例談學(xué)生高考物理思維障礙及對(duì)策

摘 要：考生的錯(cuò)誤是絕佳的教育資源，結(jié)合2017年高考學(xué)生答題情況，剖析學(xué)生存在的思維障礙，探索消除思維障礙提升物理思維品質(zhì)的策略，促進(jìn)錯(cuò)誤問(wèn)題研究由經(jīng)驗(yàn)研究向科學(xué)研究轉(zhuǎn)變，更好地促進(jìn)學(xué)生物理核心素養(yǎng)的提高.

關(guān)鍵詞：高考物理；思維障礙；理性思維；遷移思維；深度思維；創(chuàng)新思維

作者簡(jiǎn)介：曹義才（1973-），男，江西九江人，教育碩士，高級(jí)教師，研究方向：物理教育教學(xué).

我國(guó)新一輪高中物理課程改革，將以發(fā)展學(xué)生的物理核心素養(yǎng)（物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度和責(zé)任）為目標(biāo)，其中科學(xué)思維是核心素養(yǎng)的重要組成部分，也是高中物理學(xué)科能力的構(gòu)成要素.高考是考生物理綜合素養(yǎng)的集中展現(xiàn)，在一定程度上折射出物理學(xué)科考生思維的品質(zhì)、深度和質(zhì)量[1].

1 例談學(xué)生高考物理思維障礙

結(jié)合2017年高考學(xué)生答題情況，剖析學(xué)生存在的思維障礙，從信息加工心理學(xué)角度看，學(xué)生在高考過(guò)程中的主要障礙有：信息提取發(fā)生障礙、信息加工順序混亂和信息加工機(jī)制不力，導(dǎo)致這些障礙的主要原因是思維認(rèn)知缺陷，基于思維表現(xiàn)和思維缺陷分析，高考學(xué)生幾種常見(jiàn)的思維障礙歸類分析如表1所示[2].

1.1 信息提取發(fā)生障礙，知識(shí)再現(xiàn)失靈

如果在試題情境中呈現(xiàn)給學(xué)生的信息量過(guò)多或信息呈現(xiàn)形式發(fā)生改變，知識(shí)再現(xiàn)就會(huì)失靈，影響學(xué)生提取和加工關(guān)鍵信息，從而產(chǎn)生錯(cuò)誤.

案例1 （2017全國(guó)I卷第24題）一質(zhì)量為8.00×104 kg的太空飛船從其飛行軌道返回地面.飛船在離地面高度1.60×105 m處以7.5×103 m/s的速度進(jìn)入大氣層，逐漸減慢至速度為100 m/s時(shí)下落到地面.取地面為重力勢(shì)能零點(diǎn)，在飛船下落過(guò)程中，重力加速度可視為常量，大小取為9.8 m/s2.（結(jié)果保留2位有效數(shù)字）

（1）分別求出該飛船著地前瞬間的機(jī)械能和它進(jìn)入大氣層時(shí)的機(jī)械能；

（2）求飛船從離地面高度600 m處至著地前瞬間的過(guò)程中克服阻力所做的功，已知飛船在該處的速度大小是其進(jìn)入大氣層時(shí)速度大小的2.0%.

試題圍繞當(dāng)今太空飛行的科技熱點(diǎn)，以太空飛船經(jīng)大氣層返回地面為背景，試題以文字形式敘述情境.信息量較多，呈現(xiàn)的信息主要有：太空飛船的質(zhì)量，飛船進(jìn)入大氣層的瞬時(shí)速度和離地面的高度，飛船下落到地面的瞬時(shí)速度、飛船在600m高度的瞬時(shí)速度等.加工處理的信息主要有：飛船著地前瞬間的機(jī)械能、進(jìn)入大氣層時(shí)的機(jī)械能和飛船從離地面高度600 m處至著地前瞬間的過(guò)程中克服阻力所做的功.

陳述性知識(shí)缺陷導(dǎo)致知識(shí)再現(xiàn)失靈的主要問(wèn)題：

（1）概念錯(cuò)誤：?jiǎn)柕氖恰皺C(jī)械能”，列式卻是動(dòng)能、重力勢(shì)能、機(jī)械守恒定律、動(dòng)能變化或機(jī)械能變化等等.

（2）過(guò)程混淆：將狀態(tài)量與過(guò)程量混淆，將著地前瞬間與進(jìn)入大氣層時(shí)的機(jī)械能顛倒.

（3）規(guī)律混亂：從600m高度至落地過(guò)程的動(dòng)能定理或功能原理，列式不規(guī)范，正負(fù)功符號(hào)錯(cuò)誤，動(dòng)能、勢(shì)能下角標(biāo)不對(duì)應(yīng)，誤認(rèn)為至落地的動(dòng)能為零.

3 提升學(xué)生思維品質(zhì)對(duì)策研究

3.1 科學(xué)建模，理性思維

物理學(xué)中的核心概念是物理知識(shí)體系的重要組成基石，通過(guò)核心概念統(tǒng)領(lǐng)分散的知識(shí)點(diǎn)，有利于學(xué)生對(duì)物理概念全面和深刻的認(rèn)識(shí)和理解，形成理性思維的習(xí)慣.教學(xué)中讓學(xué)生經(jīng)歷與體驗(yàn)核心知識(shí)結(jié)構(gòu)的構(gòu)建，更好地理解主要知識(shí)，形成穩(wěn)固的陳述性知識(shí).

