论解决物理问题的思维模型的构建

摘 要：学生在利用物理知识解决问题时经常感到无从下手，主要是因为没有建立科学的思考解决问题的模型。本文从吉尔福特的三维结构理论入手，探索得出了解决物理问题的规律。

关键词：解决问题 思维模型 三维结构理论

一、问题的提出

所谓解决问题是指“由一定的情景引起，按照一定的目标，应用各种认知活动、技能等，经过一系列的思维操作，使问题得以解决的过程”。按照这一定义，物理问题的解决即利用已有的物理学知识，根据问题的情景及已知条件，经过一系列的思维过程，得到答案的过程。

在物理教学中，教师会经常遇到这样一些学生：他们虽然对物理基础知识掌握得很好，但在处理问题时，则会滥用公式，错误百出。究其原因，是因为他们没有掌握解决物理问题的方法，没有建立解决物理问题的思维模型。他们不是根据问题的情景、特点和已知条件去选择合适的规律、方法，而是根据在大脑中闪现的规律去迎合问题中的条件。怎样才能使这些学生摆脱物理书一看就懂，课一听就明白，题一做就错，考试一考就砸的困境呢？笔者认为建立科学的思维模型是帮助他们学会解决物理问题的最有效的方法。因为优秀的思维模型可以引导学生循序渐进，从原来的“无从下手”转变为“有章可循”，对开拓处理问题的思路有着出奇制胜的作用。

二、理论依据

美国心理学家吉尔福特建立了一个关于智力结构三纬度立体模型，即内容、操作和产品。本文所研究的解决问题的思维模型属于这个理论的操作范畴。所谓操作是指由各种刺激引起的心智活动方式，亦即解决问题的心理过程，包括5种因素：1、 认知（C）：对刺激物的发现、了解和识别的能力以及发明的能力。2、 记忆（M）：保持信息的能力。3、 发散思维（D）：对刺激物作出的多样性的反应，或者说以不同的思维方式求得新的答案，它反映了人的创造能力。4、 聚敛思维（N）：用惟一的或“最好的”答案对刺激物作出反应，即得出一个正确答案的能力。5、 评价（E）：依据已有标准对信息作出判断，或者说是批评、鉴赏能力。不论是学生或教师，也不论是新手或专家，在解决问题时，总要经过一系列这样的操作活动，而操作活动总是受思维支配的，解题过程思维的目的性、连贯性对解决问题起主导作用。在解题的思维过程中，不仅有获取信息的过程――认知过程，也有知识的重现和应用，解题策略及程序的选择和应用――发散和聚敛，还应当有解决问题后对整个思维过程的总结和认识――评价。所以，解决问题的操作过程，是知识的应用与方法的选择相统一的过程，是可以存在固定思维模式的过程。

三、解决物理问题的思维模型的构建

按照吉尔福特的理论，结合物理问题的实际特点，笔者将不同的物理问题的操作过程设计了同样的思维模型，认知――审查――初步判断――认真分析――解答――检验评价。简化总结为六步走，即读、审、断、析、解、验。

(一) 读，即通读全题，属于认知阶段。这是获得已知条件的过程，是后面五步的基础。读的过程要求一字不落，通读全题，标出涉及几个物体有哪些重要的状态、物理量、过程等已知条件，它们各有什么特点，或在演草纸上写出各物体在各点、各时刻、各状态的已知条件。读题能力差，不善于独立提取信息，对题目所提供的各种信息分不清主次，抓不住其主要意图，使各种信息处在平等的地位上，正是解决问题时出错的主要原因。因此读的过程必须是精读而非泛读，即逐字阅读。如果贪快就会漏掉一些关键词，因为读的过程就是构建物理情境的过程，所以在必要时可重复读一到两遍。教育家苏霍姆林斯基说过：“不要靠补课，也不要靠没完没了的‘拉一把’，而要靠阅读、阅读、再阅读，――正是这一点在学习困难的学生的脑力劳动中起决定性的作用。”

(二) 审，即审查各已知条件的特点、用途及各物理量之间可能存在的关系，理出隐含条件，排除干扰因素。一道物理题往往需要通过使用已有的一个或多个规律来解决，而与题目中各个已知条件相关的定理规律也可能有多个。在审的过程中，不仅要求能把问题的大概意思作简单的复述，而且要把问题尽可能转化为物理模型。要利用已知与未知、要求与条件、目的与方法及其相互关系，以及题目中的关键词语，再现与题目相关的知识。

(三) 断，即在审的基础上做出初步判断，可称之为“第一感觉”。在审的基础上初步判断属于哪部分知识，该用哪些公式定理去解决。这个初步判断允许出错，因为学生的知识结构水平、知识熟练程度欠缺，他们在大范围内筛选可用知识时存在困难，知识选择尚处于尝试阶段，所以缺乏顿悟的能力。当学生抓不住问题实质时，尝试错误是不可避免的，正因如此才必须要进入下一步。

(四) 析，即认真分析题目的各已知条件、所描述的物理过程、状态的特点，这是发散过程和聚敛过程的统一。在此过程中，可以把题目划分为若干部分，或者把题目描述的物理过程划分成几个简单的过程，或者从题目描述的内容中划分出一些方面或特点，分别理解它们。然后，可以借助于受力图、函数图、运动过程草图、电路图、光路图、示意图等图像综合分析物理过程，找到题目中所描述的物理过程的关键点（状态），即关键过程的具体特点，进一步把这些新信息与已经学过的知识联系起来进行分析，并从自己的知识库中查找此过程、状态所遵循适用的规律。最后按照题目描述的物理情景，在头脑中重新构建一个比较完整的物理模型。

(五) 解，即解答过程。这是前四步的最终目的。此过程要把自己对问题的分析思路、解决方法清楚规范地反映在答题纸上。除了必须的公式定理等方程外，一定要有适当的文字说明。必不可少的内容应包括“对……（研究对象）”，“在……（某一点或某一过程）”，“因为……（条件）”，“有……（物理规律）”。解答过程中还应注意辅语言――各种图像的应用，因为图像与文字叙述相比更直观明了。

(六) 验，即检验自己分析解决问题的过程，属于评价阶段。很多学生题目做完就一放了之，尤其是答案正确时。实际上，无论分析问题最终得到的答案是正确还是错误，检验评价自己的思维过程都是至关重要的，尤其是在平时的训练中。做对了，可以总结经验：哪些条件引导自己建立了正确的物理模型，我为什么这样思考；做错了，可以获得更多的经验：是哪些条件引导自己犯了错误，为什么我没有按正确的思路走，我该吸取什么教训。以审视的眼光评价自己的思维过程可以在很多方面有很大收获，因为平时的训练不是为了做出几道题，而是为了更好地掌握知识，学会抓住主要矛盾分析问题。

四、结论及构建过程中可能存在的问题

思维模型是思维过程中各种事件发生的先后顺序，对学生怎么处理问题提供了一个思路，一种有效的方法，因此并不会限制他们思维的开阔性、发散性。学生在这一思维模型的引导下，逐渐掌握了物理问题的分析方法，遇到问题不再觉得无从下手，解决了怎么“想”的问题，分析的思路也逐步清晰起来。参与试验的学生均有不同程度的提高。但学生毕竟是一个个有思想的个体，很容易受到一些主观和客观因素的影响。如有时存在惰性和盲目追求速度，遇到问题有时会想当然。为了避免学生受其他因素的影响，可以设计专门的作业纸。

例如：物理作业纸

班级_____学号_____姓名_____题号_____

参考文献：

［１］ 彭聃龄.普通心理学（修订版）.北京师范大学出版社，2004.3第3版.