從學(xué)生的思維障礙談物理概念的有效教學(xué)

杜永長

摘 ? ?要： 物理概念教學(xué)是中學(xué)物理教學(xué)的重點(diǎn)之一，其教學(xué)有效性始終是高中物理教師探究實(shí)踐的主題。物理學(xué)本質(zhì)上是一門帶有方法論性質(zhì)的科學(xué)，本文從高中生學(xué)習(xí)物理概念時(shí)經(jīng)常產(chǎn)生的思維障礙入手，側(cè)重從物理思想方法角度探究解決物理概念學(xué)習(xí)障礙的有效方法和手段，使物理概念教學(xué)質(zhì)量切實(shí)得到提高。

關(guān)鍵詞： 物理概念 ? ?思維障礙 ? ?有效教學(xué)策略

筆者在多年教學(xué)實(shí)踐過程中發(fā)現(xiàn)一些學(xué)生因物理考試成績不理想而影響學(xué)習(xí)物理的積極性，產(chǎn)生畏懼物理的心理。認(rèn)真分析發(fā)現(xiàn)相當(dāng)一部分學(xué)生存在著對物理概念的學(xué)習(xí)思維障礙。物理概念是客觀事物的物理本質(zhì)屬性在人們頭腦中的反映，是人們進(jìn)行物理思維的基礎(chǔ)，由于它具有高度的概括性和抽象性，導(dǎo)致學(xué)生理解物理概念及運(yùn)用概念進(jìn)行物理思維時(shí)，常常會產(chǎn)生一些思維障礙，如果能對這些思維障礙的產(chǎn)生原因進(jìn)行深入分析，并有針對性地進(jìn)行有效教學(xué)，就能有效避免或減少學(xué)生在物理概念學(xué)習(xí)中的思維障礙，從而提高物理概念教學(xué)的有效性。

一、學(xué)生常見的物理概念學(xué)習(xí)障礙分析

（一）缺乏感性材料或感性認(rèn)識造成物理概念學(xué)習(xí)障礙。因?yàn)榈搅烁咧?，物理是按一定知識體系進(jìn)行編排的，且由于內(nèi)容較多，語言表述變得更抽象和概括。這與初中物理基本上是敘述簡單、圖文并茂，且公式規(guī)律都可以從生活經(jīng)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)中得來，非常感性有很大差別，導(dǎo)致學(xué)生感到抽象，思維跟不上。盡管高中物理概念來源于實(shí)際生活，但它是現(xiàn)實(shí)生活的高度概括，學(xué)生如果沒有獲得相關(guān)事物足夠正確的感性材料，就很難充分理解物理概念的內(nèi)涵和外延，形成正確的物理概念。因此，缺乏足夠的感性認(rèn)識是學(xué)生學(xué)習(xí)物理概念的主要思維障礙之一，要減少思維障礙，就必須想方設(shè)法使學(xué)生獲得必要的正確的感性認(rèn)識。如“電場強(qiáng)度”這個(gè)概念，由于電場看不見摸不著，很多同學(xué)一開始學(xué)習(xí)時(shí)感到非常茫然，沒有頭緒、不知所措，只有通過多舉實(shí)例、多畫電場線等方法加強(qiáng)學(xué)生的想象和感性認(rèn)識，學(xué)生才會慢慢有具體的“感覺”?？梢姡行└行圆牧想m然不屬于思維范疇，但是是理性思維的基礎(chǔ)，是形成和掌握物理概念的必要條件。

（二）思維定勢的負(fù)面影響造成物理概念學(xué)習(xí)障礙，即通常所說的知識負(fù)遷移。如電場中有一道題講的是一靜止點(diǎn)電荷放在一個(gè)只知其中一條電場線是直線的電場上，問其可能做什么運(yùn)動？其中有一選項(xiàng)是：此點(diǎn)電荷將從靜止做勻加速直線運(yùn)動，很多同學(xué)因多選了此項(xiàng)導(dǎo)致整題失分。表面上看是錯(cuò)在誤認(rèn)為電場線是直的就是勻強(qiáng)電場勻強(qiáng)，所以做勻加速直線運(yùn)動。根本原因是勻強(qiáng)電場概念思維定勢導(dǎo)致知識負(fù)遷移引起的。思維定勢是造成中學(xué)生物理學(xué)習(xí)障礙的主要原因之一。我們在平時(shí)教學(xué)中應(yīng)積極防止思維定勢的負(fù)面影響。特別是生活常識對物理本質(zhì)的干擾，由于中學(xué)生缺乏生活經(jīng)驗(yàn)或本來對一些事物和現(xiàn)象形成只是表面的看法和觀點(diǎn)，干擾對物理現(xiàn)象本質(zhì)的認(rèn)識，使思維誤入歧途。

