從認(rèn)知視角論述問題解決學(xué)習(xí)在物理教學(xué)中的運(yùn)用
趙凱華先生在《從物理學(xué)的地位和作用看對(duì)中學(xué)物理教師的要求》一文中有這樣一段論述：在我國(guó)，有一種普遍的想法，即作為一名好教師，應(yīng)當(dāng)“課堂上解決問題”，把所教的內(nèi)容“講深講透”，不給學(xué)生課后留下疑難，讓學(xué)生課后提不出問題。這就是我國(guó)封閉式的教學(xué)方式。問題解決學(xué)習(xí)在課堂中的運(yùn)用，很大程度上改變了這種封閉的教學(xué)方式，然而一個(gè)課堂實(shí)例引起了我對(duì)問題解決學(xué)習(xí)運(yùn)用于物理教學(xué)的新思考。在《光的反射》中介紹光污染時(shí)老師舉了這樣一個(gè)例子：張小姐十分苦惱，因?yàn)樗姆孔诱龑?duì)著一座新大廈的玻璃幕墻，玻璃幕墻的反光使她苦不堪言，只要是晴天，她的房間就被強(qiáng)烈的反射光照得通亮，無法正常休息。提出問題：談?wù)勀銓?duì)光污染的認(rèn)識(shí)；如何預(yù)防光污染？請(qǐng)你提出一條合理的建議。結(jié)果學(xué)生對(duì)這個(gè)問題沒有產(chǎn)生“共鳴”，其教學(xué)進(jìn)行得并不順利。因此，我認(rèn)為：之所以問題解決學(xué)習(xí)在這里教學(xué)效果不佳，其原因主要是學(xué)生的認(rèn)知程度與問題解決所需的認(rèn)知水平?jīng)]有達(dá)成一致。其原因是多方面的，我試圖從認(rèn)知心理學(xué)的視角分析其中的幾點(diǎn)原因。一、問題的表征不恰當(dāng)
表征是問題解決的一個(gè)中心環(huán)節(jié)。表征物理問題是在頭腦中建構(gòu)物理情境，可以運(yùn)用文字、圖像、圖表、模擬實(shí)驗(yàn)等方法簡(jiǎn)化對(duì)問題的思考，讓問題研究的對(duì)象、狀態(tài)、過程清晰地顯現(xiàn)出來，讓問題明朗化、模型化，理順物理問題的復(fù)雜關(guān)系。表征問題有助于在一個(gè)整體情境下建構(gòu)問題的框架，并將問題與學(xué)生的背景知識(shí)聯(lián)系起來。
二、缺乏適當(dāng)?shù)膯栴}情境
教育家杜威認(rèn)為:“思維起源于直接經(jīng)驗(yàn)的情境�！迸⒄n堂教學(xué)的“情緒場(chǎng)”，創(chuàng)造良好的課堂心理氛圍，可以激發(fā)學(xué)生的思維興趣，激發(fā)學(xué)生的心底意識(shí)。但是在實(shí)際的物理教學(xué)過程中，“情緒場(chǎng)”的創(chuàng)造并不理想，面對(duì)問題情境學(xué)生往往“無動(dòng)于衷”，這不得不引起我們的思考：教師創(chuàng)造的問題情境是否符合學(xué)生的認(rèn)知？學(xué)生是否能“跳一跳，夠得著”？學(xué)生對(duì)新知識(shí)的需要、興趣、探索愿望，產(chǎn)生于學(xué)生已有知識(shí)與新的、未知知識(shí)之間的矛盾沖突。
三、缺乏觀察、經(jīng)驗(yàn)知識(shí)和推理能力
在學(xué)習(xí)物理過程中，要形成物理概念和認(rèn)識(shí)物理規(guī)律，首先必須有一定的感性認(rèn)識(shí)。這種感性認(rèn)識(shí)一部分來源于學(xué)生的生活環(huán)境，只有留心觀察生活便會(huì)得到對(duì)感性材料的正確理解，明白其中的物理道理。
如：照相時(shí)人離鏡頭遠(yuǎn)一點(diǎn)像大，還是近一點(diǎn)像大？為什么在常溫環(huán)境中冷凍食品周圍冒“白氣”？樟腦丸放一段時(shí)間為什么會(huì)變��？對(duì)這些問題有些學(xué)生由于平時(shí)缺少觀察和相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)，即使已經(jīng)學(xué)習(xí)了相關(guān)的物理知識(shí)，面對(duì)這些生活小問題還是一籌莫展。 四、對(duì)問題解決學(xué)習(xí)運(yùn)用于物理教學(xué)的幾點(diǎn)建議
