初中科學解題思維障礙成因分析及對策研究

吳群芳

摘要：作為初中科學課程的內容之一，力學一直以來都是初中科學、物理教學中的難點和重點、隨著國家教育改革的逐漸推廣，對于初中教師的教學能力有了更高的要求，所以，如何更加深入的挖掘學生的綜合理解、分析和思維能力，更好的掌握關于物理力學的知識，提高教學水準，是當前初中教師面臨的難題，鑒于以上因素，本文對如何提高中學教師的教學水平、提高學生的解題能力這一論點進行系統(tǒng)分析與探討。

關鍵詞：力學；教學能力；解題能力；邏輯思維

在教學過程中，經常會發(fā)現(xiàn)有一種現(xiàn)象，就是學生在考慮問題的時候，經常會發(fā)現(xiàn)自己想不明白，想的不對，想的不對自己還不知曉等，這種現(xiàn)象我們稱之為思維障礙，思維障礙主要表現(xiàn)在考慮問題的起始點上不清楚，思維的方向偏離，腦海中思維形象的模糊，邏輯的不合理性，使得思維得不到真正的引導，學生對外部信號的主觀選擇偏離，降低了學生學習知識的激情，降低了學習的效率，因此必須讓學生克服思維障礙，激發(fā)他們的學習熱情，才可以提高物理學科的課堂教學質量。

一、中學生形成課堂解題思維障礙的原因分析

（一）對于生活經驗的理解力不足

時間是檢驗真理的唯一途徑，生活經驗中為課堂教學提供了許多資源。但是中學生由于閱歷較低，很容易存在直接將生活經驗照搬到學習科學實驗的過程中，形成了思維偏差，導致了思維方向的錯誤，形成了思維障礙，從而加劇了課堂上思維障礙。

例如：在平面運動的物體是否在運動過程中受到了力的作用？

錯誤的解釋：凡是在運動中的物體，一定是在受到了力的作用。

錯誤原因的分析：學生在平時的觀察和學習中，對一些自然現(xiàn)象形成的原因形成了根深蒂固的錯誤。如疾風知勁草，沒有疾風，小草就不會運動，因此在課堂上在對力學分析的時候，就很難理解運動與力之間的關系，認為物體運動必須有力的參與，力是維持物體運動的原因，反而對牛頓發(fā)明的第一定律，感到很難理解，從而心里上很難接受，產生課堂上解題的思維障礙。

應對方法：采用相反舉例的辦法，從相反的方向進行解釋，如果說物體是在力的作用下才會發(fā)生運動，那么物體在不受外力的時候將保持靜止狀態(tài)，這與牛頓第一定律“即物體在不受力的作用時可以保持靜止狀態(tài)或勻速直線運動”相互矛盾，所以原假設并不成立[1]。

（二）無法建立三維空間形象或者形象建立錯誤帶來的難題

第一、學生無法構建三維空間而導致的思維困難，在思考過程中，不能夠建立起相關的形象，或者建立起來的形象混沌不清，那么所學的知識和力學的問題形不成相應的聯(lián)系，導致思維孤立，思維形成了堵塞，所以面對題目，便不知從何處下手。

例：如圖所示，A球用一根細線懸掛在空中，細線為絕緣材料，如果A球吸收了一部分的熱量，那么A球的機械能將如何變化

A.會相應的增加

B.會相應的減少

C.機械能不變

D.不知道怎么變化

錯誤答案：A

分析：在思維過程中，無法將機械能與重心的高低建立相關聯(lián)系，導致學生死路不順暢，解題思路堵塞，其錯誤思維是如果A球吸收熱量，那么能量肯定會有所增長，那么機械能也會做相應的增長。所以選A。

正確解題思路：機械能包含動能和勢能，其中A球不動，動能為0，A球受熱后膨脹，重心向下，則重力勢能減少，故而機械能減少，所以選項B為正確答案。

思路啟示：在做題過程中，通過草圖建立空間思維，從而再進一步進行分析。

第二、在原有固定的錯誤的思維模式的困擾

學生在答題過程中，思維被大腦中原有的、固定的、錯誤的形象所干擾，無法形成或根本形成不了新的思維形象，運用舊的形象進行分析從而思維方向發(fā)生了偏差，向著反方向進行發(fā)展，從而得不到正確的答案。例如：1kg的水裝在了容器里，如果再水面上放一塊2kg的木塊，那么它是否會漂浮在水面上。錯誤答案：不能漂浮。分析原因：受到了阿基米德定律的影響，浸在水中的木塊所受到的浮力等于物體排開液體的重力，浮力等于排水的重力，因為木塊漂浮在水面，故而浮力等于排水重力等于水的重力，從而等于2kg，這盆水裝有1kg的水，重量才10N，故而得出不能漂浮的2kg的木頭這樣的錯誤的結論。