（三）缺乏思維的邏輯性造成物理概念學(xué)習(xí)障礙。物理概念的建立離不開思維，同樣，學(xué)習(xí)物理概念也離不開思維。如“加速度”這個(gè)概念，只有通過正確的思維邏輯過程才能形成對加速度的正確理解。即首先讓學(xué)生理解什么是速度（表示物體運(yùn)動的快慢，單位時(shí)間內(nèi)位移變化大?。?，其次是讓學(xué)生清楚速度也會變化，且理解什么是速度變化量（ΔV=V■-V■），最后讓學(xué)生清楚速度變化也有快慢，即理解單位時(shí)間內(nèi)速度變化的大?。╝=■=■），這個(gè)過程要求邏輯思維嚴(yán)密，學(xué)生只要其中一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)思維阻礙，就可能導(dǎo)致對加速度的不理解。由于學(xué)生的思維缺乏邏輯性，往往對概念建立的思維過程不清導(dǎo)致學(xué)習(xí)障礙。

（四）概念的混淆造成概念學(xué)習(xí)障礙。高中階段的物理概念具有高度的概括性和抽象性，物理學(xué)中相關(guān)概念很多，雖然指根據(jù)同一類物理現(xiàn)象而引入的，反映不同本質(zhì)屬性的不同概念，它們既有聯(lián)系又有區(qū)別。學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)若不能真正把握概念的內(nèi)涵、聯(lián)系及區(qū)別，在運(yùn)用物理概念進(jìn)行物理思維時(shí)，往往會產(chǎn)生一些思維障礙，出現(xiàn)各種各樣的錯(cuò)誤，如亂套公式、張冠李戴、思維混亂等現(xiàn)象。如速度與加速度，平衡力和相互作用力，動量和沖量，發(fā)射速度與運(yùn)行速度，熱量與內(nèi)能、固有頻率和驅(qū)動頻率，電動勢和電勢差，等等，學(xué)生往往因不清楚它們的區(qū)別和聯(lián)系導(dǎo)致思維障礙。

以上分析大致可以歸納為兩類：一是由于缺乏必要的生活經(jīng)驗(yàn)、正確的、典型的物理情景，而難于建立模型形成概念。即通常所說的缺乏“感性認(rèn)識”。二是由于缺乏運(yùn)用嚴(yán)密的邏輯推理、對比等科學(xué)思想方法，而難于深化理解概念。即我們通常所說的“理性思維”。

二、有效的物理概念教學(xué)策略和實(shí)踐

（一）多從學(xué)生生活中熟悉的、感興趣的典型實(shí)例引入加強(qiáng)物理概念感性認(rèn)識，培養(yǎng)學(xué)生構(gòu)建物理概念的能力，從而提高概念教學(xué)的有效性。如《機(jī)械波的形成與傳播》這節(jié)課教學(xué)中首先通過多媒體播放兩組日常實(shí)景錄像片段：一組是各種運(yùn)動形式（直線運(yùn)動、曲線運(yùn)動、圓周運(yùn)動等），另一組為波動（足球比賽中看臺上的人浪、大型團(tuán)體操——紅旗飄飄、藝術(shù)體操——長綢舞）。通過類比方法讓學(xué)生明白：波動也是一種運(yùn)動形式。鮮活的實(shí)例讓學(xué)生學(xué)習(xí)氣氛活躍，處于積極思維狀態(tài)，不僅強(qiáng)化學(xué)生對波的感性認(rèn)識，建立波的概念模型，而且讓學(xué)生深刻感受到物理既來源于社會生活又高于生活，提高概念教學(xué)的有效性。

