1、基于問題解決的物理教學(xué)研究 每個(gè)人生來都是問題解決者，人掌握知識(shí)的目的在于解決他所面臨的新問題。而教育課程的最重要的最終目標(biāo)就是教學(xué)生解決問題。我國頒布的高中新課程標(biāo)準(zhǔn)中也明確規(guī)定，要培養(yǎng)學(xué)生分析和解決問題的能力。數(shù)學(xué)教育家張奠宙先生認(rèn)為：“以問題解決為主導(dǎo)”是改革我國數(shù)學(xué)和科學(xué)教育的突破口1。可見問題解決教學(xué)是適合當(dāng)代教學(xué)改革發(fā)展要求的一種基本的教學(xué)形式，它基于問題解決的方式來建構(gòu)知識(shí)，培養(yǎng)能力、提高素質(zhì)，進(jìn)而促進(jìn)學(xué)生的主動(dòng)發(fā)展。1 問題解決教學(xué)的含義到目前為止，對于問題解決的含義學(xué)界給出了諸多不同的闡述，然而通過教育心理學(xué)的大量研究成果我們可以得到這樣一個(gè)認(rèn)識(shí)，即基于問題解決的教學(xué)具有以下

2、基本特征：（1）以問題為中心基于問題解決教學(xué)的課堂中，學(xué)習(xí)是圍繞著問題展開的。問題是整個(gè)學(xué)習(xí)活動(dòng)進(jìn)行的線索，問題貫穿于整個(gè)學(xué)習(xí)活動(dòng)的始終。這里的問題要能引起學(xué)生的思考,不能靠簡單模仿或套用公式直接解決；還要重視情境應(yīng)用,給出一種情境,一種實(shí)際需求,以克服一種現(xiàn)實(shí)困難為標(biāo)志。（2）以探究性學(xué)習(xí)為基本方式問題解決的過程，是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)態(tài)度和發(fā)展學(xué)生問題解決能力的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它影響著問題解決學(xué)習(xí)的最終效果。科學(xué)教育中的“科學(xué)”，不是靜態(tài)的科學(xué)結(jié)論，而應(yīng)包含動(dòng)態(tài)的科學(xué)探究過程，問題解決的過程同時(shí)也應(yīng)是探究學(xué)習(xí)的過程。讓學(xué)生探究整個(gè)問題解決的過程，從問題的表征、資料的收集、假設(shè)的提出到問題的最終解決，都要

3、求學(xué)生積極參與。教師在其中只是起到輔助者和幫助者的作用，并不控制學(xué)生的問題解決過程，整個(gè)過程都是由是學(xué)生自主進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)的。（3）以知識(shí)的意義建構(gòu)為目的知識(shí)的意義建構(gòu)是指學(xué)生對知識(shí)的深刻理解和把握。問題解決過程中的一切活動(dòng)都是為了讓學(xué)生更好地完成和深化對所學(xué)知識(shí)的意義建構(gòu)。高水平的思維活動(dòng)、特別是問題解決活動(dòng)更有利于學(xué)生對知識(shí)的意義建構(gòu)，這是因?yàn)閱栴}解決的過程是學(xué)生主動(dòng)參與學(xué)習(xí)的過程，是學(xué)生積極思維的過程，所以問題解決學(xué)習(xí)特別有利于學(xué)生對知識(shí)的理解和掌握，有利于對知識(shí)形成更深刻更靈活的理解，從而產(chǎn)生更靈活廣泛的遷移。2什么才是“問題”在現(xiàn)實(shí)生活中，問題是各種各樣的，內(nèi)容和形式千差萬別，從心理

4、學(xué)的角度，所有的問題都含有三個(gè)基本的成分：（1）條件：一組已知的關(guān)于問題條件的描述，即問題的起始狀態(tài)；（2）目標(biāo)：關(guān)于構(gòu)成問題結(jié)論的描述，即問題要求的答案或目標(biāo)狀態(tài)；（3）障礙：正確的解決方法不是直接顯而易見的，必須通過一定的思維活動(dòng)才能找到答案，達(dá)到目標(biāo)狀態(tài)。因此，按上述理解，作為“問題解決”中的問題，應(yīng)具有：情境性、探究性、挑戰(zhàn)性和開放性等特點(diǎn)。具體來說，問題解決中的物理問題包括來自于物理學(xué)理論和現(xiàn)實(shí)世界非常規(guī)性物理問題、結(jié)構(gòu)不良型物理問題和具有豐富情景的原始問題等。對這類問題的解決，一般不能通過模仿或直接套用物理公式和定律來解決，必須經(jīng)過研究探索、分析假設(shè)以及靈活運(yùn)用各種知識(shí)和技能才能求

