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初中物理教学:行动模式解决问题

【摘要】:从问题解决的基本模式可以演绎出两种搜索问题空间的主要方式,我们因其对搜索行动具有指导意义而称之为行动模式。它致力于发现手段与目标之间的有意义的联系,而这种联系正是问题赖以解决的基础,顿悟式解决问题就其特征来说,好像是突然出现的。对于许多繁难的物理问题,从初态通向目标状态的途径十分隐蔽,而且在中途还会出现许多岔道,学会顿悟的策略,对于解决这些难题是很有启发意义的。

我们可以将解题的认知过程视为三个状态:解题者所处的最初情境(条件和对条件的认识),称为初始状态;达到目标过程中所处的情境(寻求联系的种种认识),称为中继状态;达到目标时的情境(建立新的认知结构),称为目标状态。从初始状态开始,存在着多种途径、方法和选择。

例如,面对一个力学问题,就存在静力学、运动学还是动力学问题的认识和选择,若一旦确定是动力学问题,又存在着是使用牛顿第二定律或动量定理或动能定理来解决问题的认识和选择,若一旦确定使用动量定理,又存在着是否守恒的认识和选择。解题者一旦作出某种选择,就改变了原有状态,处于一种新的状态。

可见,在初始状态和目标状态之间,存在着许多的中继状态,解题者所能达到的所有中继状态构成了一个问题空间。物理问题解决的过程实质上就是对物理问题空间的搜索过程。

怎样的搜索更为有效?有哪些指导搜索的方式呢?从问题解决的基本模式可以演绎出两种搜索问题空间的主要方式,我们因其对搜索行动具有指导意义而称之为行动模式。

(一)尝试错误式

尝试错误式是由进行无定向的尝试,重复无效动作,纠正暂时性尝试错误,直至出现解决问题得以成功的动作等一系列反应所组成的。在没有或辨不清意义联系形式的问题的场合,尝试错误式是不可避免的。例如在解决一些光学黑盒和电学黑盒问题时就常用这种方式。

(二)顿悟式

和尝试错误式的一系列刺激——反应形成联结的解题方式相比,顿悟式解决问题则具有一定的“心向”。它致力于发现手段与目标之间的有意义的联系,而这种联系正是问题赖以解决的基础,顿悟式解决问题就其特征来说,好像是突然出现的。阿基米德在入浴时,由于浴缸的水外溢,而顿悟解决测定王冠含金量的方法,就是一个典型的例子。

对于许多繁难的物理问题,从初态通向目标状态的途径十分隐蔽,而且在中途还会出现许多岔道,学会顿悟的策略,对于解决这些难题是很有启发意义的。遇到难题时仔细审查题目中的变量,从整体着眼,力图寻找一种合适的联系。当一次探索不成功时,就进行变换和适应,力图抓住主要变量和问题的实质,经过这种孜孜以求的顽强努力和思索,常常得到灵感,找到解决问题的有效途径。

尝试错误式和顿悟式虽然作为两种问题解决的不同方式提出,但不应将他们绝对化,在问题解决的过程中,尝试错误和顿悟实际上是两种互相补充的方式,在顿悟过程中,实质上包含了许多尝试错误的过程。