1.物理教學(xué)應(yīng)讓學(xué)生形成高度概括的圖式和樣例，學(xué)會(huì)對(duì)問題進(jìn)行表征。由于物理概念和原理及問題解決模式是高度結(jié)構(gòu)化的，并以不同形式存儲(chǔ)在長(zhǎng)時(shí)記憶中，有些是以陳述性知識(shí)形式出現(xiàn)，有些是以程序性知識(shí)形式存儲(chǔ)，它們共同組成了高度概括和包容的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，其中也包括了大量問題解決的圖式和樣例。這些圖式和樣例可以在適當(dāng)?shù)闹X刺激下被激活，從而加快問題解決的速度，提高問題解決的效率。因此，教師應(yīng)注重物理知識(shí)的系統(tǒng)性教學(xué)，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(zhǎng)時(shí)記憶中的圖式相類似。通過練習(xí)和指導(dǎo)，要讓學(xué)生熟練掌握各個(gè)物理原理的適用情境和約束邊界，并形成相關(guān)的圖式和樣例，將之系統(tǒng)化，納入學(xué)生自己的認(rèn)知結(jié)構(gòu)之中。
2.精心選擇問題并設(shè)置問題情境。物理教學(xué)過程中，教師應(yīng)選擇合適的問題。問題要有：(1)針對(duì)性，能針對(duì)學(xué)生的實(shí)際情況設(shè)計(jì)問題的難度和梯度，使大多數(shù)學(xué)生通過教師引導(dǎo)和同學(xué)之間探索、討論；(2)深刻性，所設(shè)置的問題必須有較高的認(rèn)知水平，能激發(fā)認(rèn)知沖突，提示知識(shí)本身的內(nèi)在矛盾，方可為學(xué)生的問題解決能力的訓(xùn)練提供機(jī)會(huì)；(3)程序性，呈現(xiàn)給學(xué)生的應(yīng)該是遞進(jìn)式的、有層次的，逐步深化的問題；(4)拓展性，教學(xué)過程應(yīng)在解決原有問題的基礎(chǔ)上引發(fā)、延伸出新的問題，進(jìn)而把問題的探究延伸到課外，這就要求所設(shè)置的問題應(yīng)有更多的拓展性。同時(shí)，教師應(yīng)十分重視問題情境的創(chuàng)設(shè)，使學(xué)生進(jìn)入探索者的角色。教師可采用的問題情境的創(chuàng)設(shè)方式有：A.呈現(xiàn)想要加以理論解釋的現(xiàn)象和事實(shí)，創(chuàng)設(shè)問題情境；B.通過列舉有待解釋的事例，創(chuàng)設(shè)問題情境；C.由舊知識(shí)擴(kuò)展引出新問題，創(chuàng)設(shè)問題情境；D.通過激發(fā)學(xué)生的心理矛盾，提出問題，設(shè)置問題情境；E.提出猜想，并加以檢驗(yàn)，創(chuàng)設(shè)問題情境。
3.為學(xué)生搭建知識(shí)平臺(tái)使之提高解決實(shí)際問題的能力。教師為學(xué)生搭建的知識(shí)平臺(tái)中應(yīng)有這三方面的知識(shí)：陳述性知識(shí)，如物理學(xué)中的概念、規(guī)律和理論；程序邏輯性知識(shí)，即習(xí)得技能和智慧技能，它的核心是規(guī)則；策略性知識(shí)，如認(rèn)知策略。在問題解決過程中，教師要有意識(shí)地對(duì)學(xué)生進(jìn)行認(rèn)知策略和元認(rèn)知策略的訓(xùn)練，多問學(xué)生“在做什么”、“為什么這么做”(元認(rèn)知監(jiān)控)和“如果……，那么……”(認(rèn)知策略)的問題，并要求學(xué)生在問題解決過程中解釋這樣做的理由，這會(huì)有利于問題的解決和元認(rèn)知的自我提問。學(xué)生的自我提問，可以使學(xué)生意識(shí)到自己的思維過程，使思維外顯化，更有利于學(xué)生清楚自己究竟想要做什么，更有利于學(xué)生的自我調(diào)控。通過三個(gè)層面的知識(shí)學(xué)習(xí)，當(dāng)學(xué)生處在真實(shí)的物理環(huán)境中時(shí)，學(xué)生學(xué)習(xí)的物理知識(shí)最終將用于解決實(shí)際問題，從中學(xué)習(xí)、鍛煉、檢驗(yàn)自己解決現(xiàn)實(shí)問題的能力。
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