5、得問題的答案。學(xué)生通過對問題的解決的過程，抽象出問題所隱含專業(yè)知識(shí)、學(xué)習(xí)到解決問題的策略以及學(xué)習(xí)策略。由于許多問題具有開放性的特點(diǎn)，往往沒有明確的答案，所以學(xué)生還必須要對解決問題的過程進(jìn)行元認(rèn)知反思活動(dòng)，以對問題的解決作出恰當(dāng)?shù)脑u價(jià)。因此，問題解決教學(xué)為學(xué)生提供了許多機(jī)會(huì)來發(fā)展并實(shí)踐他們的高層次思維技能，使學(xué)生把握概念之間的復(fù)雜聯(lián)系并廣泛靈活地應(yīng)用到具體的問題情景中去。23 基于問題解決的物理教學(xué)過程3.1設(shè)置恰當(dāng)?shù)膯栴}情境問題解決教學(xué)是基于問題的學(xué)習(xí)和教學(xué)，問題的好壞直接決定了教學(xué)的效果。好的問題要既能體現(xiàn)所要學(xué)習(xí)的物理知識(shí)內(nèi)容，又要考慮學(xué)生的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)，適合學(xué)生的程度，問題設(shè)置的難度還必須使

6、學(xué)生可以接受而又要具有發(fā)展性，要落在他們的最近發(fā)展區(qū)內(nèi)；既要與實(shí)際生活相聯(lián)系，以引起他們對研究問題的興趣，又有助于學(xué)生的發(fā)散思維和創(chuàng)新思維的發(fā)揮，使問題解決后學(xué)生的能力傾向發(fā)生變化；要有探究性，給學(xué)生一個(gè)充分自由思考、充分發(fā)展自己思維的空間，又具有一定的開放性，可以把問題延伸、拓展、擴(kuò)充到一般情形，并蘊(yùn)含著新的關(guān)系和規(guī)律，搭建起通向新理解的橋梁。在物理教學(xué)中創(chuàng)設(shè)問題情景的途徑有以下幾種：通過觀察自然現(xiàn)象形成問題情境；通過演示實(shí)驗(yàn)形成問題情境通；過物理學(xué)史創(chuàng)設(shè)問題情境；利用學(xué)生意想不到的錯(cuò)誤設(shè)置問題的情境；利用學(xué)生對某一問題的不同看法設(shè)置問題情境；通過提出假設(shè)、驗(yàn)證假設(shè)的方法形成問題情境等等。物

7、理教學(xué)中通過問題情景的設(shè)置，來激發(fā)學(xué)生的思維，使他們自主的進(jìn)行探索式的學(xué)習(xí)，使其在經(jīng)歷問題解決的過程中，獲得知識(shí)，發(fā)展高級的思維能力。3.2形成正確的問題表征對物理問題的正確表征是解決問題的重心，學(xué)生只有在對問題正確的表征情況下，才能激活長時(shí)記憶中的物理概念、基本原理及過去相關(guān)的圖式和樣例，才能對物理問題進(jìn)行更深層次的表征，即科學(xué)理論表征。因此，物理教學(xué)中的問題解決，應(yīng)該讓學(xué)生在讀題的同時(shí)通過畫草圖，在草圖上進(jìn)行相關(guān)物理量的標(biāo)注，把文字表征轉(zhuǎn)化為圖像表征，并通過合理的轉(zhuǎn)換，使之與長時(shí)記憶中的圖式相類似。這種做法實(shí)質(zhì)上是工作記憶對外部表征的操作，一方面可以減輕工作記憶的負(fù)擔(dān)，另一方面通過紙筆操作

