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从习题到原始问题:物理问题表征研究的生态化历程

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教育科学研究 2011年第12期 56-59页

作者：陈清梅张璐颜素容北京中医药大学基础部副教授100102

在物理问题表征研究领域,生态化是一个发展趋势。从物理问题表征研究的理论演进与测验工具的发展历程可以看出,测验工具从习题到原始问题的变化,标志着物理问题表征研究从实证到生态的转变,这为物理问题表征研究的发展提供了有益的启示。

关键词：物理教育物理问题表征物理问题解决原始物理问题生态化

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高三学生不同复杂程度物理问题表征的研究

高三学生不同复杂程度物理问题表征的研究

作者：杨苗苗河北师范大学

学位级别：硕士

《普通高中物理课程标准(2017年版)》指出,学生应把物理课程中形成的物理观念和科学思维用于分析和解决生活中的问题,在解决问题中进一步提高探究能力、增强实践意识、养成科学态度,促进物理学科核心素养的形成。由此可见,培养学生物理... 详细信息

《普通高中物理课程标准(2017年版)》指出,学生应把物理课程中形成的物理观念和科学思维用于分析和解决生活中的问题,在解决问题中进一步提高探究能力、增强实践意识、养成科学态度,促进物理学科核心素养的形成。由此可见,培养学生物理问题解决能力对物理学科核心素养的形成具有一定的推动作用。问题解决的关键是对问题进行合理的表征,而问题的复杂程度可能会影响学生的表征情况,进而影响问题的解决。所以研究不同复杂程度物理问题表征对提高学生的问题解决能力有一定的积极作用。通过查阅和分析相关文献,形成了对问题表征的初步认识,从而确定了研究主题,进而对相关概念进行界定并确定了研究的理论基础。根据物理问题复杂程度的界定,选取了简单物理问题和复杂物理问题各一道作为本次研究的认知作业。根据廖伯琴关于物理问题表征体系的四个表征层次,制订了信息提取转化和问题表征的评分规则。以物理月考成绩为依据选取学优生和学困生共56人作为本次研究的研究对象。利用认知作业法研究了学优生和学困生在解决不同复杂程度物理问题时的信息提取转化水平和问题表征层次以及信息提取转化水平和问题表征层次的相关性。借助SPSS软件对研究数据进行分析。通过对研究数据进行分析发现:(1)学优生和学困生在信息提取转化水平上存在显著性差异,并且学困生的信息提取转化水平易受问题复杂程度的影响;(2)学优生和学困生在物理问题表征层次上存在显著性差异,并且问题的复杂程度对学困生的问题表征层次影响大于对学优生的影响;(3)信息提取转化水平和问题表征层次存在显著性相关。根据研究结果,针对高三年级的物理教学提出了相应的教学建议:(1)通过问题归类促进问题图式的形成;(2)通过一题多解培养多元表征能力;(3)通过样例类比提高信息提取转化水平。

关键词：高三学生不同复杂程度物理问题物理问题表征信息提取转化水平

基于GeoGebra的高中物理问题表征能力研究

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基于GeoGebra的高中物理问题表征能力研究

作者：翟瑨宁夏师范学院

学位级别：硕士

物理问题表征,通俗来说就是对物理问题的解释,当一个物理问题被完全表征时,就说明该问题已被完美解决了。而在教学实践中,学生解决物理问题时存在着各种问题表征障碍:如在审题时,无法根据题中信息建立完整的问题模型,从而放弃解答;再如... 详细信息

