初中物理结构不良问题的教学策略探索

孔令军

【摘要】结构不良的物理问题大多存在结构缺陷或复杂结构，学生通过解决这些问题能培养自身解决实际问题的能力。要想提高结构不良问题的教学成效，教师需要培养学生的知识迁移能力和发散思维能力，帮助学生建立问题物理原型，加强探究学习，从而提高结构不良问题的教学有效性。

【关键词】初中物理;结构不良问题;教学策略

在初中物理学习或解题中，学生遇到的物理问题大多是信息完整、研究对象确定、问题目标明确、变化过程比较理想和结构良好的问题。但现实中许多物理问题是条件或结论不确定、解决方案多样或不存在固定的解决方法、没有直接的参考原型、操作变量少等结构不良的问题。学生虽然对这类问题的解决感到困难，但这类问题具有重要意义。因此，教师应加强对此类问题的教学。

一、结构不良问题在物理教学中的意义

结构不良问题又称非良性问题、劣构问题，是指那些初始状态、目标状态、解决方法至少有一项不清晰的问题。结构不良问题的主要特征是界定不明确，问题的构成存在未知或某种程度的不可预知部分;目标界定含糊不清，缺少限定;具有多种解决方法、途径或根本不存在解决方法，即通常没有唯一的标准答案;具有多种评价解决方法的标准;可操控的参数、数量很多;没有原型案例可供参考，因为案例中各重要因素在不同情境下具有显著差异，还因为这些因素是相互影响的;不能确定哪些概念、规则和原理对形成解决方案来说是必要的，又如何将它们组织起来;概念、规则和原理三者之间的关系在案例中的应用不一致;对描述或预知大多数案例没有般性的规则和原理;在确定适当的行动方面，没有明确的方法;需要学习者表达个人对问题的观点或信念，因而解决问题的过程是一种独特的人际互动过程;需要学习者对问题作出判断，并说明理由。在物理教学中加强对结构不良物理问题的教学，对培养学生的物理学科核心素养具有重要意义，主要表现为以下三个方面。

一是能提高学生的创新思维能力。解决结构不良问题需要学生具有灵活发散的思维能力，能够想出多种可能的解决方案，而解决这类问题正是培养学生创新思维能力的好方法。二是能增强学生解决实际问题的能力。结构不良问题是真实的现实问题或接近真实的问题，这些问题的解决需要学生抽象概括问题的本质，需要进行知识和能力迁移，从而增强学生解决实际问题的能力。三是能培养学生对物理问题的探究意识。结构不良问题大多属于开放性问题，它们的解决方法具有多样性，能够有效激发学生对物理知识的探究欲望和兴趣，对培养学生的物理核心素养具有重要意义。

二、初中物理结构不良问题的教学策略

由于结构不良的物理问题包含多种类型，如问题的条件开放、内容开放、结论开放，或解决问题的策略开放，或综合性的开放问题等，要想提高这些问题教学的有效性，教师需要对不同类型的结构不良问题采取针对性的解决策略，这样才能提高学生对此类问题的学习效果。

1.借助知识迁移，促进结构不良问题解决

在物理教学中，教师不可能把所有知识都给学生一一讲解，因此学生需要通过已有知识迁移的方式，来学习掌握更多的知识，或解决不同类型的问题。对于一些内容开放的结构不良问题，教师可借助知识迁移的方式，来促进结构不良问题的解决。在许多内容开放的结构不良问题情境中，学生经常会遇到一些没有见过或学过的新知识，容易出现思维阻碍。教师如果讓学生对与该问题相关的已有知识进行归纳总结，从而找出它们之间的共性知识，并把已有知识有效迁移，就能促进该类结构不良问题的解决。

例如，在教学沪科版八年级物理第八章“液体的压强”时，由于液体压力作用效果是一个内容开放性的结构不良问题，要想让学生更好掌握液体压力的作用效果和哪些因素有关，教师就有必要让学生回顾已经学过的物体运动“速度”的概念形成过程：在判断两个物体运动快慢时，可让两个物体运动相同的距离来比较它们所用的时间，还可让两个物体运动相同的时间来比较它们的距离，以此得出判断物体运动快慢的物理量“速度”的概念。此概念的形成运用了控制变量的方法，而在判断液体压力的作用效果时，教师可以引导学生把学习“速度”的方法迁移到液体压力作用效果的学习中。当探究压力作用效果与压力大小的关系时，控制受力面积不变;当探究压力作用效果与受力面积的关系时，控制压力大小不变。这样学生就能全面掌握该学习方法，从而实现能力的迁移，促进内容开放性的结构不良问题的解决。

2.培养发散思维，多方法解决结构不良问题

学生在学习物理知识时，经常会遇到一些问题条件或所求结论开放的结构不良问题，因为这类开放性问题的灵活性大，而学生的物理思维能力不够发散，不能有效地解决此类问题。要想有效解决此类结构不良问题，教师需要打破学生的思维局限性，可运用“头脑风暴”“思维导图”“小组合作交流”等多种方法来培养学生的思维发散能力，从根本上提升学生解决此类问题的关键能力。

例如，在一个水平桌面上，放置一块边长是10cm的正方体铁块，它的质量是4740g，用多种方法判断该铁块是实心还是空心？（已知ρ铁=7.9g/cm3）

分析：虽然题目给出了两个已知条件，但所求结果具有开放性，要解答此类结果开放性的结构不良问题，学生首先要理解该问题的核心是什么，才能采用针对性的方法进行判断。在该问题中，其实质是运用密度公式，通过将该铁块和同体积的实心铁块相比较，判断它们在质量、密度或体积方面的差异，就能得出该铁块是否为空心物体。为了使学生运用多种方法进行判断，教师可引导学生借助思维导图解答此题。以“假设铁块是实心”为中心词，把“密度比较法”“质量比较法”“体积比较法”作为一级分支的三个关键词来构建思维导图，思维导图有利于发散学生思维，使学生解决结构不良问题的思维能力更灵活全面。

在“密度比较法”分支下，可根据公式计算，由此可判断该铁块的密度小于铁的标准密度，得出它是空心金属的结论;

在“质量比较法”分支下，可根据公式计算m=ρV= 7.9g/cm3×1000cm3=7900g，而铁块的实际质量4740g<7900g（实心质量），可判断该铁块是空心金属;在“体积比较法”分支下，可根据公式计算，由此可判断该铁块的实心体积小于铁的现有体积，得出它是空心金属的结论。

3.加强探究学习，建立结构不良问题原型

为提高学生解决结构不良物理问题的能力，教师需要注重培养学生的探究学习能力，重视让学生探索问题背后的知识“原型”，这样学生就能找到解决结构不良问题的基本依据。同时，教师要加强对学生的学习指导，为学生提供多种解决问题的有效策略，可通过创设问题情境，引导学生分析问题情境中的知识“原型”，让学生建立解决该类问题的基本图式。

例如，在教学八年级“物体的浮与沉”时，为了更好地拓展学生对“浮力”的认识和应用能力，教师可利用一些结构不良的实际问题，培养学生的物理思维能力，以此提高学生解决实际问题的应用能力。

总之，在初中物理教学中，培养学生解决结构不良问题的能力具有重要意义。教师应先提高学生的知识迁移能力，培养学生的思维发散能力，帮助学生建立不良问题的原型，使其运用多种方法开展探究学习，从而提高结构不良问题的教学效果。

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