物理问题解决在物理教育中占有重要的地位。问题解决是物理教育和心理学长期关注的研究领域。随着对物理问题解决的深入研究,物理教育需要借助认知心理学对问题解决研究的一些成果和方法。物理问题解决能力是我国高中物理课程标准中一项重要能力要求。对物理问题解决的深入研究,有利于深入认识学生解决物理问题的认知过程,有利于深入认识对概念和规律的学习过程,更好地培养学生物理问题解决能力。　　 本研究采用理论研究和实证研究相结合的方法。　　 一、理论研究　　 通过文献研究,深入探讨了物理问题解决过程中问题解决者的认知结构及其认知因素对物理问题解决的影响,并为后面实证研究建立了陈述性知识指标、程序性知识指标、元认知监控语句指标和中学力学问题解决能力指标。通过理论研究,得到了如下一些成果:　　 1、本研究认为:个体知识的本体是认知图式；在其它认知条件相同的情况下,推理能力越强,形成的认知图式就越丰富、越完善；程序性知识产生于陈述性知识的应用过程,但程序性知识的获得有一定的独立性,它们既相互联系,又相互独立,并相互促进；随着问题图式的不断丰富,元认知知识也不断丰富,元认知监控能力也不断增强；陈述性知识、程序性知识和元认知统一在问题图式中。　　 2、在Maarten(1994)提出的问题图式解决问题模型和Mcdermott和Larkin(1978)提出的物理问题解决表征理论模型基础上,再结合中学力学问题解决过程的具体特征,本研究提出了中学力学问题解决模型。　　 3、利用本研究对物理问题解决研究的理论成果,结合我国高考物理试题,编制了一套测量学生力学问题解决能力的测试题。　　 二、定量研究　　 在定量研究中,用口语报告法和上述测试题分别测试了40个被试,随后根据编制的访谈内容对被试进行了访谈。按照理论研究建立的所有指标,以被试问题解决过程的书写内容、口语报告内容和访谈内容为材料分别进行了统计。在此基础上,对高中一、二、三级学生被试和高中物理教师被试进行了陈述性知识、程序性知识、元认知监控语句、中学力学问题解决能力等四个方面的差异性检验。差异性检验结果表明,高中一、二、三级学生被试和高中物理教师被试是四个存在较大差异的样本。因为这些样本存在较大差异,所以随后对被试的陈述性知识、程序性知识、元认知监控语句、中学力学问题解决能力四者之间相关性检验研究结论就与样本无关,而是被试本身认知属性的反映。　　 通过定量研究,得到以下一些结论:　　 结论1:全体被试的问题解决能力与其陈述性知识、程序性知识、元认知有密切联系。全体被试的陈述性知识、程序性知识、元认知监控语句三个方面共同影响他们的力学问题解决能力。他们的陈述性知识掌握越好,其问题解决能力越强；程序性知识掌握越好,其问题解决能力越强；元认知水平越高,问题解决能力越强。　　 结论2:全体被试的中学力学陈述性知识、程序性知识和元认知在实际解决问题的过程中紧密联系在一起。全体被试的陈述性知识、程序性知识之间存在极显著的高度正相关性,陈述性知识、程序性知识分别与元认知监控语句存在显著的中等正相关性。　　 推论:被试的陈述性知识、程序性知识和元认知等一起构成问题图式。　　 结论3:在问题解决的过程中,被试的陈述性知识、程序性知识、元认知监控存在发展不同步的现象。　　 三、通过定性分析研究,得到如下结论:　　 结论4:由于错误观点导致错误结论有以下三种形式:　　 (1)错误情境信息+正确物理知识→(逻辑推理)错误结论；　　 (2)正确情境信息+错误应用物理知识→(逻辑推理)错误结论；　　 (3)正确情境信息+错误理解物理知识→(逻辑推理)错误结论。　　 由错误推理导致的错误结论的思维形式只有:　　 正确情境信息+具体正确结论→(直觉推理)错误结论；　　 结论5:陈述性知识是解决问题的基础。对物理陈述性知识理解不深刻、不准确,导致概念之间、规律之间、概念和规律之间关系混乱不清晰,这样就导致不能正确应用物理知识来分析、综合、推理、判断物理现象和物理规律,也不能正确应用概念和规律来解决问题。　　 程序性知识具有引导思维和启动应用陈述性知识的作用。力学问题解决中,需要通过具体确定研究对象、受力分析、综合、推理和判断才能引导并启动陈述性知识,并由此把陈述性知识应用于具体问题解决过程中。没有程序性地应用陈述性知识,就容易导致:受力分析不全面、得出错误的隐含信息、对规律应用条件的错误判断、直觉的错误判断、直觉迁移结论,并进一步导致问题图式不丰富,对问题情境中隐含的信息预测性不强,因而也就导致出现很多错误。　　 凡是错误较多的被试,元认知监控语句很少,其元认知监控水平较低。　　 在上述研究基础上,本研究提出了一些对概念和规律学习过程,以及问题解决的学习与教学过程的建议。