（三）傳統(tǒng)概念帶來的沖突

學習是一個循序漸進的過程，就像蓋樓房一樣，需要挖地基奠定房子的基礎，學習也是如此，前面所學的知識為后面的學習帶來了基礎和鋪墊，前期學習的知識，掌握的理論，原理，概念等對后續(xù)的學習起到了積極促進的作用，但是如果原有的概念和新學的概念有所相近是，則很容易混淆，也會對新的知識的理解產生干擾，思維產生偏差，解題的思路就容易被原有的思維帶偏，從而導致錯誤的結論[2]。

例：將小鐵片放在豎直的磁性黑板上，我們松開手后，小鐵片并沒有掉下來，在磁性黑板上處于靜止狀態(tài)。出現(xiàn)此情況的主要原因為（ ）？

A.小鐵片受到了磁性黑板的吸引力

B.小鐵片受到了磁性黑板的靜摩擦力

C.小鐵片對黑板有吸引力

D.小鐵片受到了磁性黑板的滑動摩擦力

錯誤答案：A

分析原因：在傳統(tǒng)概念及慣性思維的雙重沖擊下，很多學生都會選擇使得多數(shù)同學選擇答案A，理所當然認為是黑板這個磁體有磁性，所以把小鐵片吸住。

正確解題思路：通過畫草圖我們對小鐵片進行受力分析，發(fā)現(xiàn)磁性黑板對小鐵片的支持力、吸引力均作用在垂直于黑板的方向。也正因為如此，其與重力之間是不會產生平衡力的，吸引力和支持力才是一對平衡力。

之所以小鐵片會產生下滑的趨勢，其根本的原因在于小鐵片受到了重力的作用。但是這種重力作用與磁性黑板相對于小鐵片的靜摩擦力作用之間形成了一對平衡力，所以使得小鐵片處于靜止狀態(tài)。因此，小鐵片在黑板上不掉下去的根本原因是收到了磁性黑板的靜摩擦力，故B為正確答案。endprint

二、如何培養(yǎng)學生正確的解題思維

（一）消除定勢思維的不利影響

其一，日常教學中，注意對于力學中基本概念等相關知識的教學。同一個概念在不同的學習階段的表達方式是不同的，力學概念具有其嚴密性，在初中的科學教材中，力學概念雖然并不艱深晦澀，可是對于初中生來說，還是過于抽象了，所以，初中生在學習力學概念的時候非常容易出現(xiàn)概念混淆、思維不清的情況[3]。比如說：彈力與重力、彈力與摩擦力、平衡力和相互作用力等等。老師在平時教課的過程中要對這些概念的區(qū)分點做出重點講解，尤其突出它們的不同點，便于學生進行區(qū)分和分析。初中階段所學的力學規(guī)律例如牛頓第一定律都是比較簡單的，但要注意這其使用條件以及應用范圍。

其二，老師也要結合習題冊，變換題型，著重訓練。找出相關知識點的習題，按照同樣的規(guī)則，多出幾道變形題。從各個角度去考察學生對知識點的掌握情況，“書讀百遍，其義自見”，同理，如果學生對知識點了解得不透徹，那就通過利用不同題型對他進行訓練，直到學生對這個知識了然于胸，不管怎么考察，都能觸類旁通，這樣才是真正的學好了、學會了。

例：將小球A懸吊在一輛勻速行駛的列車車廂頂上，在 A 點的正下方車廂地面上有一點 B，如下圖所示，如果在某個時刻繩子突然斷裂，那么小球 A 將（ ）？

A.掉落在B點上

B.掉落在B點的前面

C.掉落在B點的后面

D.均有可能

要想解決這個問題，首先就要該小球進行受力分析。具體來說，在繩子斷裂之后，小球只受到了一個垂直向下的重力，但因為小球相對于列車是處于靜止的，所以就可以判斷出小球相對于列車做出了自由落體運動，掉落在懸掛點的正下方。

引申：由例題可以延伸出兩個問題供學生討論：

（1）如果一個人站在地面上進行觀察，小球是怎樣運動的呢？

上面的例題明顯是相對于車廂的，那么如果我們以地面作為參照物，那么繩子斷裂之后，處于勻速直線運動的小球即只會受到垂直向下的重力（類似于平拋運動）。所以站在地面上來看，下落的小球并不是做自由落體運動，而是平拋運動。

（2）若列車正處于加速或減速運動中，小球會下落在什么地方？

如果列車處于加速狀態(tài)，那么繩子繼裂之后，因小球在水平方向是不受力的。保持繩子斷裂時的速度來勻速前進，此時的速度就慢于加速運動的列車，因此小球就會掉落在B點的左側。相反，若列車處于減速運毒，小球則會下落到B點的右側。

不可否認，通過舉一反三的解題思路，不僅可以讓學生真正將前后所學知識聯(lián)系在一起，達到觸類旁通的效果，同時也能增加透徹地認識、理解力與運動之間的關系，為接下來的學習奠定堅實基礎。

