淺論排除物理學(xué)習(xí)中的思維障礙

黃　文

與學(xué)習(xí)物理概念一樣，學(xué)生在學(xué)習(xí)物理規(guī)律時(shí)，也存在著思維障礙，大體上有如下幾種在物理規(guī)律教學(xué)中，要排除這些思維障礙。

第一，感性認(rèn)識(shí)不足。物理規(guī)律是觀察、實(shí)驗(yàn)和思維相結(jié)合的產(chǎn)物，通過觀察實(shí)驗(yàn)獲得的對(duì)自然界物質(zhì)的存在、構(gòu)成、運(yùn)動(dòng)及其轉(zhuǎn)化的感受性認(rèn)識(shí)，不僅是物理思維的材料、建立規(guī)律的條件，而且也是用來檢驗(yàn)各種物理理論真?zhèn)问欠堑臉?biāo)準(zhǔn)，是理解物理規(guī)律的基礎(chǔ)。如果沒有足夠的、能夠把有關(guān)的現(xiàn)象及其之間的聯(lián)系鮮明地展示出來的實(shí)驗(yàn)或?qū)W生日常生活中所熟悉的、曾經(jīng)親身感受過的事例作為基礎(chǔ)，學(xué)生就很難理解物理規(guī)律的來龍去脈、基本含義、適用條件等，從而影響對(duì)物理規(guī)律的掌握和運(yùn)用，造成學(xué)習(xí)物理規(guī)律的思維障礙。物理學(xué)中有許多概念比較抽象，學(xué)生難以理解，只有死記，無法進(jìn)入創(chuàng)造思維情境。教學(xué)時(shí)，設(shè)置有趣的小實(shí)驗(yàn)和誘導(dǎo)性問題，如果將抽象的概念活化，使學(xué)生能形象直觀地“頓悟”概念的內(nèi)涵，把抽象的問題具體化。如，人們時(shí)刻跟大氣打交道，從來未感覺到大氣壓強(qiáng)。在講大氣壓強(qiáng)前增加一個(gè)小實(shí)驗(yàn)：將小試管插入盛滿水的大試管中，豎直倒懸于空中。當(dāng)學(xué)生看到小試管不斷進(jìn)入大試管時(shí)，會(huì)驚訝地發(fā)出疑問：“為什么小試管不掉下來？”為鼓勵(lì)學(xué)生猜想，教師提出：“是不是水把小試管吸進(jìn)去了？”“是不是有一種什么力把小試管推進(jìn)去了？”當(dāng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)是空氣壓力“作怪”時(shí)，一種成功的喜悅頓時(shí)由心底溢于言表。但學(xué)生還會(huì)懷疑水的粘性，為此，演示在杯里水中加兩個(gè)彩色玻璃珠并在杯底鉆一小孔，用手指堵住小孔演示覆杯實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生看見水和珠子不會(huì)掉下來，當(dāng)手指移開小孔，水和水珠立即掉下來，這就排除了水的粘性起作用，大氣壓的概念自然而然地在學(xué)生頭腦中形成、扎根。

第二，相關(guān)知識(shí)干擾。物理規(guī)律反應(yīng)了自然界物質(zhì)運(yùn)動(dòng)變化的各個(gè)因素之間的本質(zhì)聯(lián)系，揭示了客觀事物本質(zhì)屬性之間內(nèi)在的聯(lián)系。學(xué)生形成物理概念和掌握物理規(guī)律之間存在著不可分割的辯證的聯(lián)系。一方面，形成物理概念是掌握物理規(guī)律的基礎(chǔ)，概念不清就無法掌握物理規(guī)律；另一方面，掌握物理規(guī)律可以使我們從運(yùn)動(dòng)變化中，從研究對(duì)象和現(xiàn)象的聯(lián)系中去進(jìn)一步更深入地理解物理概念。由于概念不清而影響物理規(guī)律的掌握是學(xué)習(xí)物理規(guī)律時(shí)相關(guān)知識(shí)干擾的表現(xiàn)之一。學(xué)習(xí)物理規(guī)律時(shí)相關(guān)知識(shí)干擾的表現(xiàn)之二是前物理觀念的干擾。學(xué)生在學(xué)習(xí)物理規(guī)律之前，從日常生活中已積累了一定的生活經(jīng)驗(yàn)，對(duì)一些問題形成了某些觀念，稱為前物理觀念(國(guó)外的研究一般將前物理觀念與前物理概念一起，統(tǒng)稱為前物理概念。這里我們?yōu)榱苏f明對(duì)概念和對(duì)規(guī)律的不同影響，分別進(jìn)行討論)。在這些觀念中，有的雖比較正確，但往往有一定的表面性和片面性；另外，學(xué)生在生活中還形成了某些錯(cuò)誤的觀念。這些“先入為主”的、錯(cuò)誤的前物理觀念，對(duì)學(xué)生正確地理解物理規(guī)律往往起著嚴(yán)重的干擾作用。例如，學(xué)生在運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系上，往往認(rèn)為力是物體運(yùn)動(dòng)的原因，物體受力才能運(yùn)動(dòng)，不受外力的物體是根本不能運(yùn)動(dòng)的；對(duì)物體的下落問題，常常認(rèn)為重物比輕物下落快；對(duì)于摩擦力的方向，往往認(rèn)為摩擦力方向總是與物體的運(yùn)動(dòng)方向相反；對(duì)物體在液體中所受浮力的問題，往往認(rèn)為只有浮在液面上的物體才能受到浮力等等。從某種意義上來講，學(xué)習(xí)物理規(guī)律就是用反映客觀事物發(fā)生、發(fā)展、變化規(guī)律的物理觀念轉(zhuǎn)換頭腦中的錯(cuò)誤的前物理觀念，如果這種轉(zhuǎn)換的過程未完成，錯(cuò)誤的前物理觀念未消除，勢(shì)必造成學(xué)習(xí)物理規(guī)律的思維障礙。學(xué)習(xí)物理規(guī)律時(shí)相關(guān)知識(shí)干擾的表現(xiàn)之三是數(shù)學(xué)對(duì)學(xué)習(xí)物理的干擾。不少學(xué)生往往用純數(shù)學(xué)的觀念理解物理規(guī)律，思考和處理物理問題，而忽視了它們的本質(zhì)，結(jié)果從純數(shù)學(xué)推導(dǎo)中引出錯(cuò)誤的結(jié)論，造成對(duì)物理規(guī)律的錯(cuò)誤理解。例如，歐姆定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式為I=U／R及，學(xué)生常常將其變形為只R=U／I，并從純數(shù)學(xué)的角度考慮，由此得出導(dǎo)體的電阻與加在它兩端的電壓成正比，與通過它的電流成反比等一類錯(cuò)誤的理解。

