A端的T作用力N和繩子對B端拉力T首尾相接可以構成如圖7甲的動態三角形；假設將例3中電荷所受的重力和電場力合成為等效重力mg，如圖7乙左，那么矢量v0、gt和vv為經過時間t小球的末速也可構成一個動態的三角形如圖7乙右。于是可以將兩個問題溝通起來，并將解決例2的經歷遷移到例3上。變式練習有助于抽象與詳細之間的溝通，

15、老師根據問題的根本形式，改變其“包裝，使之以各種不同的詳細形式呈現。學生通過各種變式的練習，從各種詳細問題中抽象出根本形式，可以從中體會到根本形式是如何將各種變式聯絡在一起的，從而加深對根本形式的理解。要重視根本問題的教學，并使根本問題抽象化，成為一種范例和形式，以用于求解其他變式問題。例如下題：根本問題如圖8，小船長為L，質量為M，停在靜水中，一個質量為m的人立在船頭。求當人從船頭走到船尾時，船相對地面的位移。不計水的阻力據動量守恒定律等知識，可求得此題的答案為。對此題，我們通過抽象，可得結論：兩個物體組成的系統動量守恒，假設系統中兩個物體原先都處于靜止狀態，那么兩物體相對位移為L時，兩者對

16、地的位移分別為，。變式1如圖9，斜面長為l，傾角為a，質量為M，放在光滑程度面上。一個質量為m的物塊由靜止開場從斜面的頂端沿斜面滑至底端。試求這個過程中斜面挪動的間隔 S。變式2 如圖10小車質量為M，用長為l的輕繩與質量為m的小球連接，球和小車都可視為質點。開場，小車靜止在光滑程度軌道上。將小球拉開，使繩處于程度，然后放手。當小球落至低點時，小車在程度軌道上挪動的間隔 S多大？變式3氣球質量為M，其下掛一條繩，一個質量為m的人抓住繩子的上端，開場，整個系統處于靜止狀態。假設氣球初始高度為h，人和氣球均可視為質點。現讓人沿繩向下滑，繩子至少多長才能平安落地？變式4哥弟兩人質量分別為m和m，靜止

17、站在程度冰面上，相距為J，兩人手握住一條繩子的兩端。現弟弟用力拉繩，使兩人相靠近，至兩人相遇時，哥哥挪動的間隔 多大。變式5如圖11所示，箱子質量為M，長為L，放在光滑程度面上，箱內有一隔板將箱體分為左右相等的兩部分，左邊貯有質量為m壓縮空氣，右邊為真空。由于隔板與箱壁間觸不嚴密，致使從某時開場氣體從左邊泄漏右邊。至平衡時，箱子挪動的間隔 S多大？歸納和概括是把事物從特殊推向一般的重要手段，將不同問題的共同性抽取出來，并將它上升為普遍性原理，可以用來指導同類各種問題的求解，使之產生廣泛的遷移效應。經過歸納和概括而獲得的知識比之詳細問題的內容更為抽象，但適用面那么更廣。布魯納曾經說過：獲得的知識

18、越是抽象，抽象為一個定義，其適用面越廣。但是，對大多數學生來說，自主力獲得這種抽象知識是有一定困難的，它需要老師的積極引導。因此，老師應當注意經常地所教知識進展歸納和概括，以幫助學生獲得有普遍意義的抽象知識。例如，當教過雙縫干預和薄膜干預知識之后，應當引導學生得出結論：各種干預的一個共同點就是將同一普通光源發出的光分成兩列，然后再將它們疊加。有了這一概括性的抽象知識，學生就能容易地解決自然光的干預的各種問題。四、教給學生有效的解題策略所謂解題策略，指的是在解題思維中，從宏觀的角度來考慮解題途徑的思想方法。在物理解題中，策略、方法、技巧，都是解題的手段，因此都應歸屬于方法的范疇。但是，方法是有層

19、次的，解題策略是最高層次的解題方法。它涉及的是解題的方向、原那么、目的等等方面，是對解題途徑的概括性的認識。我國學者對不同學習程度的學生的解題策略做過比照研究。研究說明：中等生與優等生在解題才能上的差異，最主要的并不是根本知識即陳述性知識的差異，而是解題的思維策略的差異。才能強的學生能自主地生成策略，才能弱的學生那么缺乏策略，且難以學會生成策略。在以往的教學中，解題策略的教學并未受到應有的重視，它根本上是依靠學生在解題理論中自然地生成的，學生解題策略的獲得常常是盲目的，或走了許多彎路才最終領悟的。這種掌握解題策略的進程非常曲折而緩慢，往往事倍功半。理論說明，為學生提供，或幫助學生概括出解題策略比他們自然生成的策略效果要好些。因此，在物理習題教學中，應當注意將解決物理問題有效的思維策略提煉出來，外顯地，明確地、有意識地教給學生，并適時幫助學生對解題思維過程進展概括、總結，讓學生在解題理論中掌握解決問題的各種策略。筆者在