中學(xué)生物理學(xué)習(xí)思維障礙分析及對(duì)策研究

伏偉偉

摘 ?要 中學(xué)生的智力發(fā)展主要體現(xiàn)在思維方面，雖已具有邏輯思維能力，但因?yàn)樗季S不連貫、不嚴(yán)密，有局限性和片面性，導(dǎo)致中學(xué)生在學(xué)習(xí)物理時(shí)會(huì)存在思維障礙。對(duì)中學(xué)生形成思維障礙的原因進(jìn)行探究和分析，并提出相應(yīng)的教學(xué)對(duì)策和建議。

關(guān)鍵詞 物理思維;思維障礙;邏輯思維

中圖分類號(hào)：G633.7 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2019）21-0077-03

1 物理思維

物理思維是學(xué)生對(duì)已經(jīng)擁有的物理知識(shí)進(jìn)行分析、總結(jié)和應(yīng)用的過(guò)程中，逐漸形成系統(tǒng)的思考物理問(wèn)題的方式，同時(shí)能靈活地解釋和運(yùn)用物理知識(shí)，獲得關(guān)于事物本質(zhì)屬性和內(nèi)在規(guī)律的認(rèn)識(shí)、儲(chǔ)存，并且隨時(shí)提出的過(guò)程[1]。物理思維的抽象性與概括性很強(qiáng)。物理抽象是指在觀察和實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，學(xué)生對(duì)物理對(duì)象、物理現(xiàn)象、物理過(guò)程和本質(zhì)的認(rèn)識(shí)。概括性則要求學(xué)生通過(guò)抽象概括，把物理知識(shí)歸納為一個(gè)整體，根據(jù)物理事物的本質(zhì)特征是否相同，將對(duì)事物形成的認(rèn)識(shí)推廣到同一類事物，進(jìn)而掌握同一類事物的共同屬性。

2 物理思維障礙

高中階段物理知識(shí)廣度大、難度高，對(duì)學(xué)生的能力要求也有所提高，但學(xué)生思考物理問(wèn)題的方式卻沒(méi)有進(jìn)行系統(tǒng)訓(xùn)練，缺乏運(yùn)用邏輯思維分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，導(dǎo)致學(xué)生普遍出現(xiàn)畏懼學(xué)習(xí)物理的現(xiàn)象。同時(shí)，學(xué)生在實(shí)際學(xué)習(xí)物理的過(guò)程中因?yàn)槲锢碇R(shí)的綜合性較強(qiáng)，造成學(xué)生的思維不連貫、不嚴(yán)密，具有局限性、片面性，甚至?xí)嬖阱e(cuò)誤，從而導(dǎo)致學(xué)生的物理思維能力比較差。將學(xué)生在思考、解決物理問(wèn)題時(shí)出現(xiàn)的思維偏差稱為物理思維障礙。在教學(xué)過(guò)程中，應(yīng)及時(shí)發(fā)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中出現(xiàn)的思維障礙，糾正思維偏差，幫助學(xué)生培養(yǎng)良好的思維方式，提高學(xué)生的思維能力和學(xué)習(xí)能力。

3 中學(xué)生學(xué)習(xí)物理形成思維障礙的原因

受前概念干擾，形成思維障礙 ?前概念是指前科學(xué)概念，研究者認(rèn)為學(xué)習(xí)者在正式學(xué)習(xí)前，會(huì)對(duì)實(shí)踐中的事物產(chǎn)生自己的概念、觀點(diǎn)及想法[2]。前概念的產(chǎn)生符合人類認(rèn)識(shí)事物的規(guī)律，有些前概念的產(chǎn)生對(duì)學(xué)生解決物理問(wèn)題、理解物理規(guī)律具有促進(jìn)作用，而有些前概念會(huì)在學(xué)生學(xué)習(xí)物理的過(guò)程中阻礙其正確理解基本知識(shí)。