（二）設置生活化問題，激發(fā)學生學習興趣

物理力學與實際生活密不可分，教學不能脫離課堂，但是更要結合生活實際，在課堂外也能教育學生，用生活中的各種事例來引導學生，什么是杠桿原理，什么是平衡力，什么是阿基米德定律，學習簡單機械有什么作用，這些知識在我們日常生活中都存在著，老師們要學會化簡為繁，將晦澀抽象的知識融入到生活中常見的現(xiàn)象中，增強學生們對物理力學的興趣，增強學生們自主解題、自主學習的能力[3]。

例如在對學生進行利用阿基米德原理及物體的沉浮條件判斷船上的石塊拋入水中容器中水面的變化情況的知識教學時，我們可以要求學生先用剪刀剪去空礦泉水瓶的上半部分向里面放入一些小石子，使它能豎直地漂浮在水中。然后向“船”內放入幾塊大一點的石頭，等到水面靜止后用記號筆在容器的內壁畫出水面的位置。再把“船”內大一點的石頭扔入水中，等到水面靜止后用記號筆在容器的內壁畫出第二次水面位置的記號。比較記號所在的位置，得到初步的結論，通過這樣的方式讓學生親身體驗，再引導學生用筆紙演算進行理性思維，不僅可以增加學生的學習興趣，更能夠加深學生對此的印象，讓學生牢記于心。同時還可以讓學生用同樣的過程和思維來解決“冰融化后水面變化”的系列問題。

（二）利用新技術教學——傳感器實現(xiàn)物理知識直觀化、生動化，理順學生解題思路

教學實踐表明，學生在物理學習上出現(xiàn)的問題大多是由于對物理知識和規(guī)律理解不透徹，混淆相關知識、公式、定律的內在聯(lián)系和含義。所以將物理知識直觀化、生動化，是十分重要的環(huán)節(jié)。

在九年級教材第三章第五節(jié)《物體的內能》這節(jié)課的教學中，書本上是用實驗來說明外界對物體做功，物體的內能增加，書本上的實驗是用麻繩來回搓動帶塞子的厚金屬管，現(xiàn)象是塞子彈出。但是在實際的操作過程中，這個實驗很難成功。學生很難理解這一知識點。如果利用溫度傳感器來演示這個實驗，效果就非常明顯了。隨著麻繩的來回搓動，厚金屬管的溫度不斷增加。說明麻繩對金屬管做功，金屬管的內能增加。同樣在物質的熔化和凝固過程中溫度的變化情況的知識教學中，按照傳統(tǒng)的儀器——溫度計來演示書本上的實驗——萘和松香的熔化過程，實驗很可能會失敗，但如果用溫度傳感器來演示這個實驗，實驗結果數(shù)字化、直觀化。演示實驗的效果表現(xiàn)的淋漓盡致。學生的印象非常的深刻。如果學生新課知識學習到位，知識掌握扎實，他們解決相對應知識的題目也就得心應手。解題思路也就非常清晰。學生的解題能力得到大大的提高。

（三）依托探究式教學，提升學生解決問題的能力

所謂探究式教學，即是要讓學生在“教師引導為輔、自主探究為主”的學習任務驅動下逐漸實現(xiàn)對相關知識的深刻領悟，從而不斷增強自身解決問題的意識與能力。比如在力學知識的課堂教學中，為了通過探究式教學模式的融入來進一步提升學生解決力學問題的能力，讓學生形成良好的解題思路，即可設計出如下這樣的問題：

某同學想對液體A的密度進行檢測，但能提供該同學使用的檢測工具只有一根細線、一塊石頭、兩個燒杯、水、一個彈簧測力計。那么，以這些工具為基礎，怎樣才能檢測出液體A的密度呢？請利用小組討論，實驗探究完成該同學的實驗方案。

以這樣的實驗探究方式教學，通過同學之間的幫、帶、教師的引導，學生能夠讓將前后所學知識結合在一起進行綜合應用、分析，有利于學生良好解題思維的形成。

三、結語

總而言之，對學生解題思維障礙成因的分析是一個比較繁瑣的研究課題，但是思維障礙的研究有利于提高廣大教育工作者課堂效率，完善學生解題思路，培養(yǎng)其學習知識的興趣，為以后的學習、生活奠定堅實的基礎。所以，在以后的教學過程中，思維障礙方面的研究依舊會是我們所持續(xù)關注的重點。

參考文獻：

[1]劉月清.初中物理力學問題的解題思路探究[J].理科考試研究，2016，23（24）：75-76.

[2]王建樓.初中物理學習過程中如何培養(yǎng)正確的解題思路[J].數(shù)理化解題研究（初中版），2014，（12）：54.

[3]黃秀杰.初中物理教學中解力學題思路的探究[J].理科考試研究，2014，21（18）：64-65.endprint