摘 要：初中物理易錯問題往往缺乏系統(tǒng)性。本文基于信息加工的問題空間理論，結(jié)合試題編制技術(shù)、編碼理論、問題解決理論等認(rèn)知心理學(xué)研究成果，架構(gòu)“針對、典型”的初中物理易錯問題歸因體系、“經(jīng)濟、結(jié)構(gòu)”的初中物理易錯問題表征體系、“上位、普適”的初中物理錯誤思維體系，最終形成“因、表、思”三位一體的易錯問題結(jié)構(gòu)體系。使教學(xué)內(nèi)容在學(xué)法上，形成易錯問題整理路徑，提高學(xué)習(xí)有效性；在教法上，準(zhǔn)確分析教學(xué)薄弱環(huán)節(jié)，提升教學(xué)針對性；在課程上，開發(fā)易錯問題教學(xué)資源，增強課程豐富性。

關(guān)鍵詞：問題空間；易錯問題；歸因；表征；思維

目前，部分教師將初中物理易錯問題錯因歸納為學(xué)生審題不清、計算錯誤、套用錯誤、沒有思路等。因此，這部分教師讓學(xué)生“根據(jù)知識板塊”“零散”地謄抄或“重做錯題”，即針對單個錯題的“原題、錯誤、錯因、正解”加以表征。這種錯題的表征加重了學(xué)生的學(xué)業(yè)負(fù)擔(dān)，并且該方法僅羅列錯誤的內(nèi)容，未從錯因、能力、思維等角度提煉這些內(nèi)容的共性，也未總結(jié)出易錯問題精煉的表征方式。學(xué)生反復(fù)操練易錯問題，但無法規(guī)避相似錯誤的再次發(fā)生，無法有效提升自身解決問題的能力。

1 問題空間理論對易錯問題教學(xué)的啟示

美國信息加工心理學(xué)創(chuàng)始人紐厄爾（A.Newell）和西蒙（H.A.Simon），在研究人類問題解決時提出了“問題空間”的概念，該理論指出了問題的構(gòu)成——問題的初始狀態(tài)，要求達(dá)到的最終狀態(tài)，在問題解決過程中各種可能的中間狀態(tài)（包括可以使用的算子操作、與問題情境有關(guān)的約束）。^［1］將問題空間理論應(yīng)用于初中物理問題的剖析中，“初始狀態(tài)”是指物理問題的條件和背景；“最終狀態(tài)”是指物理任務(wù)或問題的指向；“中間狀態(tài)”是指問題解決所用到的物理知識和操作的組合方式、方法、路徑（見圖1）。由此，可以從問題空間的三大構(gòu)成方面對物理問題出錯的原因和表征的方式加以剖析和優(yōu)化，該理論能夠捕捉學(xué)生解決物理問題的思維特質(zhì)，規(guī)避思維誤區(qū)或定勢，從而提升他們解決問題的能力。

筆者基于信息加工的問題空間理論，針對目前初中物理易錯問題的教學(xué)現(xiàn)狀，結(jié)合試題編制技術(shù)、編碼理論、問題解決理論等認(rèn)知心理學(xué)研究成果，從“歸因、表征、思維” （以下簡稱“因、表、思”）三個維度架構(gòu)初中物理易錯問題的體系，分別指向初中物理問題解決出錯的“產(chǎn)生原因、表征方式、思維誤區(qū)”。

首先，本文從初中物理問題的空間結(jié)構(gòu)入手，結(jié)合試題編制技術(shù)，分析學(xué)生解決物理問題出錯的原因，架構(gòu)“針對、典型”的初中物理易錯問題歸因體系，從而暴露錯誤形成的機理。其次，本文根據(jù)初中物理易錯問題歸因體系，結(jié)合編碼理論和可視化技術(shù)，總結(jié)初中物理易錯問題的表征方法，架構(gòu)“經(jīng)濟、結(jié)構(gòu)”的初中物理易錯問題表征體系，從而提升整理的有效性。最后，本文根據(jù)初中物理易錯問題歸因和表征體系，結(jié)合認(rèn)知心理學(xué)、思維心理學(xué)中關(guān)于知識理解和問題解決的研究成果，對錯誤背后的“能力缺失”或“思維誤區(qū)”加以分析，通過共性提煉，架構(gòu)“上位、普適”的初中物理錯誤思維體系。進而梳理得出“因、表、思”三位一體的初中物理易錯問題結(jié)構(gòu)體系。