以自由落體運(yùn)動(dòng)為例，關(guān)于自由落體運(yùn)動(dòng)，學(xué)生有較為豐富的生活經(jīng)驗(yàn)，可以根據(jù)自己已有的認(rèn)識(shí)做出判斷，能客觀反映出前概念對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的影響。在生活中會(huì)看到這樣的現(xiàn)象：將體積相同、質(zhì)量不同的物體舉到相同的高度，同時(shí)由靜止開(kāi)始釋放，質(zhì)量較大的物體先落地，質(zhì)量較小的物體后落地。直觀的生活現(xiàn)象使學(xué)生形成錯(cuò)誤的前概念，即物體質(zhì)量越大，下落速度越快。學(xué)生正是由于受前概念干擾，導(dǎo)致思維出現(xiàn)錯(cuò)誤。

混淆相近物理概念，形成思維障礙 ?物理概念是經(jīng)過(guò)高度抽象、概括形成的，是學(xué)習(xí)物理的基礎(chǔ)，它準(zhǔn)確反映了物理現(xiàn)象與物理規(guī)律之間的聯(lián)系與區(qū)別。學(xué)生學(xué)習(xí)物理的過(guò)程，實(shí)質(zhì)就是從實(shí)踐活動(dòng)中抽象概括出事物的本質(zhì)，形成物理概念、建立物理規(guī)律的過(guò)程。而許多物理概念難以區(qū)分，如慣性與慣性定律、速度與加速度、路程與位移等。如果不能準(zhǔn)確理解這些相近物理概念，就難以挖掘出有效信息，不能快速建立物理量之間的聯(lián)系。

以速度與加速度之間的關(guān)系為例，在物理學(xué)中，速度與加速度都是描述快慢的物理量，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中容易將兩個(gè)概念搞混淆，形成物理思維障礙?？疾樗俣扰c加速度之間的關(guān)系題型，要求學(xué)生能正確理解，但還是有學(xué)生不能正確解答，證明學(xué)生對(duì)速度與加速度之間關(guān)系的理解仍然存在錯(cuò)誤的認(rèn)識(shí)，認(rèn)為速度大小與加速度有直接關(guān)系，造成相近物理概念混淆的思維障礙。但物體在實(shí)際運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，速度減小或者增大，加速度的變化，都是無(wú)法確定的，因?yàn)樗俣却笮∨c加速度大小之間沒(méi)有直接聯(lián)系。正確的理解是：加速度是描述速度變化快慢的物理量。

類比不當(dāng)，形成思維障礙 ?類比法是物理學(xué)中最常使用的一種方法，就是將兩類相似的對(duì)象進(jìn)行比較，利用已知對(duì)象來(lái)學(xué)習(xí)新對(duì)象。學(xué)生在類比過(guò)程中將各知識(shí)點(diǎn)聯(lián)系起來(lái)，形成知識(shí)框架。如果學(xué)生本身對(duì)舊知識(shí)掌握得不夠牢固，那在類比過(guò)程中不僅不會(huì)有助于學(xué)習(xí)，還會(huì)適得其反，只會(huì)加重認(rèn)知混亂。

大多數(shù)學(xué)生對(duì)振動(dòng)圖像和波的圖像認(rèn)識(shí)不充分，它們的形狀相同，但代表的物理意義不同。這兩種圖像的區(qū)別在于橫軸表示的物理量不同，振動(dòng)圖像的橫軸坐標(biāo)表示的是時(shí)間，而波的圖像橫坐標(biāo)表示的是質(zhì)點(diǎn)平衡位置的坐標(biāo)，兩種圖像代表的物理內(nèi)容、意義完全不同。因此，在教學(xué)中不能將振動(dòng)圖像與波的圖像這兩種圖像進(jìn)行類比。