第三，負(fù)遷移和思維定勢(shì)的消極影響。遷移是一種學(xué)習(xí)對(duì)另外一種學(xué)習(xí)的影響。它有時(shí)是指先前的學(xué)習(xí)對(duì)后繼學(xué)習(xí)的影響(順向遷移)，但有時(shí)后繼學(xué)習(xí)也會(huì)影響先前的學(xué)習(xí)(逆向遷移)。無論是順向遷移還是逆向遷移所產(chǎn)生的影響都有正負(fù)之分。凡是一種學(xué)習(xí)對(duì)另一種學(xué)習(xí)的影響是積極的、起促進(jìn)作用的，就稱為正遷移；反之，則稱為負(fù)遷移。在中學(xué)生學(xué)習(xí)物理規(guī)律時(shí)，負(fù)遷移會(huì)影響規(guī)律的理解和應(yīng)用在學(xué)習(xí)物理規(guī)律時(shí)，積極的思維定勢(shì)是指人們把自己頭腦中已有的思維模式和方法恰當(dāng)?shù)赜糜趯W(xué)習(xí)新的物理規(guī)律，解決新的實(shí)際問題。消極的思維定勢(shì)是指人們把頭腦中已有的、習(xí)慣了的思維方式不恰當(dāng)?shù)剡\(yùn)用到學(xué)習(xí)新的物理規(guī)律中去，不善于變換思考問題的角度，不善于改變思考問題的方法。積極的思維定勢(shì)有利于學(xué)生在原有知識(shí)的基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)和理解新的物理規(guī)律，但消極的思維定勢(shì)卻干擾著學(xué)生對(duì)新的物理規(guī)律的理解和掌握，限制著學(xué)生思維靈活性的發(fā)展。

第四，不懂得研究和應(yīng)用物理規(guī)律的思路和方法。在建立規(guī)律的每一階段，都需要思維參與。由于各個(gè)物理規(guī)律所面臨的問題不同，所處的各種條件不同，就其建立而言，或來自，實(shí)驗(yàn)歸納，或來自理論歸納，或基于理論演繹，或通過類比、臻美等提出假說，然后經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證等等，可謂千姿百態(tài)，決非單一模式所能概括。因此，在學(xué)習(xí)物理規(guī)律時(shí)，如果不了解建立物理規(guī)律的思維方法和思維過程，只被動(dòng)地接受，就不可能從中吸取有益的營(yíng)養(yǎng)，真正掌握物理規(guī)律，以致在理解和運(yùn)用物理規(guī)律時(shí)出現(xiàn)各種問題，產(chǎn)生種種錯(cuò)誤。學(xué)生在應(yīng)用物理規(guī)律解決實(shí)際問題時(shí)，常常束手無策、無從手。這種情況的出現(xiàn)，除知識(shí)不足、思維能力不強(qiáng)、思維定勢(shì)的消極影響、不能排除多余信息的干擾、不能挖掘與問題有關(guān)的隱蔽條件等原因外，最主要的是不了解和沒掌握運(yùn)用物理規(guī)律去分析、處理、解決實(shí)際問題的思路和方法。