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论物理课程教学中问题解决能力的培养途径

2021-06-16 11:26 访问量:发布人:未知

  摘要:科学关注量和质的关系,形成良好认知结构。问题解决策略的掌握能让学生向老师学习策略,策略在新情境下的正向迁移,能根据新的问题情境自发地生成策略。建构主义视野下的探究式学习、合作学习、动手学习等教学模式能为培养学生在物理课程学习中的问题解决能力提供有效平台。

  关键词:物理课程;问题解决能力;途径

  “问题解决”是学习过程中经常发生的一种最重要的认知过程。从某种意义上讲。教学的最终目的是要使学生能自主地解决各种问题。培养学生解决实际问题的能力一直是物理教学中关注的焦点。在物理课程标准中明确要求:学生通过自己的努力能解决学习中遇到的一些物理问题,参加一些科学实践活动。尝试经过思考发表自己的见解,尝试运用物理原理和研究方法解决一些生产和生活相关的实际问题。提高学生解决物理问题能力是一个长期的渐进过程,教师要把这项任务渗透到日常的教学过程中去。在进行了大量文献资料研究的基础上结合笔者教育实践。我认为有以下途径可以有效培养学生问题解决能力。

  一、科学关注“量”与“质”关系,形成良好认知结构

  众所周知,知识是问题解决的基础,但不是知识越多解决问题能力就一定越强,这里涉及到知识结构问题。美国教育家波利亚说得好:“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。”物理学的知识具有严谨的结构体系,知识之问存在千丝万缕的内在联系。只有让学生把各个概念、规律的内在联系弄清楚。并能针对不同的物理情景采用不同的方法求解。才能在学生的大脑中形成良好的认知结构。例如,在讲完牛顿运动定律。两大定理(动能定理,动量定理)、两大守恒定律(能量守恒定律、动量守恒定律)后,可以止学生自己梳理知识体系。并说明不同定理适用条件。这些定理作为工具,在哪些情境中显得更有力量?哪些情境下使用不太方便?学生自己梳理完毕后,教师再总结归纳。一般来说关注过程的问题优先考虑牛顿运动定律;而那些只需要考虑始末状态的问题,优先考虑两大定理;研究对象为单个物体。宜用两大定理,其中若涉及时间优先考虑动量定理,涉及位移优先考虑动能定理;研究对象有两个相互作用的物体,宜用两大守恒定律。若出现相对位移优先考虑能量守恒定律。经过这样训练。能够帮助学生了解知识的总体结构,深刻理解每一知识点在整体知识结构中的地位、特色及应用特点,在大脑深处形成因果、源流、主次、轻重、隶属、对比等逻辑体系。当然。传授这些内容是要结合具体事例,这样才能有血有肉,与具体情境相关联。引导学生做适当的有针对性的训练。让学生真正体会并自觉运用。这样既关注了学生物理知识的“量”:概念。规律。原理等。又关注了物理知识的“质”:良好的组织结构。要完成这个目标,具体来说,可以从以下几个方面入手。

  1.形成“条件化”,“情境化”的知识

  在教学过程中,一定要让学生把所学的知识与使用知识的条件联系起来,形成“条件化”知识。例如万有引力公式只能计算质点问的引力;电势差与电场强度关系U=Ed。只适合匀强电场;气态方程PV/T=常数,只适合一定质量的理想气体等。还要注意物理现象与物理本质的结合,学生常常孤立地从理论到理论看待知识,不注意实际情境。例如,讲向心力知识时。要结合公园里的过山车。杂技舞台的水流星表演,生活中洗衣机的脱水桶等与之密切联系的、学生又很熟悉的实际情境。物理知识如果与学生能感知的现象发生联系,就会有枝有叶、生动丰满。只有这样,学生才能在不同的情境下,提取相应的知识。为更好地创设情境,除了传统的实验以外,还可以充分利用网络资源、多媒体模拟功能等。

  2.引导学生构建物理知识体系。

  学完一部分内容后,教师应帮助学生重新组织知识,形成一个有层次、有条理的知识体系。例如,学完高中力学之后,可以画出概念、规律、逻辑体系图。图表能比较系统地表述高中物理的知识体系,以及各知识点的位置和层次。

  3.陈述性知识、程序性知识、条件性知识并举

  在传统教学中,比较重视陈述性知识和程序性知识。也就是重视“双基”(基本知识,基本技能)。而现代认知心理学家更重视条件性知识的教学,它是教会学生学习和思维。掌握策略使用的重要途径。若把物理知识结构比作一棵苹果树,则它由以下四种要素组成。第一种要素:具有一定包摄或从属关系的物理概念、原理、方法的内容和由它们的相互关系所形成的组织。这种要素是头脑中的知识网络系统,好比苹果树的主干和侧枝。第二种要素:支持物理概念、原理的现象与事实。这种要素从属于一定的概念或原理,成为该概念或原理的外围,使抽象的概念、原理变得有血有肉,易于理解,它好比苹果树上茂密的树叶。第三种要素:物理概念之间的逻辑。物理学是一门体系严密的理论科学和精确定量的精密科学,语言逻辑和数学逻辑是使物理学知识组织起来的必要因素,好比苹果树的表皮。第四种要素:为解决问题而从前三种要素中抽出的物理知识组块,好比苹果树上结出的果实。只有栽出了主干发达,枝繁叶茂的果树,才能结出丰硕的果实。在学生头脑中构建一个陈述性知识,程序性知识,条件性知识相互支撑、组织结构良好的物理学知识体系,是他们能有效解决实际问题的后勤保障。

  二、积极形成问题图式。帮助解决相似新问题

  按信息加工论观点,图式是将大量的信息组织成一个有意义的系统的结构。把表征一块块信息的命题组织成一个和谐的整体需要有一些较大的信息单元。图式就是指明某个概念、技能或事件应该具有的标准式样或应该采取的步骤。例如我们在环境的相互作用中学习和使用的各种计划都属于图式。图式能帮助学生理解新信息。在遇到新问题时能及时发生迁移。学生一旦学习了某个图式,当他遇到可以应用这个图式的新问题时,能激活原有知识。对学科问题解决过程的研究表明。形成物理问题图式,有利于提高学生问题解决能力,其内在机制源于它能为搜索联想(相似思考,提取类比物)提供素材上的丰富准备。问题解决往往首先是问题的识别和问题的表征,而问题图式中:不仅含有类似问题的“原则”,同时也含有大量而具体的问题解决策略性知识,这就决定了问题图式在新问题解决中的巨大价值。问题图式的形成需要长时期的积累。但也必须指出,联想搜索策略是解决问题的一种“经验性准则”——常常能够但并不保证一定能解决问题。在物理教学实践中,要形成一定“量、质、类”的问题图式——问题的原型(又称为问题的深层结构)和该种类型问题的解决模式,可以考虑以下一些基本途径。

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