2 “針對、典型”——初中物理易錯問題歸因體系

基于問題空間理論，筆者將初中科學(xué)問題剖解成“初始狀態(tài)、最終狀態(tài)、中間狀態(tài)”三大成分，結(jié)合學(xué)生的錯誤問題，分析針對性的錯因，從而將問題加以分類，捕捉典型的錯誤問題，架構(gòu)初中物理易錯問題歸因體系。

2.1 初態(tài)：“問題條件和背景”

筆者通過對樣本區(qū)域?qū)W校中學(xué)生的易錯問題的“問題條件和背景”維度的成分加以分類和論證，得出其具有“取材——問題的背景、素材”“對象——問題的研究對象”“狀態(tài)——問題的動靜變化”“表征方式——問題的描述方法”四個維度。其中，“取材”和“對象”是按“空間”分類，“狀態(tài)”是按“時間”分類，“表征方式”是按“表征”分類，并可進一步加以細(xì)化，具體如圖2所示。

由此，通過逆向分析推理錯誤產(chǎn)生的原因，提高歸因的針對性和邏輯性，并將易錯歸因與樣本區(qū)域?qū)W校的初中物理易錯問題集匹配對應(yīng)，從而提高歸因的典型性。將上述方法實踐、提煉后，形成針對各個類別且富有典型意義的分析表，由于篇幅所限，摘取的部分內(nèi)容如表1所示。

上述研究可幫助師生迅速判斷“條件背景”成分的問題出錯原因，為歸因體系的架構(gòu)奠定基礎(chǔ)。例如，對于“取材——理想模型類”，分析浮力秤問題的錯誤原因，可能是學(xué)生對該模型本身不熟悉，包括浮力秤的結(jié)構(gòu)、運作過程等。

2.2 終態(tài)：“任務(wù)和問題指向”

筆者通過對樣本區(qū)域?qū)W校中學(xué)生的易錯問題的“任務(wù)問題指向”維度的成分加以分類和論證，發(fā)現(xiàn)其和物理知識的類型有較強的關(guān)聯(lián)性，因此得出該成分具有“事實、概念、規(guī)律、實驗、思維”五個維度。根據(jù)教育心理學(xué)對知識的分類，“事實”和“概念”歸屬于陳述性知識，“規(guī)律”和“實驗”歸屬于程序性知識，“思維”歸屬于策略性知識。對上述內(nèi)容可按“來源途徑、靜態(tài)動態(tài)、抽象程度、精確程度、實驗?zāi)康摹钡?，結(jié)合業(yè)界公認(rèn)的物理知識分類標(biāo)準(zhǔn)，進一步加以細(xì)化，如圖3所示。

通過逆向分析，逐一推理錯誤產(chǎn)生的原因，并對照錯誤的維度和類別列表，可以提高歸因的針對性和邏輯性，并將易錯歸因與樣本區(qū)域?qū)W校的初中物理易錯問題集匹配對應(yīng)，從而發(fā)現(xiàn)學(xué)生的錯誤原因類型。將上述方法實踐后，形成針對各個類別且富有典型意義的分析表，由于篇幅所限，摘取部分內(nèi)容，見表2。

上述研究可幫助師生迅速得出“問題指向”成分的問題出錯原因，并為歸因體系的架構(gòu)奠定基礎(chǔ)。例如，分析密度影響因素問題的錯誤原因，其為“概念——定義性概念類”的“對相關(guān)概念（質(zhì)量、體積）之間的關(guān)系認(rèn)識有偏差”。