8、可以把認(rèn)知過程外化，這樣就更有利于對自身認(rèn)知的監(jiān)控和調(diào)節(jié)。物理問題中還存在著一些核心詞匯，準(zhǔn)確理解和掌握這些帶有隱含條件的“核心詞匯”對們物理問題解決也非常關(guān)鍵。熟練掌握這些“核心詞匯”，就可以促進(jìn)學(xué)生從文字表征到物理表征到數(shù)學(xué)表征的轉(zhuǎn)換，快速提升學(xué)生的問題表征能力，進(jìn)而提高解決問題的能力。這里所說的“物理問題表征核心詞匯”指的就是帶隱含條件的物理概念。物理表征能力的提高，把握審題是關(guān)鍵，如果審題方法不到位，以習(xí)慣意識(shí)看問題，往往對題目中條件不能作出相應(yīng)判斷，而是主觀臆斷。只有過程分析到位，建立正確的物理模型，選取正確的物理?xiàng)l件，合理運(yùn)用規(guī)律，才能有效解決問題。3.3指導(dǎo)學(xué)生的問題解決基于問題

9、的物理教學(xué)，目的在于充分發(fā)揮學(xué)生的主體性，引導(dǎo)學(xué)生獲得解決問題的各種思想和方法，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造力，推動(dòng)學(xué)生的物理知識(shí)和思維能力水平的提高。物理問題解決的過程中教師的主導(dǎo)作用表現(xiàn)在教學(xué)過程的調(diào)控。研究指出解決問題的效率與結(jié)構(gòu)化和組織化的陳述性知識(shí)以及在實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)中積累的情景化的程序性知識(shí)有密切關(guān)聯(lián)。3所以在教學(xué)中教師要教給學(xué)生結(jié)構(gòu)良好的知識(shí)內(nèi)容，突出物理知識(shí)之間的層次和橫向聯(lián)系，這樣的知識(shí)便于學(xué)生在遇到新的問題情景時(shí)產(chǎn)生廣泛的遷移；強(qiáng)化解決問題的活動(dòng)中建立條件產(chǎn)生式，豐富他們程序性知識(shí)，提高學(xué)生對問題情景的敏感性。在學(xué)生解決問題的過程中，教師要適時(shí)的有針對性的對其加以引導(dǎo)，學(xué)生在解決問題的中遇到困

10、難的時(shí)候，應(yīng)給他們提供起支架作用的信息和知識(shí)以及交給學(xué)生問題解決的思維策略技巧。物理問題解決策略和物理思維技巧常見的有等效類別法、反證法、圖解法、理想模型逼近法、極限法、半定量估測法等。問題解決活動(dòng)結(jié)束后，引導(dǎo)學(xué)生對學(xué)習(xí)的過程進(jìn)行反思和評價(jià)，幫助學(xué)生逐步提高自我調(diào)節(jié)的能力。3.4合理評價(jià)結(jié)果在問題解決教學(xué)中，與傳統(tǒng)教學(xué)法很大的不同就是它強(qiáng)調(diào)發(fā)揮學(xué)生的主體地位作用。注重的是學(xué)生積極主動(dòng)參與解決問題的活動(dòng)過程，而不是結(jié)果。所以在教學(xué)中適合使用形成性評價(jià)方法，這種評價(jià)能讓我們及時(shí)了解到學(xué)生在問題解決過程中存在的問題，并及時(shí)加以調(diào)整，這對于學(xué)生的學(xué)習(xí)更具有實(shí)際意義。具體的評價(jià)方法可以采用行為評價(jià)、作品

11、評價(jià)、教師的鼓動(dòng)性評價(jià)和學(xué)生的自我評價(jià)在內(nèi)的綜合性的學(xué)業(yè)評價(jià)手段與方法。教師對學(xué)生的評價(jià)要注重學(xué)生問題解決的過程，要對學(xué)生參與程度、參與積極性、對集體的貢獻(xiàn)進(jìn)行評價(jià)。教學(xué)評價(jià)還要對學(xué)生的問題解決過程進(jìn)行一定的總結(jié)，學(xué)生解決問題過程中獲得的知識(shí)和技能的系統(tǒng)性和連貫性或許不強(qiáng)，可能存在著雜亂無序的情況甚至是錯(cuò)誤，教師應(yīng)該將這些知識(shí)和技能總結(jié)成比較系統(tǒng)、比較連貫的知識(shí)，使學(xué)生能夠獲得完整知識(shí)，從而對整個(gè)過程有比較完整的認(rèn)識(shí)。4物理問題解決教學(xué)應(yīng)注意的問題4.1關(guān)注每個(gè)學(xué)生的發(fā)展新課程標(biāo)準(zhǔn)的核心理念是“以人為本”，充分體現(xiàn)“人人學(xué)有價(jià)值的物理科學(xué)知識(shí)，人人都獲得必需的知識(shí)和技能，不同的人在物理上得到不

