1引言
1.1研究背景
“问题解决”也就成为了教学改革中最引人注目的教学策略。进入21世界，中国正进高中物理教学论文_高中物理论文发表_高中物理教学论发表行着第八次课程改革，新课程改革的主要任务之一是转变教与学的方式。传统教学中教师主要采用以教师为主学生为辅的“灌输式”和“填鸭式”的教学模式，学生只能被动的接受，从而导致学生机械学习、死记硬背。新课程改革提倡一种“以问题为中心”的研究性学习，“倡导学生积极主动参与、乐于探究、勤于动手，培养学生搜集和处理信息能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力以及交流与合作的能力。在新课程改革中明确指出“培养学生分析与解决问题的能力”。恰当的问题表征是成功解决问题的前提，由此学生的问题表征能力的培养也就显得极其重要。一个问题有多种表征方式，不同的表征方式可以提供多种信息，问题的多元表征在学生解决问题的过程中具有不可替代的优势。问题的多元表征的理论基础是斯皮罗提出的认知弹性理论，所谓认知弹性，意指以多种方式同时重建自己的知识，要求从多于一个观点的角度检查某一概念，问题的多元表征强调学生使用多种表征方式，训练学生在问题面前选择最佳的最适合自己的表征方式。不同的学生所擅长的问题表征方式有所不同，教师可以据此制定针对性的教学计划帮助每个学生，这也正是新课程的最高宗旨和核心理念“一切为了每一位学生的发展”。
1. 2国内外的研究动态
1. 2. 1国内外关于物理问题表征的研究
形成正确的问题表征是问题解决的关键，正如Simon所说，表征是问题解决的一个基础环节，如果一个问题得到了正确的表征，可以说它已解决了一半。问题表征可分为内部表征和外部表征，内部表征指物理问题解决中的心理活动过程，外部表征是指问题的呈现方式。
20世纪八十年代，问题表征成为研究者关注的热点。其中最具有影响力和代表性的研究当属Larkin一系列研究。1980年Larkin在Science上发表的一篇文章对物理问题表征的研究具有深远的影响，至今仍有不少学者以此为研究假设(或研究基础)进行研究。Larkin认为，对物理问题表征的建构层次和过程是:初始表征(或“真实世界”表征)，主要由问题的表面特征决定;科学理论表征(即“物理”表征)，主要由问题的深层次特征决定;数学表征。[4]廖伯琴在关于力学问题表征体系的动态特征研究中以Larkin等的表征层次理论为基础，将力学问题解决内在心理过程分为四种表征层次，提出了力学问题解决过程中表征体系的假设，即在力学问题解决过程中，问题解决者相继构建了四种表征层次:文字表征、朴素表征、物理表征及数学表征。她还得到关于问题难度、熟悉程度对问题表征影响的重要结论。邓铸在其博士论文中提出了问题解决的表征态理论，认为问题解决就是问题表征状态不断发生变化的过程，这种变化经历六种问题表征状态，即无表征状态、外部表征状态、初步内部表征状态、低级范畴表征状态、高级范畴表征状态、符号化表征状态。而这六种表征状态并不一定以某一特定的顺序依次出现，在表征过程中它们可以形成多种变化模式。邓铸还研究了物理专门知识基础、状态元认知和学生抽象概括性学习风格对问题表征能力有明显影响，一般智力因索和心理健康也有影响，但相对较小。邓铸(2001)等的研究还表明，符号、图表、图形、照片等是外部表征的主要形式，命题、图式、神经网络和其它类型的知识结构是内部表征的主要形式。
1.2.2国内外关于物理问题多元表征的研究
一个概念或者问题可以以多种表述方式来呈现，这多种表述称为多元表征。在物理问题中常用的表征形式有以下几种:文字表征、符号表征、图表表征、图象表征、图片表征、数学表征等。
Robert J. Dufresne William J. Gerace, and William J. Leonard等的研究表明使用多种不同的表征方式可以帮助学生拓展思路，增加对问题的理解从而增加解决问题的机会，他们认为问题的多元表征对教师的教和学生的学都有很大的帮助。[13]许多的研究表明，面对物理问题时学生往往不能使用最佳的表征方式，他们只会选择自己最熟悉的方式。['4}Ainsworth, Bibby, and Wood (2002)研究t匕较了儿童使用数学表征和图像表征以及两者混合使用的情况发现单一的表征都支持学习，但是两种表征的混合物可能造成不利影响。这说明学生多元表征最严重的问题应该是学习者在多种表征方式之间进行有效的转换存在困难。
Kozma R指出在教学中使用多种表征形式，具有巨大的成效，让学生学会对同个问题的多种表征形式，能够更好地加深学生对概念的理解。研究者Meltze关于“多元表征”，做了这几个方面的研究:①学生如何表征各类具体的物理问题;②学生掌握了多少种表征方式以及对不同表征的反应有何差异;③学生在不同表征之间的转化能力如何;④如何帮助学生习得多元表征能力。来自美国科罗拉多州大学的Patriek B.Kohl和Noah D.Finkelstein两位学者研究结果表明:①对于不同表征形式的同一物理问题，学生的表现存在差异;②学生普遍认为，数学表征形式和图像表征形式是两种重要的且相对的表征形式;③指出学生表现水平除了与题目的表征形式有关外，还与问题的情景有关。约翰斯顿认为:化学、物理和生物等理科学科中都至少包括三种表征，即宏观表征、微观表征和符号表征。
国外对多元表征的研究比较深入，也取得了一定的成果，而我国对数学和化学多元表征的研究较多，对物理问题的多元表征研究较少。
1. 3研究的目的与意义
