“非物理因素”導(dǎo)致物理學(xué)習(xí)困難的研究

姜立東

摘 要：學(xué)生進入高中學(xué)習(xí)，普遍感到物理難學(xué)，這里除了高中物理知識的結(jié)構(gòu)特點：從定性到定量，從形象思維到抽象思維到復(fù)雜邏輯思維（包括判斷、推理、假設(shè)、歸納、分析演繹）等“物理因素”外，還存在如“前概念”的影響、思維定勢的束縛、心理因素的抵觸、概念聯(lián)想的干擾等“非物理因素”的原因，研究之，供參考。

關(guān)鍵詞：學(xué)生；學(xué)習(xí)因素；非物理因素；學(xué)習(xí)困難

中圖分類號：G633.7 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-6148（2016）2-0025-3

學(xué)生在掌握物理知識、接受物理概念的過程中，不但受到智力因素的影響，還要受到非智力因素的影響。對學(xué)生來說，物理這門學(xué)科一向被視為難學(xué)的課程，分析其原因，這里有主觀因素，也有客觀因素。其中，基礎(chǔ)知識的不足、“前概念”的影響、思維定勢的束縛、心理因素的抵觸、概念聯(lián)想的干擾、物理定律數(shù)學(xué)化的負(fù)作用等等，這些“非物理因素”引起學(xué)生物理學(xué)習(xí)困難是一個很重要的方面。本文試就 “非物理因素”導(dǎo)致物理學(xué)習(xí)困難的幾個方面進行研究，以引起同仁們的思考。

1 基礎(chǔ)知識的不足

學(xué)生從初中進入高中年級，積累了一些淺顯的數(shù)理概念，主要是一些定性的概念。但學(xué)習(xí)高一物理時，要準(zhǔn)確地接受新的物理知識，還缺乏建立相關(guān)物理概念必要的知識準(zhǔn)備和感性經(jīng)驗。它包括學(xué)生的數(shù)學(xué)知識、物理知識、經(jīng)驗知識與學(xué)習(xí)能力，這樣容易形成物理學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)障礙。如學(xué)生學(xué)習(xí)“合力與分力”以及“力的平行四邊形法則”和運用幾何知識解決問題時，感到十分困難。原因有兩個方面：一方面，學(xué)生的幾何知識和三角函數(shù)知識不牢固；另一方面，學(xué)生對合力與分力之間的等效關(guān)系缺乏感性認(rèn)識。因此，在教學(xué)中除了注意有關(guān)數(shù)學(xué)知識的復(fù)習(xí)，使學(xué)生順利地把數(shù)學(xué)知識遷移到物理問題的解決中；還要加強演示實驗和學(xué)生實驗，使學(xué)生獲得豐富的、可靠的感性認(rèn)識。

另外，學(xué)生由于基礎(chǔ)知識不牢，學(xué)習(xí)物理時容易形成模糊的物理概念，這樣也容易造成思維障礙。例如：學(xué)生學(xué)過力和運動后，大部分學(xué)生可以回答力和運動的關(guān)系，能夠準(zhǔn)確回答“力是改變物體運動狀態(tài)的原因”。但對“以一初速度滑上斜面的木塊”進行受力分析時，又要畫上一個沿斜面向上的沖力。在分析斜面上物體的受力情況和運動情況時，認(rèn)為物體還受到一個下滑力，這實際上是沒有理解力產(chǎn)生的條件必須是兩個物體的相互作用，受力者必須有施力者，而且要作用在該物體上不能作用在其他物體上等。

2 “前概念”的影響

學(xué)生在學(xué)習(xí)物理新概念前，已經(jīng)在生活中對客觀世界有了一定的認(rèn)識和了解，形成了一系列的概念（并不一定是某一學(xué)科的概念），但這些概念往往是片面的，甚至是錯誤的，這就是“前概念”。學(xué)生形成的“前概念”，往往只從直接的直觀想象或生活經(jīng)驗出發(fā)去建構(gòu)知識的意義，而不能抓住事物的本質(zhì)和物理問題的特征。這些概念在學(xué)生頭腦中具有持續(xù)性、頑固性，導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)物理的過程中容易形成思維障礙。例如：在學(xué)習(xí)力和運動的關(guān)系時認(rèn)為“力是維持物體運動的原因”“力越大物體運動越快”“重的物體下落快，輕的物體下落慢”“波向前傳播的過程就是質(zhì)點向前移動的過程”等。在力學(xué)的學(xué)習(xí)中，受到很多的干擾，對形成正確的力和運動的關(guān)系、形成正確的物理概念將產(chǎn)生很大的思維障礙。所以，學(xué)好物理必須要不斷地與前概念斗爭。教師在教學(xué)中，要有意識地分析課本中的哪些物理概念與平時的聯(lián)系比較密切，與平時的生活習(xí)慣聯(lián)系較多。在教學(xué)之前，讓學(xué)生將物理概念與日常觀念進行比較，找出共同點和不同點，要善于摒棄舊知識，也就是常說的要學(xué)會“忘記”，吸收新的知識。幫助學(xué)生深入理解和掌握物理學(xué)基本概念的規(guī)律，促進學(xué)生把學(xué)到的理論知識跟生產(chǎn)實際和生活實際緊密地結(jié)合起來，在一定范圍內(nèi)能夠運用所學(xué)的基礎(chǔ)知識解決若干實際問題。從物理意義上來理解物理概念，為學(xué)習(xí)物理概念打下一個良好的基礎(chǔ)，努力克服由于“前概念”形成思維障礙的影響。