2.3 融合：架構(gòu)易錯問題歸因體系

對于同一成分的相似歸因共性，可采用上位概念組合的方法加以精煉，例如，對在物理信息、實驗、生活常識、科技前沿等方面都存在的信息提取錯誤，就可歸納為“物理事物的信息提取錯誤”。對于不同成分的相似歸因，可采用定位法，根據(jù)問題解決的機理，重新調(diào)整歸因的類別，例如，關(guān)于“物理建模錯誤”，可能是在分析模型時，捕捉關(guān)鍵信息出錯，也可能是聯(lián)系模型和知識時，對知識適用條件的認(rèn)識有偏差而出錯。由于篇幅所限，摘取部分內(nèi)容（見表3）。

3 “經(jīng)濟、結(jié)構(gòu)”——初中物理易錯問題表征體系架構(gòu)

在架構(gòu)出初中物理易錯問題歸因體系之后，需將其合理地表征以促進學(xué)生學(xué)習(xí)。根據(jù)認(rèn)知心理學(xué)中的知識編碼理論，人類通常采用抽象的語義編碼和形象的表象編碼兩種表征方式，將其應(yīng)用于初中物理教學(xué)，即表象編碼為圖示表征，語義編碼為文本表征。其中，文本表征較抽象，但能夠在短篇幅內(nèi)呈現(xiàn)大量的信息，顯得較為經(jīng)濟；圖示表征內(nèi)容豐富，且易于體現(xiàn)結(jié)構(gòu)性的信息。

3.1 經(jīng)濟：易錯問題的“問題變式序列”文本表征

針對學(xué)生的共性化錯因，可采用“問題變式序列”文本表征——對易錯問題的錯因進行連續(xù)提問，以此將易錯問題表征為逐步遞進的序列化問題。例如，學(xué)生由于缺乏對課桌尺度的常識性認(rèn)識，序列化問題可以是“常見課桌有多長？門框有多高？書本有多厚？”

問題變式序列的設(shè)計需要結(jié)合兩方面：一是易錯問題的知識內(nèi)容，二是易錯問題的歸因。其中，易錯歸因需要知識內(nèi)容的補充細(xì)化，知識內(nèi)容需要易錯歸因的分類提煉。依據(jù)上述原則，筆者整理出了學(xué)生的易錯問題集，現(xiàn)篩選出的部分內(nèi)容（見表4）。

3.2 結(jié)構(gòu)：易錯問題的“分區(qū)流程標(biāo)注”圖示表征

針對學(xué)生個性化的錯因，可采用“分區(qū)流程標(biāo)注”圖示表征，并結(jié)合流程圖、概念圖等可視化技術(shù)，對易錯問題加以結(jié)構(gòu)化的表征。

在“分區(qū)流程標(biāo)注”圖示表征中，采用虛線將問題空間的結(jié)構(gòu)劃分為三個區(qū)域。左側(cè)區(qū)由上至下、從左至右分別排列題干、選項、隱藏的條件背景；中間區(qū)列舉問題解決需要的物理知識和操作，知識按類別上下劃分，并按問題解決的順序排序；右側(cè)區(qū)為問題的指向。整個問題空間，用注釋說明錯誤的原因，筆者針對“初中物理易錯問題整理集”，設(shè)計了相應(yīng)圖示表征。

以飛機平行地面飛行后切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流這一典型的易錯問題為例，學(xué)生常見的錯誤是認(rèn)為東西飛行能切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流，進而選D。對該易錯問題，用問題空間進行剖析并以“分區(qū)流程標(biāo)注”圖示表征，如圖4所示。

錯題 “衛(wèi)星懸繩發(fā)電”是人類為尋找衛(wèi)星的新型電力能源供應(yīng)系統(tǒng)而進行的實驗。假設(shè)在實驗中，用飛機拖著一根很長的金屬線 （其下端懸掛一個金屬球，以保證金屬線總是呈豎直狀態(tài)），在我國上空平行地面飛行。如果用該系統(tǒng)為衛(wèi)星供電，則下列說法正確的是 （" ）。