（二）多通過實(shí)驗(yàn)演示探究建立情景或模型加強(qiáng)物理概念感性認(rèn)識和理解，從而提高物理概念教學(xué)的有效性。在《自感》一節(jié)教學(xué)中，我們常用鎮(zhèn)流器做實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生親身體會“被電”的感覺，這樣學(xué)生自然理解什么是自感現(xiàn)象，比教師口頭傳授效果好很多，而且學(xué)生還能很好地與“互感”區(qū)別開來。又如“安培力就是磁場對電流的作用力”也應(yīng)通過實(shí)驗(yàn)演示說明，如果條件允許最好讓學(xué)生親自操作，通過改變電流的大小，改變導(dǎo)線長度和方向感受對安培力的影響，這樣學(xué)生一定會對安培力有強(qiáng)烈的感性認(rèn)識，形成對F=BIL的適用條件更深刻的記憶和理解，這樣運(yùn)用公式解決問題時(shí)，學(xué)生自然就不容易出錯(cuò)。平時(shí)教學(xué)中應(yīng)多做實(shí)驗(yàn)，教材有要求的一定要演示，沒有要求的也要盡量創(chuàng)造條件演示。很多物理教師因怕麻煩往往忽略這一點(diǎn)，認(rèn)為演示實(shí)驗(yàn)隨便講解學(xué)生了解就可以了，其實(shí)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不是這樣的，不符合新課改理念和精神，教師精心設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)可以很好地簡化和純化學(xué)生的感性認(rèn)識，對學(xué)生摒棄錯(cuò)誤的前概念有一針見血的效果，讓學(xué)生透過現(xiàn)象看到本質(zhì)，是物理概念教學(xué)非常有效的一種手段。

（三）多從人文、哲學(xué)和藝術(shù)等不同角度闡述物理概念加強(qiáng)感性思維，提高物理概念教學(xué)的有效性。教學(xué)中注重引導(dǎo)學(xué)生找出概念的本質(zhì)屬性，讓學(xué)生真正理解概念的內(nèi)涵和外延。因?yàn)槲锢砀拍钍菍陀^事物本質(zhì)屬性的抽象和概括，要讓學(xué)生正確地理解概念，就必須引導(dǎo)學(xué)生找出概念的本質(zhì)屬性，讓學(xué)生真正理解概念的內(nèi)涵和外延，從而正確掌握概念。教科書往往只從正面以單一方式敘述，教師倘若只是機(jī)械地照本宣科，就會使學(xué)生對概念的理解有片面性，缺乏立體感。從不同角度定義物理概念可以深化學(xué)生對概念的理解。如對“機(jī)械波”的概念理解，可以引導(dǎo)學(xué)生思考和討論意大利著名畫家、雕刻家、建筑師達(dá)·芬奇關(guān)于麥浪形成波的精彩描述。從不同視角探討問題，從不同角度深化理解機(jī)械波，讓學(xué)生感受物理學(xué)也有人文、哲學(xué)和藝術(shù)美，從而真正達(dá)到立體掌握物理概念的目的。

（四）多從物理學(xué)史實(shí)的有機(jī)闡述中加強(qiáng)物理概念感性認(rèn)識，培養(yǎng)學(xué)生深化理解物理概念的能力。如對“力”和“光”的概念教學(xué)中，引入人類歷史上不同時(shí)期物理學(xué)家對力和光的看法和認(rèn)識，特別是曾經(jīng)錯(cuò)誤的描述，如何去偽存真最終得到正確的概念，既讓學(xué)生有更深刻的認(rèn)識和正確理解，又教育學(xué)生學(xué)會如何正確對物理概念進(jìn)行科學(xué)抽象的方法。幾乎高中物理涉及的每個(gè)物理概念其實(shí)都有其發(fā)展演變的“歷史”，若在平時(shí)教學(xué)中能恰當(dāng)引入相關(guān)物理學(xué)史運(yùn)用于物理概念教學(xué)，同時(shí)融入辯證唯物主義哲學(xué)方法教育，讓學(xué)生了解其來龍去脈，物理概念教學(xué)有非常廣闊的展示平臺，學(xué)生會在多方位快樂學(xué)習(xí)過程中輕松而深刻掌握，強(qiáng)化對物理概念的理解，從而切實(shí)提高概念教學(xué)的有效性。這恰恰是新課改理念在新教材中的充分體現(xiàn)。

