物理解题理论若干问题的探讨～

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1、物理解题理论若干问题的探讨〜任何一个问题都可以分为三种状态，即初态、终态和中间态。初态是问题给出的已知条件，终态是解题所要达到的终极目标。问题从初态推进到终态要经历若干个中间态。解题，实质上就是人或系统寻找一个状态系列，使问题从初态顺利地到达终态的过程。用认知心理学的观点看,解题的过程就是一个“信息输入一一信息加工一一信息输出”的过程。问题总是与困难联系在一起的，从某种意义上说，困难和问题属于同一个概念。正如美国著名数学家•波利亚所说的：“一个问题，如果很困难，就是一个大问题；如果它只有一点困难，就是一个小

2、问题。……没有困难，也就没有问题了。”虽然问题是由初态、中间态和终态构成的，但一个问题的本身不可能主动地为我们展示出从初态到终态的状态系列，它需要解题者通过知觉和思维去发现和发掘。如果系列中状态的数目越多、越隐蔽、越模糊，解题的难度就越大。根据问题与解题的意义，可以将物理问题及其求解用图1的几何模型来描述。图中，“条件”和“目标”是物理问题的初态和终态，它反映岀所给的物理问题已知的是什么，欲知的是什么。条件和目标是两个信息源，它们是求解物理问题的出发点。以条件为圆心可以作出一组同心圆，它表示由条件的已知信息

3、依次可推知哪些信息；同理，以目标为圆心也可以作出一组同心圆，它表示欲获得目标的未知信息，依次需提供哪些信息。两组同心圆的交点表示从条件态到目标态需经历的中间态，这些从条件态经过若干个中间态到目标态的连线即物理解题的途径。由图中可见，由条件态到目标态所经历的中间态系列并不是唯一的，这表明求解一个物理问题通常存在多条可行的途径，解题途径的选择是个人化的，不同的解题者所探明的解题途径不一定相同，搜索最佳的解题途径是物理解题的思考中心。解题途径的搜索有不同的方向，既可以由条件态出发向目标态方向行进去搜索，也可以由目

4、标态出发向条件态方向行进去搜索。成功的解题者总是充分获取题目的条件和目标所能提供的信息，并以这两个状态为起点，由近及远，向对方接近。如果在搜索解题途径时，未能获知应得的信息，这将造成状态系列数目残缺、思维链中断的现象，这是解题受阻的主要原因。物理解题的一般过程关于问题解决的一般过程，世界各国的学者做了大量的研究，提出了许多不同的观点。其中影响较大的是1957年G•波利亚提出的“怎样解题”表，表中将解题过程划分为四步，如下所示：弄清问题一拟定计划一实现计划一回顾虽然波利亚是针对数学解题而提出的,但由于“怎样解

5、题”表具有普遍性的意义，它也“可用于其他学科”。结合物理解题，考虑到许多物理问题在求解时并非先拟定好一套计划，再去实现，而是对计划一边拟定,一边尝试，一边修正，一边实现。解答这些问题时，拟定计划和实现计划很难明显地分离开来。所以，我主张可以暂且将物理解题的全过程粗分为“审题一一求解一一回顾”三个环节。1.审题审题是解题者对题目信息的发现、辨认、转译的过程，它是主体的一种有目的、有计划的知觉活动，并有思维的积极参与。主体进行审题活动的主要方式是读、思、记。当拿到题目时，首先要对题目的文字和附图阅读几遍。审题时

6、要先粗后细，由整体到局部，再回到整体，即先对题目有一个粗糙的总体认识，然后再细致考察各个细节，最后对问题的整体建立起一幅比较清晰的物理图象。在这一系列活动中，主要的任务是：(1)发现信息通过读题，弄清问题的研究对象是什么，它可看作什么模型；研究对象与外界有哪些联系，经历了什么变化；在问题涉及的各个物理变化过程中，哪些量是不变的，哪些量是随别的量而变化的；问题的条件是什么，目标是什么，等等。(2)转译信息在物理习题中，有些信息表述得比较含蓄，不能直接加以利用，在审题时，应当进行转译。例如，“轻弹簧”可转译成“

7、不计弹簧的质量”；“常温常压下的气体”可转译为“气体可视为理想气体”；“两个电荷原来相距很远”，可转译为“两个电荷原来没有相互作用力”,“系统电势能为零”等等。(3)记录信息当题目的信息被感知后，通常需要将其中的一部分信息用简短的形式(文字、式子或图）记录下来，以备使用。2.求解在审题阶段,解题者已经获得了关于问题的条件和目标等方面的信息。但是，这些信息不但在数量上远远不足，而且它们本身也不会自动地构成一条到达目标的通道。“求解”就是解题者为实现问题目标，而对题目信息进行充实。加工的过程，它是继“审题”之后

8、一个极其重要的解题环节。从物理解题的全过程看，审题只是解题的准备阶段，而求解则是解题的中心环节。求解环节的主要任务是拟定解题计划和实施解题计划，其过程大致可分为如下几个阶段：（1）分析和联想通过审题，我们对题目的条件、目标，所描述的现象及所经历的物理过程有了初步的了解，但仅有这些并不能立即引导出结论。如果问题比较复杂，应将总体目标分解成若干个子目标，将物理过程分解为若干个阶段，分析各个阶段的特点。通过分析，要对问