高中物理學(xué)習(xí)的思維障礙探源及對策

物理知識由物理概念、物理規(guī)律、物理實驗和物理研究思想方法等組成，是人們解決物理問題的基礎(chǔ)。高中階段的物理知識具有高度的概括性和抽象性，學(xué)生學(xué)習(xí)時若不能真正把握知識的內(nèi)涵、聯(lián)系及其區(qū)別，在運(yùn)用物理知識進(jìn)行物理思維時，往往會產(chǎn)生一些思維障礙，出現(xiàn)各種各樣的錯誤，如亂套公式、張冠李戴、思維混亂等現(xiàn)象。本文擬就學(xué)生在物理學(xué)習(xí)中經(jīng)常出現(xiàn)的幾種思維障礙的形成原因作以下的分析，并提出相應(yīng)的矯正辦法。

一、先入為主的生活觀念形成的思維障礙

物理學(xué)的研究對象是自然界中的客觀物體及其運(yùn)動規(guī)律，學(xué)生天天置身于千變?nèi)f化的物理世界中，會自然地獲得有關(guān)物理方面的感性認(rèn)識，形成一定的生活觀念和經(jīng)驗，這是學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識的前提條件。先入的生活觀念有的基本正確，對學(xué)習(xí)有積極的促進(jìn)作用，也有的觀念是錯誤的，對物理概念的形成、物理規(guī)律的正確理解和運(yùn)用，將起一定的消極作用，造成一定的學(xué)習(xí)障礙。主要表現(xiàn)有兩點(diǎn):一是妨礙概念理解的全面性、完整性，造成對概念的片面理解;二是阻斷知識間的內(nèi)在聯(lián)系，造成知識與應(yīng)用脫節(jié)。比如，學(xué)過牛頓第二定律的應(yīng)用之后，學(xué)生已經(jīng)知道物體間的相互作用力跟加速度即物體的狀態(tài)有關(guān)系的，提出了超重和失重兩個現(xiàn)象，并給出了分析這兩個現(xiàn)象的方法。但一遇到稍有變化的超重和失重問題時，有些學(xué)生，受先前的觀念支配，仍按原來的想法判斷，認(rèn)為繩對物體的拉力就等于物體的重力，水平面對物體的支持力等于物體的重力等。

先入為主的生活觀念、錯誤經(jīng)驗往往驅(qū)使學(xué)生作出想當(dāng)然的錯誤判斷，阻礙學(xué)生對物理知識的掌握。要克服和糾正這類錯誤觀念，可采取如下幾個做法:一是講解概念時，應(yīng)展開充分的分析、討論，讓學(xué)生弄清概念的來龍去脈，明確概念的形成過程，以達(dá)到對概念內(nèi)涵的準(zhǔn)確理解和掌握。二是加強(qiáng)知識訓(xùn)練環(huán)節(jié)，反復(fù)矯正反復(fù)鞏固，加深理解。三是用一些生動的物理實驗或物理現(xiàn)象給學(xué)生以更強(qiáng)烈的刺激，形成鮮明的對比，說明原有觀念的錯誤所在，使原有觀念發(fā)生動搖，直至清除。

二、相近物理概念混淆形成的思維障礙

物理上有許多相近的物理概念，它們既相互聯(lián)系又相互區(qū)別，具有不同的本質(zhì)屬性。有的學(xué)生對它們的物理意義理解不透，區(qū)分不清，加上頭腦中沒有完整的物理情境，容易將它們之間的關(guān)系簡單化，要么同時變大，要么同時變小。如表示物理量大小及表示它變化快慢的兩個量，學(xué)生就容易混淆，以速度和加速度為例來說，二者都是描述物體運(yùn)動的物理量，速度表示物體運(yùn)動的快慢，而加速度則是表示速度變化的快慢。有的學(xué)生認(rèn)為，物體的加速度大，速度就大，加速度變大時，速度就隨之也變大。

要克服這種思維障礙，可以抓住兩個概念的差異，從不同的角度突出這種差異，進(jìn)行區(qū)別。一是可以通過列舉具體的典型例子加以糾正，使概念深化，找出兩者之間的內(nèi)在聯(lián)系和區(qū)別，如在物體的振動過程中，物體向平衡位置運(yùn)動的過程中，加速度是變小的，直至為零，速度是變大的;而離開平衡位置的過程中，加速度是變大的，速度反而是變小的，直至為零。為了特別強(qiáng)調(diào)加速度和速度這兩個大小的差別和變化的不一致性，再讓學(xué)生分別說明始末位置它們的大小，學(xué)生通過這一物理情境就可以具體地理解這兩個量的區(qū)別，避免混淆。二是可以運(yùn)用圖像進(jìn)行區(qū)別，說明在v-t圖像中，斜率表示物體的加速度，縱坐標(biāo)表示物體的速度，等等。