（五）多進(jìn)行嚴(yán)密的邏輯推理演示、訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃季S能力，從而提高物理概念教學(xué)的有效性。由于初中物理知識較為簡單，很多知識物理概念可能不需要通過嚴(yán)密邏輯推理，自然在學(xué)習(xí)過程中弱化對嚴(yán)密邏輯推理能力的培養(yǎng)。高中物理概念不僅具有高度概括性、抽象性，還具有嚴(yán)密的邏輯性和準(zhǔn)確性。教學(xué)必須加強(qiáng)邏輯嚴(yán)密性思維訓(xùn)練和思想滲透。即使如“重力是由于地球的吸引產(chǎn)生的”這樣簡單的概念，教師在教學(xué)過程中一定要講清楚重力為什么不是引力，通過“咬文嚼字”的辨析讓學(xué)生體會物理概念的準(zhǔn)確性和嚴(yán)密性。又如摩擦力的概念教學(xué)中必須讓學(xué)生根據(jù)摩擦力方向產(chǎn)生條件進(jìn)行大量摩擦力方向判斷，平時(shí)教學(xué)只有這樣不斷滲透嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃季S訓(xùn)練意識，才能在長期教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)奈锢硭季S能力，達(dá)到對物理概念準(zhǔn)確理解和熟練運(yùn)用的目的，從而實(shí)現(xiàn)物理概念的有效教學(xué)。

（六）多引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用類比方法對概念進(jìn)行對比分析，深化物理概念的理解，從而提高物理概念教學(xué)的有效性。在物理概念教學(xué)中如果能引導(dǎo)學(xué)生對相似概念進(jìn)行對比分析，讓學(xué)生了解相似的地方和本質(zhì)不同的地方，可以深化學(xué)生對概念的理解，達(dá)到防止概念混淆的良好效果。如講解電動勢這一概念，教師應(yīng)與電勢差這個(gè)概念對比，通過數(shù)學(xué)式表達(dá)看出電動勢是E=■，而電勢差是U=■，讓學(xué)生很好地把二者區(qū)別開來，真正掌握“電動勢”這一概念。倘若不講清楚其本質(zhì)意義并加以對比，學(xué)生容易與電勢差混淆形成錯(cuò)誤理解。

（七）多運(yùn)用科學(xué)方法，引導(dǎo)學(xué)生從數(shù)學(xué)表達(dá)式中深刻領(lǐng)悟物理概念的內(nèi)涵，從而提高概念教學(xué)的有效性。由于數(shù)學(xué)表達(dá)式具有高度概括性特征和簡捷又嚴(yán)密的邏輯思維方式，能為描述具有深刻內(nèi)涵的物理概念和規(guī)律提供最佳表達(dá)形式;簡化和加速人們進(jìn)行物理思維的進(jìn)程。如“電容”這個(gè)概念，它的比值定義式是C=■=■，在教學(xué)過程中一定要讓學(xué)生領(lǐng)會比值定義式概念科學(xué)方法及特點(diǎn)，學(xué)生很容易判斷出電容與電量或電壓無關(guān)，而是由本身性質(zhì)決定的，即從決定式C=■中輕易判斷出電容與正對面積和電介質(zhì)成正比與距離成反比，這樣既簡單又記憶深刻。要實(shí)現(xiàn)物理概念的有效教學(xué)，千萬不能只進(jìn)行單純的文字說明，或讓學(xué)生死記硬背公式，這都是不可取的。在物理教學(xué)中如果充分發(fā)揮數(shù)學(xué)方法和數(shù)學(xué)思維在處理、分析、表述和解決物理問題中的作用，引導(dǎo)學(xué)生自覺地、有針對性地將物理概念和數(shù)學(xué)方法有機(jī)結(jié)合起來，真正做到既能把物理問題轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)問題，又能從數(shù)學(xué)表達(dá)式中深刻領(lǐng)悟其物理概念的內(nèi)涵，那么物理概念教學(xué)就會事半功倍。

總之，在物理概念教學(xué)過程中，教師必須認(rèn)真研究分析學(xué)生對物理概念學(xué)習(xí)產(chǎn)生障礙的種種根源，并采取相應(yīng)教學(xué)手段，切實(shí)糾正學(xué)生在概念學(xué)習(xí)過程中的錯(cuò)誤偏差，加強(qiáng)學(xué)生的“感性認(rèn)識”和“理性思維”培養(yǎng)，使學(xué)生習(xí)得正確的物理概念思維方法，提高能力。不僅有利于提高物理概念的教學(xué)有效性，而且促進(jìn)物理思想方法在教學(xué)中的有效滲透，很好地培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

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