孔令軍

【摘要】結(jié)構(gòu)不良的物理問題大多存在結(jié)構(gòu)缺陷或復(fù)雜結(jié)構(gòu)，學(xué)生通過解決這些問題能培養(yǎng)自身解決實(shí)際問題的能力。要想提高結(jié)構(gòu)不良問題的教學(xué)成效，教師需要培養(yǎng)學(xué)生的知識(shí)遷移能力和發(fā)散思維能力，幫助學(xué)生建立問題物理原型，加強(qiáng)探究學(xué)習(xí)，從而提高結(jié)構(gòu)不良問題的教學(xué)有效性。

【關(guān)鍵詞】初中物理;結(jié)構(gòu)不良問題;教學(xué)策略

在初中物理學(xué)習(xí)或解題中，學(xué)生遇到的物理問題大多是信息完整、研究對(duì)象確定、問題目標(biāo)明確、變化過程比較理想和結(jié)構(gòu)良好的問題。但現(xiàn)實(shí)中許多物理問題是條件或結(jié)論不確定、解決方案多樣或不存在固定的解決方法、沒有直接的參考原型、操作變量少等結(jié)構(gòu)不良的問題。學(xué)生雖然對(duì)這類問題的解決感到困難，但這類問題具有重要意義。因此，教師應(yīng)加強(qiáng)對(duì)此類問題的教學(xué)。

一、結(jié)構(gòu)不良問題在物理教學(xué)中的意義

結(jié)構(gòu)不良問題又稱非良性問題、劣構(gòu)問題，是指那些初始狀態(tài)、目標(biāo)狀態(tài)、解決方法至少有一項(xiàng)不清晰的問題。結(jié)構(gòu)不良問題的主要特征是界定不明確，問題的構(gòu)成存在未知或某種程度的不可預(yù)知部分;目標(biāo)界定含糊不清，缺少限定;具有多種解決方法、途徑或根本不存在解決方法，即通常沒有唯一的標(biāo)準(zhǔn)答案;具有多種評(píng)價(jià)解決方法的標(biāo)準(zhǔn);可操控的參數(shù)、數(shù)量很多;沒有原型案例可供參考，因?yàn)榘咐懈髦匾蛩卦诓煌榫诚戮哂酗@著差異，還因?yàn)檫@些因素是相互影響的;不能確定哪些概念、規(guī)則和原理對(duì)形成解決方案來說是必要的，又如何將它們組織起來;概念、規(guī)則和原理三者之間的關(guān)系在案例中的應(yīng)用不一致;對(duì)描述或預(yù)知大多數(shù)案例沒有般性的規(guī)則和原理;在確定適當(dāng)?shù)男袆?dòng)方面，沒有明確的方法;需要學(xué)習(xí)者表達(dá)個(gè)人對(duì)問題的觀點(diǎn)或信念，因而解決問題的過程是一種獨(dú)特的人際互動(dòng)過程;需要學(xué)習(xí)者對(duì)問題作出判斷，并說明理由。在物理教學(xué)中加強(qiáng)對(duì)結(jié)構(gòu)不良物理問題的教學(xué)，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)具有重要意義，主要表現(xiàn)為以下三個(gè)方面。

一是能提高學(xué)生的創(chuàng)新思維能力。解決結(jié)構(gòu)不良問題需要學(xué)生具有靈活發(fā)散的思維能力，能夠想出多種可能的解決方案，而解決這類問題正是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維能力的好方法。二是能增強(qiáng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。結(jié)構(gòu)不良問題是真實(shí)的現(xiàn)實(shí)問題或接近真實(shí)的問題，這些問題的解決需要學(xué)生抽象概括問題的本質(zhì)，需要進(jìn)行知識(shí)和能力遷移，從而增強(qiáng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。三是能培養(yǎng)學(xué)生對(duì)物理問題的探究意識(shí)。結(jié)構(gòu)不良問題大多屬于開放性問題，它們的解決方法具有多樣性，能夠有效激發(fā)學(xué)生對(duì)物理知識(shí)的探究欲望和興趣，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的物理核心素養(yǎng)具有重要意義。