3 思維定勢的束縛

思維定勢具有兩重性：一方面是思維定勢的積極作用，它可引發(fā)靈敏的思考，提供正確的思路等；另一方面是思維定勢的負(fù)作用，它又可能導(dǎo)致解題方法的刻板和僵化，甚至錯誤的思考。學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生經(jīng)常遇到同一類型的問題或同一直觀模型，因而往往形成一種習(xí)慣性的思維方向，這樣將學(xué)生的思維束縛在一個狹小的范圍，造成思維障礙。因此，要培養(yǎng)學(xué)生在解答問題的過程中（如用常規(guī)方法、習(xí)慣思維求解發(fā)生困難或解題過程繁瑣時），要善于變換思維角度，去探求新的解題途徑和解題方法，打破常規(guī)，創(chuàng)造性地拓展思路，找出優(yōu)解，能起到突破性的效果。

例 質(zhì)量為m，速度為v0的子彈剛好能射穿4塊固定的木板，如圖1所示。這4塊木板對子彈的平均阻力相同，且子彈穿過每塊木板所需的時間相同，求4塊木板的厚度之比。

分析 思維定勢：設(shè)4塊木板的厚度分別為d1、d2、d3、d4，子彈穿過木板的速度分別為v1、v2、v3、v4，木板對子彈的阻力為f，穿過木板的時間為t。以子彈為研究對象，由動能定理和動量定理列出方程，求出答案。這樣的解題過程比較繁瑣，運算不細(xì)心也容易出錯。

變換思維角度：運用“逆向思維”，因為f恒定，且v4=0，可以得出子彈穿過木板的逆過程就是初速度為0，末速度為v0的勻加速直線運動。由運動學(xué)知識可以知道，連續(xù)相等時間內(nèi)的位移之比s1：s2：s3：s4=1：3：5：7，容易得出4木塊的厚度之比：d4：d3：d2：d1=1：3：5：7。

所以，在平時的教學(xué)中，要引導(dǎo)學(xué)生善于突破思維定勢，當(dāng)解決某一問題的思路受阻時，要善于多方面、多角度去思考問題，變換思維的角度，克服機械地按固有模式進行思維的習(xí)慣，克服思維定勢的消極因素，敢于和善于突破已有的思維定勢，提高分析問題、解決問題的能力。

4 心理因素的抵觸

通過對進入高中后學(xué)生學(xué)習(xí)情況的調(diào)查發(fā)現(xiàn)：有相當(dāng)多的學(xué)生特別是女生在入學(xué)前聽說高中物理這門學(xué)科不好學(xué)（這就是物理學(xué)習(xí)的輿論氛圍），從心理上感到有些害怕。還有些學(xué)生認(rèn)為“物理是理科，我們數(shù)學(xué)功底差，要想學(xué)好物理不可能”，少數(shù)學(xué)生認(rèn)為“學(xué)多學(xué)少一個樣，懂與不懂無所謂”……上述種種現(xiàn)象表明學(xué)生在學(xué)物理前，學(xué)習(xí)興趣就處于低潮，甚至對物理毫無興趣。因此，針對這些復(fù)雜的心理，教師必須逐一摸透，統(tǒng)一學(xué)生對物理學(xué)科的思想認(rèn)識，這是培養(yǎng)物理學(xué)習(xí)興趣的前提。

在物理教學(xué)中，不能總是拼命向?qū)W生灌輸，強調(diào)知識的系統(tǒng)性，讓學(xué)生緊緊圍繞教師的指揮棒轉(zhuǎn)，而很少考慮到學(xué)生的心理積極性和學(xué)習(xí)物理概念的興趣，不管他們愿不愿意，能不能夠接受，能不能夠把外部的客體變化為學(xué)生內(nèi)部的主體。如果學(xué)生不愿意、不能夠發(fā)起自己心理活動的積極性，則教育便會收不到應(yīng)有的效果。正所謂外因是條件，內(nèi)因是決定因素。歸根到底，調(diào)動學(xué)生主體的活動，提高學(xué)生學(xué)習(xí)物理的積極性，這是提高教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵所在。

