物理毕业论文的理论基础

物理问题解决与元认知研究【摘要】文章结合具体学科，分析了元认知在物理问题解决过程中的作用，以及如何通过物理问题解决对元认知进行有效开发。 【关键词】物理；问题解决；元认知 元认知( Metacognition）是弗拉维尔70年代提出的，此后关于元认知的研究越来越多，这些研究主要集中于阅读理解、记忆和问题解决三大领域，其中问题解决中的元认知研究是九十年代才开始的。研究表明学习能力强的学生元认知水平较高，元认知策略可以修补知识水平的欠缺以及补充、完善问题。 本文采取与具体学科相结合的方式，从物理学科的特点出发，从元认知的实质出发，探讨元认知在物理问题解决过程中的作用以及如何对其有效开发。 一、元认知在物理问题解决中的作用 1976年弗拉维尔对元认知的定义:一个人所具有的关于自己思维活动和学习活动的知识及其实施的控制，是任何调节认知过程的认知活动。 1979年Kluwe认为：元认知是明确专门指向个人的认知活动的积极的、反省的认知加工过程； Schraw & Dennison( 1994)定义：元认知是关于个人对自己学习反省、理解、控制的一种能力。元认知概念包括三方面的内容：元认知知识、元认知体验、元认知监控三种成分。三者相互作用，相互联系，其中元认知监控是元认知中的核心成分，它是学习成功的关键。 1. 元认知对物理问题解决的目标进行修正。[1] 元认知使得解题过程具有明确的目标指向性，使解题者的心理活动都朝着目标靠拢。目标是问题解决者主观经验的知觉，它既是问题解决的开始，也是问题解决的归宿，它对问题解决的进程进行指导。解题中问题解决者要监控其解题计划，制订切实可行的目标，致使物理问题解决得以顺利进行。 2. 元认知操作驱动物理问题解决的策略。解决物理问题需要一定的策略。策略是在思维模式的作用下反应出来的，它影响着物理问题解决的效率。问题解决者在解题过程中通过以下方式进行认知操作。（1）激活思维并制定策略，即以目标为出发点，将物理材料放入已有的知识背景中，在操作系统的作用下激活认知结构。在元认知基础上，根据材料系统在认知结构中的相似性，寻求物理认知结构中的“相似点”，把问题改组为适合原有知识的形式，或把以前知识通过经验加工成适合现有问题的形式，从而制订解题策略；（2）改组和实施策略，即通过对问题解决进程的反馈，面对问题，有多种解题方法，问题解决者要进行自我评价，实质上就是对问题解决策略的评价，如果发现目标确信无疑而又达不到或不能顺利达到目标时，则将怀疑其策略，有必要对策略进行调整。 3. 元认知增强解题者在物理问题解决中的主体意识。鉴于物理学科的特点，一般解决物理问题有一定的困难，这就要求解题者能自我激活，发挥自我作用，排除障碍，产生问题解决的欲望。而元认知在整个问题解决过程中存在着内反馈的调节。（1）通过元认知知识，使解题者能审清题意，对问题的类型、难易程度、所用的知识有初步了解，使其能主动选择有效解题策略；（2）元认知体验的自我启发作用，调动非智力因素参与，产生“知”与“不知”的认知体验和情感体验，产生一些新的思路和方法，对原有的思维进行扩充，可以克服障碍，调动解题者的积极性和自信心；（3）元认知的监控作用，体现在解决问题的整个阶段，解题的前计划，解题过程中的监测，解后的评价、反思。 二、通过物理问题解决对学生进行元认知开发 学生的元认知能力往往在解题过程中体现，并在解题过程中培养出来，龚志宁（1999）研究发现元认知策略导致学困生成绩低于优生。