A. 這是電磁感應(yīng)原理，金屬線相當(dāng)于發(fā)電機的繞組線圈

B. 如果飛機自北向南飛行，金屬線上有感應(yīng)電流產(chǎn)生

C. 如果飛機自南向北飛行，金屬線上有感應(yīng)電流產(chǎn)生

D. 飛機只有由正西飛向正東方向，金屬線上才有感應(yīng)電流產(chǎn)生

可以發(fā)現(xiàn)，圖示表征更能體現(xiàn)問題空間的結(jié)構(gòu)，更能直觀地表征學(xué)生在問題解決過程中的錯因，讓學(xué)生加深對錯誤的認(rèn)識。

4 “上位、普適”——初中物理易錯問題思維體系架構(gòu)

認(rèn)知心理學(xué)提出，思維決定能力，能力作用于問題解決。由此可知，問題解決出錯的根本原因，在于問題解決的能力缺失以及存在思維誤區(qū)。在得出易錯問題的歸因和表征體系之后，進一步結(jié)合初中學(xué)生重形象輕抽象的思維特質(zhì)，可將問題解決過程中的一些錯誤聚焦至上位認(rèn)知能力的缺失上，并通過捕捉能力背后的思維誤區(qū)，歸納學(xué)生問題解決的普適性機理，架構(gòu)出學(xué)生的易錯思維體系。

4.1 上位：基于物理能力

筆者將問題解決錯誤的共性原因提煉為不同的學(xué)科認(rèn)知能力，通過教研討論，相互論證，共得出“信息處理能力”等8項主要學(xué)科認(rèn)知能力，如表5所示。

將物理易錯問題歸因的共性提煉為不同學(xué)科的認(rèn)知能力，有助于師生更好地開展同質(zhì)化的教學(xué)，從而避免由于短期的機械性重復(fù)而形成偽糾錯。

4.2 普適：基于認(rèn)知心理

為了進一步提煉認(rèn)知能力，可以結(jié)合思維心理學(xué)中對思維品質(zhì)的研究成果，將認(rèn)知能力缺失轉(zhuǎn)化為普適的思維誤區(qū)，如學(xué)生建模能力缺失，可轉(zhuǎn)化為物理思維的靈活性不足。同時，通過對易錯歸因的認(rèn)知能力進行歸納，還容易發(fā)現(xiàn)其與學(xué)生在問題解決時的不良的思維習(xí)慣有關(guān)，如學(xué)生提取關(guān)鍵信息能力缺失，與思維的“就近性”有一定關(guān)系。

根據(jù)上述方式，筆者歸納總結(jié)出以下幾種物理思維類型：編碼（抽象、形象）思維、簡化思維、分解思維、重組思維、推理思維（下定義、順向、逆向）、記憶思維、運算思維、邏輯思維（關(guān)聯(lián)、因果）、比較思維、類比思維、演繹思維，并結(jié)合物理能力，梳理得出表6。

在易錯問題教學(xué)過程中，若能發(fā)現(xiàn)學(xué)生的思維誤區(qū)，就能選擇具有相同思維要求的問題，開展變式糾錯，使學(xué)生獲得普適性提升。

通過分析易錯問題的歸因方法，應(yīng)用易錯問題的表征手段，解析易錯問題的思維樣態(tài)，促使學(xué)生形成一套完整的初中物理易錯問題整理的新路徑，從而讓學(xué)生形成探尋問題根源的意識，提升學(xué)生分析和解決問題的能力，使“易錯題”不再“易錯”，進而提高學(xué)習(xí)效率。如何進一步完善架構(gòu)出的易錯問題體系，并加以有效實施，是筆者進一步要研究的問題。

參考文獻(xiàn)

［1］艾森克，基恩.認(rèn)知心理學(xué) 第四版（上冊）［M］.高定國，肖曉云譯.上海：華東師范大學(xué)出版社，2004：127.