1.能力结构理论概要

能力完全属于心理的范畴，与性格、气质、人格等概念一样都是个性的心理特征。辩证唯物论认为，心理特征是大脑对外界现实的一种能动反映。以物理观察为例，人们对任何一个实际的物理观察活动都会产生反应，这些反应分散进入大脑之后变为一种内在。它们在积累的过程中，陆续被分析、综合、比较、抽象和概括，从而使分散的积累，在上升为理性的过程中被集中为顺利完成物理观察的手段，如观察的步骤、观察的方法等。显然它们都属于逻辑的确定处理模式。这些确定的模式，在不必完成相类似的观察任务时，他们仍作为一种内在，并不被表现，及物理能力的内隐。然而一旦遇到相似的物理观察任务，它们就会立即显示出来，在应变中发挥能动作用。从上，物理能力的外显可以概括为：原存在于大脑之中，能在物理能力实施的过程中显现出来的确定模式。通常被称为方法、程序、思路、步骤的内容，以及以某种较稳定的相互联系构成的系列内容，都是具体模式的具体表现。

科学方法论认为，要把握事物的本质，首先要了解事物的构成成分（或要素）及其相互关系，即了解事物的结构。许多心理学家对能力结构进行了长期的研究，并提出了众多的能力结构模式。自本世纪70年代以来，随着认知心理学的发展，一些心理学家采用认知心理学的方法，对传统心理测验中的各种作业进行了分析，鉴别出完成各种作业所需要的心理过程和所采用的策略即所谓成分，使智力结构研究又向前推进了一步。

由于能力结构研究是能力问题研究的关键和核心，因此对能力结构的研究具有十分重要的意义和作用，也确实有大量的心理学家对此贡献力量。随着时代的发展，在能力结构研究的过程中，要用到很多较为复杂的科学研究方法，如测量方法、统计方法等等，而这些方法的发展又伴随着科学技术特别是计算机技术的发展而飞速发展，现今统计、分析工作变得十分简便。然而，统计工作的简便并不等同于能力结构的研究整体简单化，由于学者们对能力与能力结构本身的认识不同、对量表编制等的认识不同、对能力结构研究方法的理解不同等等，能力结构研究模式呈现出多样化的格局，甚至即便对于同一能力结构进行研究，不同的学者的研究范式和研究成果往往也不相同。

2.影响因素的确定

（1）建模能力的内隐维度

①已有物理知识水平

无论是在新课学习还是应对物理建模相关问题，已有物理知识水平一定程度限制了学生的物理视野，对学生思维的深度和广度产生一定影响。整个物理建模过程中，物理知识水平对物理情境的分析，诸如能否成功提取研究物体、是否符合某种物理状态、处于何种物理状态等有着较大影响；同样的，在进行模型的理论验证时，物理知识水平的高低也有着较大的影响。

②观察能力(www.daowen.com)

观察是一种有目的、有计划的知觉活动，必须以具备现象和过程发生的条件为前提。物理观察是指在既定条件下，以知觉物质及其运动中的物理因素、它们的形象、变化及其相互关联为目的的一种观察。在物理学习过程中，观察对象包括物理现象、物理过程、学习或研究物理知识的各种工具。因此，教师为学生提供的用来建模的情境须符合现象及过程发生的条件，确保情境中的建模要素能被观察。在实验验证模型的准确性的环节，学生也需要观察实验现象的能力。

③对物理模型的认识

学生通过物理教学过程，经历建模实践后，自然而然地会产生与物理模型相关的认识。一方面，人的实践受意志支配，若学生对模型的认识仅止步于解决考题，他们在应对生活中的物理情境很难产生建模的冲动；另一方面认识对实践的指导作用是多方面的，学生对物理模型的认识越全面，其进行物理建模时能从多角度进行分析，成功率越高。结合学生进行物理建模的必要条件和心理活动，笔者将以上五点“观察能力”“已有物理知识水平”“形象思维能力”“抽象思维能力”“对物理模型的认识”五个要素纳入物理建模能力的内隐结构。

④形象、抽象思维能力

在建立物理模型的过程中，我们要将形象思维和抽象思维有机结合起来。形象思维是以直观形象和表象为支柱的思维过程，具有形象性、非逻辑性、粗略性、想象性的特点。不仅可以帮助学生理解物体的表面现象，亦有助于发现表面下的规律。通过运用具体直观的形象表现出对客观事物的特征与看法，是一种揭露事物本质规律最直接最有效的“形象化方法”。学生在进行物理建模时，大多数会在脑中想像出对象模型的模样、状态模型的动态影像等。

抽象是建立物理模型的基本思维方法，理想模型是根据研究的问题和内容在一定条件下对研究客体的抽象，从多维的具体图像中，抓住最具有本质特征的图像，建立起一个易于研究的、能从主要方面反映研究客体的新图像。在物理学中，由于研究对象和所涉及问题的复杂性，将研究对象概括为李湘模型的例子很多，并且各具特色。如质点、刚体、轻质弹簧、弹簧振子、理想气体、无限长螺线管等等。它们从不同侧面、不同角度描述和解释了在不同情况下、在不同的问题中世纪物体的特征。物理学中的研究客体，许多都是抽象思维建立起来的理想化模型，也正是理想化模型的抽象性，使得物理学的深度、广度得以提升。

（2）建模能力的外显维度

本次研究计划通过研究学生整个建模过程能力外显，对学生的物理建模能力进行评价。因此，笔者借鉴了台湾高雄大学的教授和其他人研究，通过呈现具体的问题情境，让学生经历一个完整的探究任务来反映学生的建模能力，能较客观真实呈现建模能力现状。以此，教授提出了建立模型过程的层级结构，该结构依据建模过程分成了模型选择、建构、验证、分析和应用五种能力，每种能力下又包含3至4个子条目。笔者对五个维度进行重新命名整合，将“经验选择”“模型形成”“理论检验”“实验检验”“迁移、运用”五个要素纳入物理建模能力的外显结构。