三、類比不當(dāng)形成的思維障礙

類比是一種重要的推理方式，是人們認(rèn)識新事物或有所新發(fā)現(xiàn)的重要思維方式。但類比不是一種嚴(yán)密的推理，類比推理的結(jié)果是否正確，還需要經(jīng)過實踐的檢驗。學(xué)生在學(xué)習(xí)物理的過程中，正確恰當(dāng)?shù)剡\(yùn)用類比，可以幫助學(xué)生掌握所學(xué)的知識。如可以把原子中電子繞核的圓周運(yùn)動與人造衛(wèi)星繞地球的圓周運(yùn)動進(jìn)行類比，它們遵守相同的向心力方程，解題的方法也相似，只是應(yīng)用的具體知識不同。這樣的學(xué)習(xí)，既可以加強(qiáng)知識之間的聯(lián)系，深化對知識的理解，也能提高學(xué)習(xí)的效率，促進(jìn)思維方式的發(fā)展。同時，也要讓學(xué)生認(rèn)識到，有時類比不當(dāng)，反而會造成學(xué)習(xí)知識的思維障礙。如機(jī)械波和光波在介質(zhì)中的傳播速度大小的決定因素是不相同的，這兩者就不可作類比聯(lián)想，否則就會作出錯誤的結(jié)論。振動圖像和波的圖像是非常相近的兩個圖像，形同意不同，差別只在于橫軸表示的物理量不同。只因這一差別，使兩個圖像的物理內(nèi)容、物理意義完全不同。它們的意義可用一個形象的例子來比喻，就像正在演出的舞蹈節(jié)目，振動圖像所表示的就是每一個演員的規(guī)定動作，而波的圖像所表示出來的就是整個群體所呈現(xiàn)的優(yōu)美的造型。但學(xué)生往往把二者等同起來，畫波的圖像的變化按振動圖像的畫法延伸補(bǔ)畫，就像是拿一個演員表演當(dāng)成了整體舞蹈造型。但由于整體造型跟單個演員的表演是兩碼事，整體造型是由個體演員的表演組合出來的。因此，振動圖像隨時間的變化和波的圖像隨時間的變化的畫法是不具有可類比性的。學(xué)生如果忽略了這一點(diǎn)，就會形成思維上的障礙，思維的結(jié)果就是錯誤的。

我認(rèn)為，克服這種思維障礙的有效辦法，就是抓住兩個現(xiàn)象之間的突出差別，分析其差異，找出類比不具備的前提條件，才能消除這種思維障礙，培養(yǎng)學(xué)生良好的類比思維方法。

四、物理公式數(shù)學(xué)化形成的思維障礙

數(shù)學(xué)是學(xué)習(xí)和研究物理學(xué)的重要工具，運(yùn)用數(shù)學(xué)工具解決物理問題的能力是中學(xué)物理教學(xué)大綱和高考說明中要求的一項重要能力。在教學(xué)中，我們往往發(fā)現(xiàn)，學(xué)生在運(yùn)用數(shù)學(xué)知識解決物理問題的過程中，經(jīng)常撇開公式的物理意義，忘記公式所表達(dá)的物理現(xiàn)象之間的因果關(guān)系，因而造成了運(yùn)用公式分析物理問題的思維偏差。如場強(qiáng)公式E=F/q，左端代表一物理事實，而右邊僅代表一種定義的方法、測定方法，并不存在E正比于F或反比于q的問題?？朔@種思維偏差的主要措施，一是要強(qiáng)調(diào)公式的物理意義，理解公式所描述的物理現(xiàn)象、物理事實之間的因果關(guān)系、決定關(guān)系。二是要明確公式的來龍去脈，增強(qiáng)公式的物理色彩，突出對問題的物理意義的分析，防止單純數(shù)學(xué)公式的教學(xué)法，減少純公式數(shù)值代入計算的訓(xùn)練，讓學(xué)生善于運(yùn)用數(shù)學(xué)知識、數(shù)學(xué)方法描述物理問題，真正建立起物理上的數(shù)量關(guān)系，增強(qiáng)運(yùn)用數(shù)學(xué)知識的意識，提高運(yùn)用數(shù)學(xué)工具的能力。

(秦皇島市撫寧縣第四中學(xué))