12、同的發(fā)展。物理問題的解決，其策略和方法是多種多樣的，解決的層次可各不相同。在教學(xué)過程中教師應(yīng)根據(jù)物理問題解決層次和學(xué)生實(shí)際能力水平情況，分類確定教學(xué)目標(biāo)，供不同層次學(xué)生去實(shí)現(xiàn)，有效地對學(xué)生進(jìn)行分類指導(dǎo)，使每個(gè)人都能積極的參與到問題解決中，每個(gè)人都得到最大限度的發(fā)展。4.2問題解決教學(xué)不可輕視問題的提出愛因斯坦曾說：“提出一個(gè)問題往往比解決一個(gè)問題更為重要，因?yàn)榻鉀Q問題也許僅是一個(gè)數(shù)學(xué)上或?qū)嶒?yàn)上的技能而已，而提出新的問題、新的可能性，從新的角度去看舊問題，卻需要?jiǎng)?chuàng)造性的想象力。”4這樣看來，學(xué)生提出問題的過程就是創(chuàng)造的過程。學(xué)生在自學(xué)的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的問題常常能顯示出教學(xué)的難點(diǎn)和重點(diǎn)。因此，鼓勵(lì)學(xué)生

13、大膽質(zhì)疑，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題解決問題的能力，并以學(xué)生的問題作為教學(xué)的出發(fā)點(diǎn)。因此要在物理教學(xué)中，除了培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力外，還應(yīng)重視提出問題能力的培養(yǎng)。能夠發(fā)現(xiàn)問題、提出問題，既反映了一個(gè)人的洞察能力和思維能力，也體現(xiàn)出一個(gè)人善于思考、積極思考、敢于創(chuàng)新的思維品質(zhì)。科學(xué)的發(fā)展總是與一些重大問題的提出與解決同步前進(jìn)的，一個(gè)善于發(fā)現(xiàn)問題、提出問題的學(xué)生，其發(fā)展前景將不可限量。因此，善于提出問題不僅是促進(jìn)個(gè)體發(fā)展的重要因素，也是推動(dòng)科學(xué)進(jìn)步的強(qiáng)大動(dòng)力。培養(yǎng)問題意識(shí)的主要途徑是創(chuàng)造開放寬松的教學(xué)氛圍，注意保護(hù)學(xué)生的好奇心，充分發(fā)揮元認(rèn)知的作用，鼓勵(lì)引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)并提出問題。4.3問題解決教學(xué)不能程式化研

14、究者迄今已提出多種問題解決模式，這些教學(xué)模式對教師的課堂教學(xué)實(shí)踐具有參考意義。但是教師在具體實(shí)施問題解決教學(xué)的時(shí)候，切不可機(jī)械地按照程序進(jìn)行模仿操作，而應(yīng)該指向教學(xué)目標(biāo)，依據(jù)教學(xué)內(nèi)容，適當(dāng)?shù)嘏c其他形式的教學(xué)方法，使教學(xué)形式新穎活潑，并始終以問題解決為主線進(jìn)行教學(xué)，讓學(xué)生在主體性參與之中解決問題，獲得知識(shí)，提高能力。結(jié)語基于問題解決的物理教學(xué)是一種與建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論及其教學(xué)原則非常吻合的教學(xué)方式，這種教學(xué)方式以問題為核心，讓學(xué)生圍繞問題展開知識(shí)建構(gòu)過程，學(xué)生通過親身經(jīng)歷問題解決過程，而達(dá)到掌握靈活的知識(shí)基礎(chǔ)和發(fā)展高層次的思維技能、解決問題能力及自主學(xué)習(xí)能力。教學(xué)過程包括創(chuàng)設(shè)問題情景、形成問題表征、問題解決和發(fā)展