有人曾经对比优生与物理学困生解题过程研究中。发现元认知能力的高低一定程度决定物理成绩高低。为了让学生“学会学习”，我们应加强学生物理问题元认知能力的培养。 1．激发学生的自我意识和培养学习动机。元认知能力的发展以一定的心理发展水平为基础，元认知在学生自我意识产生之后才发展起来。如果没有自我意识，学生不能对自己正在操作的认知对象进行积极的计划、监测、评价、反思。自我意识是以主体及其活动为意识对象，对人的认知活动起着监控作用。在解题学习中，人的自我意识是对自己在问题感知、表征、思考、记忆和体验的意识，对自己的目的、计划、行动以及行动效果的意识。 2．剖析思维过程，加强思路教学。以往教师解题只注重解题过程本身以及解题的结果，而忽略学生元认知作用的过程。元认知是认知的认知，元认知时刻在发挥作用，要提高学生的元认知水平，应该让学生体会教师的元认知发挥过程。遇到一个新问题时，向学生示范自己如何分析、寻找有效策略，最终解决问题的整个过程。有时教师也会进入死胡同，但有能力排除障碍。有时教师也犯错，但他运用元认知监控可以修正问题…总而言之，展示教师思维过程，将教师自身过程的自我监控、自我调节展现给学生。[2] 3．传授解题的元认知策略 （1）善于利用波利亚“自我提示语” Polya波利亚在他的解题理论著作中所给出很多提示语，都是属于元认知的范畴。在解题时经常自觉地运用这些提示语，是提高解题元认知能力的有效途径。如果问得合适，就可能引出好的答案，引出正确的想法。他的基本模式为： 第一步——阅读题意，表征问题；第二步——拟定计划，执行步骤；第三步——评价和反思 （2）同学之间相互质问（Inquiry）和争论（Argument） 质问是学生常采用的方法。学生对一些问题常常被动的接受，争论很少受到重视，但它与询问一样重要，（下转第194页）（上接第184页）通过争论对问题的理解能力比被动地接受强四倍，对一些思考型强的、有多种解法的问题，留给学生讨论，让学生说出自己的解题思路。为什么那样做？原因是什么？为什么选择这种方法？让同学之间相互质疑和争论，每个人对自己和他人的做法进行深入思考和反思，使学生对自己所解的题目有更深层的含义。 4．加强不良结构问题的教学 结构不良问题(ill-structured problem)相对结构良好问题（well-structured problem ），学生经常面对的是结构良好问题，目标定义明确，提供多种解题方法，而结构不良问题比较模糊，问题不明确，具有不清楚的目标和多样的解题方法，同时又属于开放型题目，对问题很难得到明确的方法。学生对知识不能迁移，而教育者往往对这方面重视不够。国外有这方面的研究，表明经过结构不良问题的训练，学生的元认知解题能力有很大提高。 总之提高学生物理问题解决的元认知水平非一朝一夕所能实现的，需要师生共同协作。教师应把学生的元认知能力培养纳入自己的教学目标中，在问题教学中，不断渗透元认知知识和策略的训练内容。调动学生的主体意识，注意元监控的实施，只有这样，学生的元认知水平在物理问题解决中得到开发。 【参考文献】 [1]朱德全，宋乃庆.谈数学教学中的问题解决与元认知开发[J].学科教育研究，1997，（6）． [2]周丽芳.元认知及其培养[J].天津市教科院学报，2002，（1）.希望对您有帮助。