物理问题表征,通俗来说就是对物理问题的解释,当一个物理问题被完全表征时,就说明该问题已被完美解决了。而在教学实践中,学生解决物理问题时存在着各种问题表征障碍:如在审题时,无法根据题中信息建立完整的问题模型,从而放弃解答;再如理解题意后,无法建立问题与物理知识的有效联系。这些障碍反映出学生在物理学习时,由于物理学本身的高度概括和抽象性,学生难以建立物理模型来表征物理问题。因此,寻找一种可视化的物理模型建立工具对解决学生物理问题表征障碍显得非常重要。近年来GeoGebra作为一款功能强大的教学软件进入了物理教育研究者的视野,这款软件涵盖了高中阶段所有的代数与几何知识,可以对抽象的物理模型进行动态可视化呈现,符合高中生在形象化思维向抽象化思维过渡期的认知特点。因此在物理教学中利用GeoGebra软件,能够帮助学生对物理问题情境构建可视化物理模型,对物理问题进行多种形式的表征,进而构建物理现象与物理本质之间的联系。上述过程对于培养学生的问题表征能力具有巨大的实践价值。本研究首先使用认知作业分析法,选取固原一中高二年级三个班共186名学生作为研究对象,首先对学生的物理问题表征能力进行教学前测研究。从测试结果中发现:学生的物理问题表征错误集中于初步内部表征和范畴表征这两个阶段,且物理问题表征能力普遍偏低。随后,本研究针对学生在前测中的问题表征障碍,基于使用GeoGebra工具设计并制作了相关教学案例,对研究对象进行了教学干预。经过教学干预后,再对学生的物理问题表征能力进行教学后测研究。通过对比前后测数据发现:对于同类型的物理问题表征,学生的后测成绩明显高于前测成绩。研究结果表明:利用基于GeoGebra工具的物理教学可以有效提升不同层次学生的物理问题表征水平。基于上述研究结果,本研究提出了基于GeoGebra工具提升学生物理表征能力的教学策略:对于内部表征能力较弱的学生,一、教师需要在平时的教学中引导学生用多种表征方式分析物理问题;二、教师需要在平时作业中训练学生的外部表征能力;三、教师要在平时教学中引导学生发现和挖掘物理问题的关键信息。对于范畴性表征能力较弱的学生,一、在教学中要减轻认知负荷,促进图式形成;二、提供样例对比,促进图式巩固;三、采用半开放型问题,促进图式运用。

关键词： GeoGebra 物理问题表征问题表征态理论认知作业法

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不同场认知风格高中学生物理问题表征的研究

不同场认知风格高中学生物理问题表征的研究

作者：郝浩然河北师范大学

学位级别：硕士

科教兴国,人才是第一资源;培养人才,根本要依靠教育。中学教育是人才培养中承上启下的关键阶段,必须将立德树人的根本任务落实到中学教育中。教育部指出,核心素养是学生应具备的,能够适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力。... 详细信息

科教兴国,人才是第一资源;培养人才,根本要依靠教育。中学教育是人才培养中承上启下的关键阶段,必须将立德树人的根本任务落实到中学教育中。教育部指出,核心素养是学生应具备的,能够适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力。问题解决作为核心素养的必备基本点之一,有利于促进物理学科核心素养的达成。认知心理学认为,问题解决的关键在于问题表征,问题表征的深刻程度直接影响着问题的解决。认知风格连接人格与智力,影响学生对信息的获取及加工方式,不同认知风格学生在物理问题表征中会呈现不同的表现。了解不同场认知风格学生的物理问题表征水平对培养学生的物理问题表征能力是有必要的,因此该文章对不同场认知风格高中学生的物理问题表征水平进行研究。该研究通过查阅文献,了解了物理问题表征的研究现状,选择了研究适用的理论基础,并对相关概念作出界定,结合Larkin划分的物理问题表征层次与SOLO分类理论,制定了物理问题表征水平评价框架,在此基础上编制了《高中学生物理问题表征水平测试卷》及其评分标准,在S市某高中一年级的5个班级中测量学生的物理问题表征水平。并用《镶嵌图形测验》测量这些学生的场认知风格。根据这两个测验结果,从问题表征的四个阶段揭示场认知风格对学生物理问题表征水平的影响。此外,该研究对测试卷进行了文本分析,了解学生出现较多的表征错误类型,并分别对不同场认知风格学生进行访谈,了解学生在问题解决中的实际困难及教学需要。得出以下主要结论:(1)高中学生的物理问题表征整体水平一般,部分学生存在表征困难。(2)不同场认知风格高中学生的物理问题表征水平存在显著性差异,场独立型学生的物理问题表征水平高于场依存型学生的物理问题表征水平。(3)不同场认知风格高中学生文字表征水平不存在显著性差异,场独立型学生的文字表征平均得分略高于场依存型学生的文字表征平均得分。(4)不同场认知风格高中学生的朴素表征水平不存在显著性差异,场独立型学生的朴素表征平均得分略高于场依存型学生的朴素表征平均得分。(5)不同场认知风格高中学生的物理表征水平存在显著性差异,场独立型学生的物理表征水平高于场依存型学生的物理表征水平。(6)不同场认知风格高中学生的数学表征水平存在显著性差异,场独立型学生的数学表征水平高于场依存型学生的数学表征水平。(7)高中学生的物理问题表征水平与场独立性成显著性弱度正相关。(8)高中学生常因前阶段表征错误引发后阶段表征困难。场独立型学生多因自身基础薄弱出现表征困难;场依存型学生多因线索识别不成功出现表征困难。根据研究结果,提出了4项教学建议:(1)作业设计弹性化;(2)组织拆解问题的元认知训练;(3)加强范例教学;(4)设置教学中的问题链。