另外，可充分利用教材，不斷激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；聯(lián)系生活實際，廣泛培養(yǎng)學(xué)生的興趣；指導(dǎo)學(xué)生觀察和實驗，集中培養(yǎng)學(xué)生的興趣；輔導(dǎo)學(xué)生作業(yè)，不斷鞏固學(xué)生的興趣。例如：每當(dāng)教到有關(guān)物理學(xué)家的物理量、單位、定律時，介紹他的生平，主要貢獻及故事（講到牛頓時，介紹牛頓從蘋果落地現(xiàn)象中發(fā)現(xiàn)一個重要的力學(xué)定律）；充分運用豐富多彩的物理世界，把演示實驗和學(xué)生實驗結(jié)合起來；把課堂教學(xué)與課外活動結(jié)合起來；把物理概念的形成與物理問題的討論結(jié)合起來；把課本知識和生活現(xiàn)象結(jié)合起來；學(xué)會思考、處理物理問題的某些思想方法，培養(yǎng)思維能力和獨立學(xué)習(xí)的能力，使學(xué)生對物理產(chǎn)生濃厚興趣。

5 概念聯(lián)想的干擾

所謂聯(lián)想是指當(dāng)我們受到一定的刺激，就會由這個刺激引起我們對別的刺激的印象。如接近聯(lián)想、類似聯(lián)想、對比聯(lián)想、因果聯(lián)想等等。每當(dāng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理概念時，許多與之相聯(lián)系的概念將會處于活動狀態(tài)。如果學(xué)生在認(rèn)知結(jié)構(gòu)中概念的可辨性較差，或有許多非本質(zhì)信息附加于概念之上的話，則在我們從長時記憶提取有關(guān)概念解決問題時，由于聯(lián)想的作用，一些無關(guān)的概念將抑制必要概念的提取，從而造成思維的障礙。例如：物體在斜面上所受的重力可以分解為下滑力和物體對斜面的壓力；摩擦力總是阻礙物體的運動；運動的物體必然受到力的作用；做勻速圓周運動的物體還受到一個向心力的作用等等。所以，在教學(xué)中必須要加強概念的教學(xué)。當(dāng)學(xué)生初步形成概念時，必須給他們提供運用概念的機會，創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)物理概念的情境，讓他們將抽象的概念返回到具體的現(xiàn)實中去，使他們在運用概念的過程中鞏固、深化、活化概念，使學(xué)生形成正確的、全面的概念，發(fā)展運用概念的技能，減少概念聯(lián)想的思維障礙。

6 物理定律數(shù)學(xué)化的負(fù)作用

數(shù)學(xué)知識在解決物理問題時起著很大的作用，但必須要認(rèn)識到它只是解決物理問題的工具，作為工具的數(shù)學(xué)必須要與物理現(xiàn)象相統(tǒng)一，特別是受到物理條件的制約。不注意這一點，從純數(shù)學(xué)的角度來理解和使用物理概念、規(guī)律、公式，這往往造成思維障礙。

在遇到物理問題時，學(xué)生往往習(xí)慣于生搬硬套公式，而不是理解物理概念和公式的物理意義，解決物理問題時不能靈活選擇方法。例如：向心加速度公式a=v2/r，學(xué)生認(rèn)為向心加速度與半徑成反比；而另一公式a=rω2，又認(rèn)為向心加速度與半徑成正比，得出自相矛盾的結(jié)論，而不能夠正確理解。有時只考慮數(shù)學(xué)運算，任意擴大物理規(guī)律的運用范圍，無視物理規(guī)律的適用條件。如根據(jù)公式F=G， 推出r→0，F(xiàn)→∞的錯誤結(jié)論，實際上是忽略了定律的成立條件——物體能被看成質(zhì)點。因此，在教學(xué)中要培養(yǎng)學(xué)生具備必要的數(shù)學(xué)運算能力，能夠用數(shù)學(xué)工具進行具體運算與推導(dǎo)，能夠把物理問題轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)學(xué)模型。同時，運用數(shù)學(xué)工具與文字符號作為物理語言去表達(dá)物理意義，不能把數(shù)學(xué)結(jié)論和物理結(jié)論完全等同起來，運用數(shù)學(xué)計算結(jié)果來合理表述物理結(jié)論。

造成學(xué)生學(xué)習(xí)物理困難的“非物理因素”類型是很多的，遠(yuǎn)不止上述幾種。在教學(xué)過程中，為了提高中學(xué)物理教學(xué)質(zhì)量，我們必須要認(rèn)真研究學(xué)生物理學(xué)習(xí)困難的“非物理因素”，采取必要的措施，有的放矢，形成正確的教學(xué)策略，從而達(dá)到全面提高教育、教學(xué)質(zhì)量的目的。

（欄目編輯 劉 榮）