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原始物理问题解决的认知方式

时间:2018-03-02 23:42:13  来源:互联网整理  作者:匿名  TAG:

  为了研究问题解决的认知机制,心理学家一般采用新手和专家在解决问题上的差异来进行考查。大量有关新手与专家解决问题的研究发现,由于对问题的表征水平不同,新手和专家往往会采用不同的推理策略和运算步骤。新手对问题的理解通常是从未知条件出发,采用逆向推理策略进行运算步骤,试图从熟悉的解决方案开始,去推算怎样才能得到问题的结果。而专家能认识到问题深层的结构,采用顺向推理的策略,研究发现,两种方向相反的推理策略背后,对应了两种不同的认知加工方式,数据驱动加工与理论(概念)驱动加工,所谓数据驱动加工与概念驱动加工,主要是指加工是自上而下的还是自下而上的。概念驱动加工,是以科学定见与经验事实的矛盾及科学理论自身的矛盾作为科学研究的起点,其加工是以理论分析所产生的问题作为加工对象,并使加工的信息满足理论自身的一致性。数据驱动加工,是以观察及科学事实的发现作为科学研究的起点,其加工是以科学研究数据作为加工对象,并使加工信息满足现象的要求。数据驱动加工与概念驱动加工是相对的。当经验在加工过程中起主要作用时,便称为数据驱动加工,当理论在加工过程中起主要作用时,便称为概念驱动加工,概念驱动加工与数据驱动加工是交互的。

  学生解决物理习题的认知过程是什么样的呢?是理论驱动还是数据驱动,或是二者兼之?邓铸曾经做过高中生物理习题解决的表征研究,通过研究分析,他发现物理习题解决中存在着概念驱动加工和数据驱动加工。数据驱动是在习题解决中,学生从习题情境中不断提取已知信息,激活有关知识经验,完成对习题的表征或是表征态的转换,这是一种相对较低表征水平的状态,表征的抽象性、概括性不太高,所以要完成习题解决的认知操作需要情境信息的连接或激活。概念驱动加工通常是以理论为出发点进行加工,表征的抽象性、概括性较高,表现出更多的启发或顿悟,是一种相对较高水平的认知操作模式。学生在物理习题的解决中更多的表现出数据驱动加工较少的表现理论驱动加工,究其原因,这主要是由物理习题自身的特点所决定的,因为物理习题,是一种高度抽象化,概括化的习题,它虽然在形式上联系了物理现象,但却提供了详细而完备的数据,这种“条件”和“数据”正是物理习题的缺陷,学生在解决物理习题时,“数据”和“条件”成为他们思维的“拐杖”同时也是一种重要“提示”,这种过程只是让学生操练物理习题而不是解决物理问题,经过长期、大量的训练,使学生形成了数据驱动加工的认知操作模式。数据驱动的表面特征是对“条件”和“数据”的依赖,而这种依赖已经到了非常严重的程度,有一个欧洲笑话说明了习题“数据”化所带来的问题,“船上有75头牛,32只羊,问船长几岁了?”法国的一个报道显示,有64%的学生得出答案:75-32=43岁。虽然笑话涉及的是数学教育的领域,但也值得引起物理教育工作者的思考。

  根据皮亚杰的认知发展阶段理论,学生解决物理习题主要对应的是具体运算水平,而学生到了高中阶段,其思维发展的要求是要从具体运算阶段向形式运算阶段过渡,因此,需要寻找一种与理论驱动加工相对应的问题来提高学生的认知加工方式,而原始物理问题,是对真实物理现象的描述,是没有经过高度“抽象”的问题,与物理习题相比,问题解决的“数据”“条件”隐藏在物理现象中,学习需要根据现象,通过抽象,假设等方法自己挖掘相关条件,没有了数据和已经条件作为加工“支点”或是“起点”,学生就不得不放弃数据驱动加工的方式,而要以理论为“起点”或是“支点”,采取理论驱动加工的方式。与学生在解决物理习题主要对应的是具体运算相比,解决原始物理问题主要对应的是形式运算,这正符合了对高中生思维发展水平的要求。

  综上所述,解决物理习题主要对应数据驱动加工的方式,解决原始物理问题主要对应理论驱动加工的方式,从数据驱动加工到理论驱动加工的转变,说明物理问题解决方式的进化,因此在物理教学中引入原始物理问题是很有必要的。


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