二、初中物理結(jié)構(gòu)不良問題的教學(xué)策略

由于結(jié)構(gòu)不良的物理問題包含多種類型，如問題的條件開放、內(nèi)容開放、結(jié)論開放，或解決問題的策略開放，或綜合性的開放問題等，要想提高這些問題教學(xué)的有效性，教師需要對(duì)不同類型的結(jié)構(gòu)不良問題采取針對(duì)性的解決策略，這樣才能提高學(xué)生對(duì)此類問題的學(xué)習(xí)效果。

1.借助知識(shí)遷移，促進(jìn)結(jié)構(gòu)不良問題解決

在物理教學(xué)中，教師不可能把所有知識(shí)都給學(xué)生一一講解，因此學(xué)生需要通過已有知識(shí)遷移的方式，來學(xué)習(xí)掌握更多的知識(shí)，或解決不同類型的問題。對(duì)于一些內(nèi)容開放的結(jié)構(gòu)不良問題，教師可借助知識(shí)遷移的方式，來促進(jìn)結(jié)構(gòu)不良問題的解決。在許多內(nèi)容開放的結(jié)構(gòu)不良問題情境中，學(xué)生經(jīng)常會(huì)遇到一些沒有見過或?qū)W過的新知識(shí)，容易出現(xiàn)思維阻礙。教師如果讓學(xué)生對(duì)與該問題相關(guān)的已有知識(shí)進(jìn)行歸納總結(jié)，從而找出它們之間的共性知識(shí)，并把已有知識(shí)有效遷移，就能促進(jìn)該類結(jié)構(gòu)不良問題的解決。

例如，在教學(xué)滬科版八年級(jí)物理第八章“液體的壓強(qiáng)”時(shí)，由于液體壓力作用效果是一個(gè)內(nèi)容開放性的結(jié)構(gòu)不良問題，要想讓學(xué)生更好掌握液體壓力的作用效果和哪些因素有關(guān)，教師就有必要讓學(xué)生回顧已經(jīng)學(xué)過的物體運(yùn)動(dòng)“速度”的概念形成過程：在判斷兩個(gè)物體運(yùn)動(dòng)快慢時(shí)，可讓兩個(gè)物體運(yùn)動(dòng)相同的距離來比較它們所用的時(shí)間，還可讓兩個(gè)物體運(yùn)動(dòng)相同的時(shí)間來比較它們的距離，以此得出判斷物體運(yùn)動(dòng)快慢的物理量“速度”的概念。此概念的形成運(yùn)用了控制變量的方法，而在判斷液體壓力的作用效果時(shí)，教師可以引導(dǎo)學(xué)生把學(xué)習(xí)“速度”的方法遷移到液體壓力作用效果的學(xué)習(xí)中。當(dāng)探究壓力作用效果與壓力大小的關(guān)系時(shí)，控制受力面積不變;當(dāng)探究壓力作用效果與受力面積的關(guān)系時(shí)，控制壓力大小不變。這樣學(xué)生就能全面掌握該學(xué)習(xí)方法，從而實(shí)現(xiàn)能力的遷移，促進(jìn)內(nèi)容開放性的結(jié)構(gòu)不良問題的解決。

2.培養(yǎng)發(fā)散思維，多方法解決結(jié)構(gòu)不良問題

學(xué)生在學(xué)習(xí)物理知識(shí)時(shí)，經(jīng)常會(huì)遇到一些問題條件或所求結(jié)論開放的結(jié)構(gòu)不良問題，因?yàn)檫@類開放性問題的靈活性大，而學(xué)生的物理思維能力不夠發(fā)散，不能有效地解決此類問題。要想有效解決此類結(jié)構(gòu)不良問題，教師需要打破學(xué)生的思維局限性，可運(yùn)用“頭腦風(fēng)暴”“思維導(dǎo)圖”“小組合作交流”等多種方法來培養(yǎng)學(xué)生的思維發(fā)散能力，從根本上提升學(xué)生解決此類問題的關(guān)鍵能力。