关键词：问题解决物理问题表征场认知风格场依存型场独立型

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高中生物理问题表征能力的调查研究

高中生物理问题表征能力的调查研究

作者：王凌云河北师范大学

学位级别：硕士

表征（representation）就是把知识符号化并且与事物联系在一起储存在大脑中，是认知的一个重要过程。问题表征就是针对问题进行相关信息的认知、提取和搜索，最后把这些信息整合起来表述出来，是解决问题过程的一个重要环节，在问题的... 详细信息

表征（representation）就是把知识符号化并且与事物联系在一起储存在大脑中，是认知的一个重要过程。问题表征就是针对问题进行相关信息的认知、提取和搜索，最后把这些信息整合起来表述出来，是解决问题过程的一个重要环节，在问题的解决过程中，问题表征发挥决定性的作用。一个问题只有得到了正确的表征，才能得到顺利的解决。要顺利的解决物理问题，就要先正确的表征这个物理问题，学生的物理问题表征能力直接影响其解决物理问题的能力。为了了解海兴中学学生的物理问题表征能力的现状，本文主要通过问卷调查法和认知作业的分析法，对海兴中学的学生物理问题表征习惯和物理问题表征能力进行调查研究。通过问卷调查发现，（1）同年级的学生物理学习成绩越好，物理问题表征习惯越好，不同学习成绩水平的学生在解题时思路没有明朗就解题、解题时把题目分成几个情境解答两个表征习惯上存在显著性差异;（2）高三学生的物理问题表征习惯要好于高一学生，两者在解题时先把题目归类、解题时把题目分成几个情境解答、解题时有目的的寻找关键量、解题时思路没有明朗就解题、解题时把题目分成几个情境解答、解题过程中遇到困难停下来重新分析题目和对解答错误的题目分析错误原因五个表征习惯上存在显著性差异。通过认知作业分析发现：（1）高一同等水平（同等学习成绩）的学生，面对同一题目的不同问题呈现方式时，他们的物理问题表征能力有一定的差异，学优生、中等生、学困生三类学生，面对同一题目的不同问题呈现方式时，物理问题表征能力的差异显著性不同，学优生和学困生之间的差异最显著;（2）高一不同水平的学生，面对同一物理问题时表征能力存在显著性差异，学优生与学困生的物理问题表征能力存在极其显著性差异;（3）面对同一物理问题时，高三学生的问题表征能力明显高于高一学生的问题表征能力，存在显著性差异。

关键词：问题表征问题解决物理问题表征物理问题表征习惯物理问题表征能力

提高高一学生物理问题表征能力的教学策略的探究

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提高高一学生物理问题表征能力的教学策略的探究

作者：洪陈超广州大学

学位级别：硕士

教师进行物理教学活动期间着重将精力放在物理知识的应用上,忽视了学生理解物理知识的过程,这是传统物理教学中经常出现的现象。解决物理问题的关键是如何正确表征物理问题。本文通过问卷调查高一年级学生物理问题表征习惯的现状,通过... 详细信息

教师进行物理教学活动期间着重将精力放在物理知识的应用上,忽视了学生理解物理知识的过程,这是传统物理教学中经常出现的现象。解决物理问题的关键是如何正确表征物理问题。本文通过问卷调查高一年级学生物理问题表征习惯的现状,通过认知作业法研究高一学生物理问题的表征特点和规律。探讨有用的策略以提高学生物理问题表征能力,为以后的物理教学工作提供一定方向和参考。本文从以下5个部分开展了研究工作:第一部分:针对传统教学中存在的问题和高中物理新课程改革的要求,提出研究目的、研究内容、研究方法和研究意义。第二部分:通过文献阅读,本文总结了关于问题与物理问题、问题表征与物理问题表征相关概念和整理了与物理问题表征相关的理论成果。第三部分:⑴通过问卷调查高一学生物理问题表征的习惯现状,得出以下结论:(1)高一阶段的大部分学生没有良好的问题表征习惯。(2)学生的知识能力、自我调控能力和问题表征策略都是影响学生良好问题表征习惯形成的因素。⑵运用认知作业法分析学生问题物理表征特点,得到以下结论:(1)“文字表征”、“朴素表征”、“物理表征”、“数学表征”和“图像表征”都会影响学生物理问题解决的能力。(2)不同成绩水平的学生的各个维度的表征能力强弱不一样。(3)成绩水平不同的学生各个维度表征能力的相关性程度不一样。(4)高一学生的图像表征能力都相对薄弱。第四部分:从教师及学生两个层面,提出了相应的改进策略:⑴教师层面:(1)重视学生问题意识的培养;(2)根据学生物理问题表征中各个维度的水平情况,采用针对性的表征策略,提高学生各个维度的表征能力。⑵学生层面:(1)学生自己要形成良好的问题表征习惯;(2)在学习过程中,学生要重视纠错的环节,有自己的“错题本”。第五部分:总结本研究工作的成果,并展望更深入的研究工作。针对高一学生物理问题表征的研究论文很少,研究对象以大学生或高三学生为主。而高一年级作为中学承上启下的学习阶段,重视这阶段的学生物理问题表征情况的研究,对物理教学工作有重要意义。