理性思維與科學(xué)建模有直接關(guān)系.科學(xué)建模是將復(fù)雜問(wèn)題形象化、模型化和簡(jiǎn)單化，是通過(guò)形象思維上升到理性思維的過(guò)程.案例1如果學(xué)生能建構(gòu)圖1所示的情境，對(duì)實(shí)際問(wèn)題簡(jiǎn)化為物理模型，有助于信息的提取和加工，降低思維難度，防止臺(tái)階過(guò)高而出錯(cuò)，有效提升學(xué)生的物理學(xué)科素養(yǎng)[2].

3.2 縱橫聯(lián)系，遷移思維

現(xiàn)代教育理論認(rèn)為，一種學(xué)習(xí)活動(dòng)會(huì)影響到另一種類似的學(xué)習(xí)活動(dòng)，稱之為學(xué)習(xí)遷移.在物理教學(xué)過(guò)程中，幫助學(xué)生發(fā)掘知識(shí)之間的內(nèi)在聯(lián)系，鞏固主要知識(shí)結(jié)構(gòu)，引導(dǎo)學(xué)生的思維向縱橫兩個(gè)方向正遷移的能力，進(jìn)一步拓展知識(shí)結(jié)構(gòu)，形成遷移思維的習(xí)慣.通過(guò)縱橫聯(lián)系訓(xùn)練，形成相應(yīng)的程序性知識(shí)，促進(jìn)遷移思維的進(jìn)階.

案例3中的勻減速直線運(yùn)動(dòng)遷移思維如圖2所示：

豎直上拋運(yùn)動(dòng)遷移帶電油滴在豎直電場(chǎng)方向上勻減速直線運(yùn)動(dòng)

物理學(xué)中有許多學(xué)習(xí)活動(dòng)影響到另一種學(xué)習(xí)活動(dòng)，比如平拋運(yùn)動(dòng)（帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)）、自由落體運(yùn)動(dòng)（其他天體上的自由落體運(yùn)動(dòng)）、圓周運(yùn)動(dòng)（萬(wàn)有引力與天體）等等；另一種學(xué)習(xí)活動(dòng)反過(guò)來(lái)會(huì)促進(jìn)前一種活動(dòng)的深刻認(rèn)識(shí).

3.3 演繹推理，深度思維

深度思維就是對(duì)物理知識(shí)的認(rèn)識(shí)從現(xiàn)象上升到本質(zhì)，從普遍性上升到規(guī)律性的理解，鞏固較為豐富的知識(shí)結(jié)構(gòu)，積累高層次的方法和策略性知識(shí)，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中體會(huì)邏輯思維和演繹推理，形成深度思維的習(xí)慣.

案例3演繹推理思維如圖3所示.

圖3分析了案例3中的思維過(guò)程，從文字情境轉(zhuǎn)化為運(yùn)動(dòng)情境，不同的運(yùn)動(dòng)對(duì)應(yīng)不同的規(guī)律，但均是從動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)的角度去分析思考，從普遍上升到規(guī)律，形成策略性知識(shí)，促進(jìn)深度思維不斷進(jìn)階.

3.4 變化角度，創(chuàng)新思維

案例1和案例3，均以文字?jǐn)⑹龅男问皆O(shè)置情境，改變?cè)囶}呈現(xiàn)方式，考查考生能根據(jù)解決問(wèn)題的需要建構(gòu)恰當(dāng)?shù)奈锢砟Ｐ停?017年高考第22題從紙帶情形變化為滴水情境中去判斷小車運(yùn)動(dòng)情況；第18題設(shè)置新穎的問(wèn)題情境（STM中隔離振動(dòng)噪聲）等等，變化角度，考查創(chuàng)新思維.物理教學(xué)應(yīng)注重知識(shí)遷移和實(shí)際應(yīng)用的能力，克服思維慣性，在新的問(wèn)題情景中運(yùn)用方法和策略性知識(shí)，避免狹隘地理解物理問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生具體問(wèn)題具體分析，從新的角度去看舊的問(wèn)題，在解決一個(gè)問(wèn)題的基礎(chǔ)上提出新的問(wèn)題，形成創(chuàng)新思維的習(xí)慣.

在剖析學(xué)生思維障礙的基礎(chǔ)上，探索消除思維障礙有效對(duì)策，有利于促進(jìn)錯(cuò)誤問(wèn)題研究由經(jīng)驗(yàn)研究向科學(xué)研究轉(zhuǎn)變， 提升學(xué)生物理思維品質(zhì)，更好地促進(jìn)學(xué)生物理核心素養(yǎng)的提高.

參考文獻(xiàn)：

[1]曹義才. 高中物理教學(xué)中學(xué)生錯(cuò)誤資源的分析和利用[J].湖南中學(xué)物理，2008（5）：7-9.

[2]曹義才.學(xué)生錯(cuò)誤解題案例分析與教學(xué)建議——基于信息加工心理學(xué)視角[J].教學(xué)月刊，2015 （12） ：59-61.endprint