新课程标准非常重视学生问题分析和解决能力的培养，而形成恰当的问题表征是解决问题的关键，可见培养学生的问题表征能力是提高学生问题解决能力的前提。而对于一个物理问题，往往都存在多种表征方式，教师应培养学生从不同侧面不同角度看待问题，形成问题的多元表征，拓展解决问题的思路。鉴于问题的多元表征在问题解决中的重要作用，有必要对问题的多元表征进行一系列的研究。本课题主要采用问卷调查的方式研究高一学生物理问题多元表征的现状，并对其进行差异分析，找出造成此现状的原因，并在此基础上提出相应的对策。
1.4相关概念的界定
1. 4. 1问题表征
认知心理学家一般将信息在头脑中的呈现方式称为表征。它包含信息和信息表征两种含义。本课题中的问题表征包含问题的外部表征和问题的内部表征两个方面，其中问题的外部表征是指问题的外部呈现方式，包括文字、符号、图表、图形、照片等;问题的内部表征就是理解问题，是问题解决者构建的关于问题的认知结构，是对觉察到的问题的初始条件、约束条件的解释，可以概括为问题解决中解决者的心理活动过程。
1.4.2物理问题表征
对于物理问题表征研究者们有着不同的见解，例如廖伯琴将物理问题表征分为四个层次:文字表征、朴素表征、物理表征及数学表征。邓铸提出了问题的表征态理论，将问题表征分为六种状态，即无表征状态、外部表征状态、初步内部表征状态、低级范畴表征状态、高级范畴表征状态、符号化表征状态。本研究中所提到的物理问题表征在没有特别说明的情况下专指物理问题的外部表征，即将一个物理问题用文字、图表、图片、示意图、函数图像、符号、方程、表达式等形式表征出来。
1.4.3物理问题多元表征
在认知心理学与教育心理研究领域中，研究者一般认为多元表征泛指多元外在表征。即将一个学习对象用多种形式显示出来。在物理教育领域，物理问题的多元表征没有统一的概念界定，本研究中物理问题多元表征是指将一个物理问题用多种不同的形式表征出来，包括文字表征、图像表征、数学公式表征。由于平时提到图像或者数学公式时一般都不能离开文字语言的表述，所以文中所提到的图像表征和数学公式表征中亦含有文字表征的成分。文中将文字表征、图像表征及数学公式表征分别定义如下:
(1)文字表征是指用语言文字来描述物理过程、情景或推理过程。
(2)图像表征是指以图表、图片、示意图以及函数图像等为主借助少许语言文字、符号来描述物理过程、情景或推理过程。
(3)数学公式表征是指以符号、方程、表达式为主借助少许语言文字来描述物理过程、情景或推理过程。
2 物理问题多元.................................. 16-21
2.1 认知心理学关于问题......................... 16-19
2.2 建构主义的认.......................... 19
2.3 多元智能理...................................19-21
3 高一学生物理问题多元.................. 21-53
3.1 调查的目的............................ 21
3.2 调查对象............................ 21-22
3.3 问卷的编制........................... 22
3.4 问卷的发放与.......................... 22-23
3.5 问卷的数据......................... 23
3.6 问卷的统计分.................................... 23-53
4 形成高一学生物理问题多元表................................53-57
4.1 内部原因......................... 53-54
4.2 外部原因 ............................54-57
5 提高高一学生物理问题多元表征.......................... 57-61
..........................................................................................
结论
物理问题的表征直接影响着物理问题的解决，而物理问题的多元表征可以给学生提供多种信息，可以使学生从不同的角度去分析和解决物理问题，因此，物理问题的多元表征在学生解决问题的过程中具有不可替代的作用。为了了解现在高一学生物理问题的多元表征现状，本研究选取了来自湖南省4所中学的384名学生为研究样本，从四个纬度进行调查，包括:物理问题多元表征的使用意识、物理问题多元表征的掌握情况、物理问题多元表征间的转换水平以及在具体物理问题中物理问题多元表征的综合应用水平。通过统计分析得出了以下几个结论:
(1)学生对物理问题的各种表征有一定的使用意识，但是掌握情况不是很好，还不能在各种表征之间进行灵活转换。而在具体的物理题目中，学生往往也不能综合应用几种表征方式，导致无法正确解答物理问题。
(2)学生在学习物理知识时倾向于多元表征，但运用时其多元表征水平有变弱的趋势，而在给出具体物理问题时，学生的多元表征水平又有下降的趋势。
(3)整体上看，在多元表征方面，重点中学的学生比普通中学的学生表现好，男生比女生表现好，理科生比文科生表现好，学习成绩好的学生比学习成绩差的学生表现好。
(4)学生的文字和数学公式表征水平比图像表征水平普遍要高，识图能力比构图能力强。在文字和数学公式表征上，性别差异不很明显，只是在图像表征上男明显优于女生。