关键词：物理问题表征物理教学学习习惯

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初中生物理问题表征的分布性分析

中学物理教与学 2018年第7期 42-45页

作者：魏国强李水莲鲁湘

问题表征是问题解决的关键环节。本文基于分布式认知理论，以统筹的思想将初中生物理问题表征的认知分布解读为五个维度：个体内部、个体之间、教学工具之间、思维方法之间、社会生活情境之中，进一步从这五个维度分析了初中生表征物理... 详细信息

问题表征是问题解决的关键环节。本文基于分布式认知理论，以统筹的思想将初中生物理问题表征的认知分布解读为五个维度：个体内部、个体之间、教学工具之间、思维方法之间、社会生活情境之中，进一步从这五个维度分析了初中生表征物理问题时的认知分布情况，以期为广大教育工作者充分开发和利用课堂资源提供新的视角，从各个角度提高学生物理问题表征能力。

关键词：物理问题表征分布式认知教育生态学

来源：人大复印报刊资料评论

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未来物理教师高中物理问题表征情况研究

重庆师范大学学报（自然科学版） 2007年第3期24卷 83-86页

作者：郑修林重庆师范大学物理学与信息技术学院重庆400047

选择未来物理教师、中学生及专家教师为调查对象,对他们的高中物理问题表征情况进行调查,结果表明:表面特征对全体调查者问题表征存在显著影响,但对专家及物理特长生影响不显著,受表面特征影响时,所有组别调查者辨认深层结构成绩都受表... 详细信息

选择未来物理教师、中学生及专家教师为调查对象,对他们的高中物理问题表征情况进行调查,结果表明:表面特征对全体调查者问题表征存在显著影响,但对专家及物理特长生影响不显著,受表面特征影响时,所有组别调查者辨认深层结构成绩都受表面特征影响而降低;不同物理水平调查者问题表征成绩存在显著差异,未来物理教师排在普通中学学生之前,重点中学及专家之后。物理水平越高,辨认问题深层结构成绩越好,重点中学学生及专家趋于深层表征,普通中学学生趋于表层表征,未来物理教师趋于表层表征。

关键词：未来物理教师物理问题表征表面特征深层结构模型问题

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高一学生物理力学问题表征对问题解决的影响

高一学生物理力学问题表征对问题解决的影响

作者：魏金丽河南大学

学位级别：硕士

问题表征贯穿问题解决的整个过程,在问题解决中起着重要的作用。本研究采用认知作业法,探讨了问题表征对问题解决的影响作用,同时探索了培养物理问题表征的方法。研究一以180名高一学生为被试,用认知作业法来研究问题表征对问题解决的影... 详细信息

问题表征贯穿问题解决的整个过程,在问题解决中起着重要的作用。本研究采用认知作业法,探讨了问题表征对问题解决的影响作用,同时探索了培养物理问题表征的方法。研究一以180名高一学生为被试,用认知作业法来研究问题表征对问题解决的影响,重点研究了不同学业学生的物理问题表征对问题解决的影响。同时考察了哪些物理问题表征对物理问题解决起到了最重要的作用。研究二以研究一的学生为研究对象,做了10周物理问题表征的干预。在干预方法上采取了物理问题表征基础能力培养、物理问题表征综合能力培养、物理问题表征的元认知监控能力培养等。通过上述两个研究,得出了以下主要结论:(1)提示文字、提示画图对学生物理问题表征的影响差异显著;(2)文字问题表征、朴素问题表征、物理原理问题表征、画图问题表征对学生物理问题解决的影响差异显著,画图问题表征对学生物理问题解决的影响差异更显著;(3)不同学业水平学生的物理问题表征对问题解决的影响程度差异显著,文字问题表征与朴素问题表征对优等生问题解决的影响更显著;物理原理问题表征和公式问题表征对中等生、学差生问题解决的影响差异更显著;(4)干预物理问题表征促进了高中生物理问题解决;(5)不同学业水平学生的物理问题表征干预效果差异显著,优等生没有中等生、学差生好,中等生与学差生的差异不显著。

关键词：物理问题表征物理问题解决画图表征元认知监控