例如，在一個(gè)水平桌面上，放置一塊邊長(zhǎng)是10cm的正方體鐵塊，它的質(zhì)量是4740g，用多種方法判斷該鐵塊是實(shí)心還是空心？（已知ρ鐵=7.9g/cm3）

分析：雖然題目給出了兩個(gè)已知條件，但所求結(jié)果具有開放性，要解答此類結(jié)果開放性的結(jié)構(gòu)不良問題，學(xué)生首先要理解該問題的核心是什么，才能采用針對(duì)性的方法進(jìn)行判斷。在該問題中，其實(shí)質(zhì)是運(yùn)用密度公式，通過將該鐵塊和同體積的實(shí)心鐵塊相比較，判斷它們?cè)谫|(zhì)量、密度或體積方面的差異，就能得出該鐵塊是否為空心物體。為了使學(xué)生運(yùn)用多種方法進(jìn)行判斷，教師可引導(dǎo)學(xué)生借助思維導(dǎo)圖解答此題。以“假設(shè)鐵塊是實(shí)心”為中心詞，把“密度比較法”“質(zhì)量比較法”“體積比較法”作為一級(jí)分支的三個(gè)關(guān)鍵詞來構(gòu)建思維導(dǎo)圖，思維導(dǎo)圖有利于發(fā)散學(xué)生思維，使學(xué)生解決結(jié)構(gòu)不良問題的思維能力更靈活全面。

在“密度比較法”分支下，可根據(jù)公式計(jì)算，由此可判斷該鐵塊的密度小于鐵的標(biāo)準(zhǔn)密度，得出它是空心金屬的結(jié)論;

在“質(zhì)量比較法”分支下，可根據(jù)公式計(jì)算m=ρV= 7.9g/cm3×1000cm3=7900g，而鐵塊的實(shí)際質(zhì)量4740g<7900g（實(shí)心質(zhì)量），可判斷該鐵塊是空心金屬;在“體積比較法”分支下，可根據(jù)公式計(jì)算，由此可判斷該鐵塊的實(shí)心體積小于鐵的現(xiàn)有體積，得出它是空心金屬的結(jié)論。

3.加強(qiáng)探究學(xué)習(xí)，建立結(jié)構(gòu)不良問題原型

為提高學(xué)生解決結(jié)構(gòu)不良物理問題的能力，教師需要注重培養(yǎng)學(xué)生的探究學(xué)習(xí)能力，重視讓學(xué)生探索問題背后的知識(shí)“原型”，這樣學(xué)生就能找到解決結(jié)構(gòu)不良問題的基本依據(jù)。同時(shí)，教師要加強(qiáng)對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)指導(dǎo)，為學(xué)生提供多種解決問題的有效策略，可通過創(chuàng)設(shè)問題情境，引導(dǎo)學(xué)生分析問題情境中的知識(shí)“原型”，讓學(xué)生建立解決該類問題的基本圖式。

例如，在教學(xué)八年級(jí)“物體的浮與沉”時(shí)，為了更好地拓展學(xué)生對(duì)“浮力”的認(rèn)識(shí)和應(yīng)用能力，教師可利用一些結(jié)構(gòu)不良的實(shí)際問題，培養(yǎng)學(xué)生的物理思維能力，以此提高學(xué)生解決實(shí)際問題的應(yīng)用能力。

總之，在初中物理教學(xué)中，培養(yǎng)學(xué)生解決結(jié)構(gòu)不良問題的能力具有重要意義。教師應(yīng)先提高學(xué)生的知識(shí)遷移能力，培養(yǎng)學(xué)生的思維發(fā)散能力，幫助學(xué)生建立不良問題的原型，使其運(yùn)用多種方法開展探究學(xué)習(xí)，從而提高結(jié)構(gòu)不良問題的教學(xué)效果。

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