在生活中，大家逐渐认识到报告的重要性，不同的报告内容同样也是不同的。那么报告应该怎么写才合适呢？以下是我帮大家整理的物理学毕业论文开题报告，欢迎大家分享。

一、选题背景及研究意义

(一)选题背景

密立根作为英国杰出的物理学家，在1909至1917年间做了大量的测量微小油滴所带电荷的实验工作，即所谓油滴实验。历经10年左右，密立根终于成功的直接测量到电子电荷量。密立根油滴法采用经典力学的方法揭示微观粒子的电子本性，实验方法简单、直观、巧妙而又准确，堪称物理实验的典范，一直久负盛名以及各大学物理教程实验都在学习他的实验方法。密立根油滴法测量电子电荷的结果证明了电荷的不连续性，并且测量到基本的电子电荷的电荷数为e=×10库仑。

电子电荷量e是一个重要基本物理常数，其经典测量技术--密立根油滴实验是大学物理实验教学的重要项目之一。

基本电荷量e是一个基本物理常数，它描述电子电量的量子单元。尽管现代公认的e值是根据光速和其他可精确测定的物理常数值而求得的，但由于电子基本电荷测量的原始实验方法--密立根油滴实验具有设计精妙、物理思想清晰和实验技术方法简单等特色，具有极高的学习价值，从而成为高等学校物理实验教学的重要经典项目之一。

随着科学的发展密立根测油滴法所测出的电子所带电荷量越来越不能满足科学实验的需要，精确度的提高是实验成功的关键。从而不断改进实验是后面的物理学家的一种责任和义务，对于我们大学生来讲如何提高学习效率和实践能力是我们在大学所要掌握的一种技巧和能力，对于现在的实验来说如何更好地做好实验和降低实验误差就是我们应该去努力实现的。

本论文从对三种方法的比较入手选择比较好的方案来测量电子电量，在实验中去发现问题改进问题，在对实验数据的分析取合理的数据来完成电子电量的测量。通过对实验过程中的问题解决及新的发现去选择其中的一项误差并对其改进。

(二)研究意义

实践意义：通过实践我们把理论掌握的东西变成能通过实践表达出来，进一步加深对理论的理解和掌握也是一种加强我们的动手能力的方法。在实验过程中让我们更好的去了解理论上的推到和公式中各个字母代表的意思。

理论意义：通过理论上的研究和讨论让我们明白每一个科学上有建树的人的成果的来之不易，让我们去学会更好的珍惜别人的劳动成果，不让我们在有那种感觉如何事情都还简单的想法。

二、主要研究内容、研究方法及拟解决的关键问题

(一)主要研究内容：

1、电子电量的公式表达式

2、电子电量的测量方法

3、电子电量的测量方法研究和改进

(二)研究方法：

1、实验法

2、参考文献分析法

3、经验总结法

(三)拟解决的关键问题

当前物理实验是解决很多物理理论的`关键部分，物理实验是在很多实验中去推敲和证明理论的一种方法。如何提高物理实验的精确度和实验过程的简化度是一个物理实验能否更快完成的关键，通过对密立根油滴的实验来验证试验的过程和过程补救来完善实验。

三、完成毕业论文所必需具备的工作条件及解决的办法

(一)工作条件：

实验室图书馆互联网。

(二)解决办法：

通过实验来测量油滴的带电量并想发来减小实验过程的误差。

到学校图书馆查阅资料，收集资料，根据收集到的资料进行研究和分析，同时对高中生进行调查，了解他们的心理，最后着手毕业论文的书写。

四、工作的主要计划、进度与时间安排

论文研究初期(20xx年10月——20xx年11月)：查阅相关的文献资料，做好资料收集工作。

论文研究中期(20xx年11月——20xx年2月)：对收集的材料进行整理分析，并对收集的资料在实验中去完成和完善，具体开展阶段性研究，积累资料，不断改进，及时整理研究成果并形成初稿。

论文研究后期(20xx年2月——20xx年4月)：在初稿基础上总结反思，不断完善和修改，最后完成定稿。

五、论文写作提纲

0.引言

1.电子电量的测量研究

电子电量的物理意义及历史背景

电子的量子化证明

电子电量公式表达试的推导

三种测量电子电量方法的比较及选择

选择方案的优点及选择的原因

2.电子电量的实验及减小误差分析

利用前面的推导公式用实验来测量电子电量

通过对实验数据的分析取舍和在实验过程中的观察理解来分析减小误差的办法

3.通过自己的实验证明来完成论文

通过对数据的分析来验证误差的大小

对偶然误差进行减小

通过不断的改善来完成论文

4.结束语

参考文献

[1]汪沛.密立根油滴法测量电荷电量实验的一种改进【J】.大学物理实验，2010.

[2]王玉梅.基于Matlab用最大公约数法求电子电量【JJ】.大学物理实验，2012.