物理公式數(shù)學(xué)化，形成思維障礙 ?在物理學(xué)習(xí)中，數(shù)學(xué)起著十分重要的作用，運(yùn)用數(shù)學(xué)手段解決物理問(wèn)題是物理學(xué)習(xí)與教學(xué)的關(guān)鍵。但是大多數(shù)學(xué)生在運(yùn)用物理公式時(shí)會(huì)忽視公式中變量的物理含義，將物理公式看作一個(gè)數(shù)學(xué)公式，用數(shù)學(xué)的思維去解決物理問(wèn)題，造成錯(cuò)誤的發(fā)生，形成思維障礙[3]。如理解物體密度的公式ρ=m/v時(shí)會(huì)得出物體的密度與質(zhì)量成正比、與體積成反比的錯(cuò)誤結(jié)論，原因是學(xué)生在解決該問(wèn)題的過(guò)程中，直接把物理公式看作一個(gè)數(shù)學(xué)表達(dá)式，忽視該公式表達(dá)的物理含義。這種現(xiàn)象在學(xué)生解決實(shí)際物理問(wèn)題時(shí)屢見(jiàn)不鮮，因此形成物理公式數(shù)學(xué)化的思維障礙。

受思維定式干擾，形成思維障礙 ?思維定式是指學(xué)生根據(jù)自己已有的知識(shí)，通過(guò)實(shí)踐逐漸形成的一種分析、解決問(wèn)題的固定推理方式和方法，潛移默化影響學(xué)生的思維方式。學(xué)生形成思維定式，一方面表明了學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握程度;另一方面說(shuō)明了學(xué)生已經(jīng)具有一定的思維推理能力。但是，思維定式的形成對(duì)學(xué)生具有消極作用，一定程度上會(huì)對(duì)學(xué)生解決問(wèn)題造成障礙。

例如：在一個(gè)水平桌面上，用彈簧拉著一個(gè)木塊做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，此時(shí)彈簧的示數(shù)為5 N，當(dāng)速度變大，但依然做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，彈簧的示數(shù)會(huì)如何變化（ ）。

A.小于原來(lái)的讀數(shù) ? ? ?B.跟原來(lái)的一樣

C.大于原來(lái)的讀數(shù) ? ? ?D.無(wú)法判斷

學(xué)生做題時(shí)往往會(huì)受到思維定式的影響，直接考慮速度的變化，根據(jù)牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律F=ma得出錯(cuò)誤結(jié)果。而這道題只需要考慮物體在運(yùn)動(dòng)時(shí)的受力情況，當(dāng)木塊的速度增大時(shí)，木塊的質(zhì)量、接觸面的粗糙程度都沒(méi)有改變，木塊在水平桌面上做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，拉力與摩擦力大小相等，是一對(duì)平衡力;摩擦力的大小不改變，故彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)不變。

4 克服中學(xué)生物理思維障礙的對(duì)策及建議

前概念形成的思維障礙的克服對(duì)策 ?學(xué)生在日常生活中形成的前概念是非常頑固的，生活與物理的聯(lián)系又比較密切，學(xué)生了解關(guān)于物理的知識(shí)往往又來(lái)源于生活，而其中的一些概念與科學(xué)知識(shí)是相悖的，因此，學(xué)生學(xué)習(xí)物理時(shí)難免會(huì)形成障礙。為了幫助學(xué)生克服這個(gè)問(wèn)題，提出以下建議：

1）教師要了解學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)存在哪些前概念，講解概念時(shí)，給學(xué)生充分的時(shí)間進(jìn)行討論、分析，達(dá)到對(duì)概念的熟練掌握和正確理解;

2）對(duì)有關(guān)概念的知識(shí)加強(qiáng)訓(xùn)練，反復(fù)矯正，多次鞏固;

3）實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)，教師可采用做實(shí)驗(yàn)的方法，給學(xué)生留下深刻印象，讓學(xué)生糾正自己的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)。

混淆相近物理概念形成的思維障礙的克服對(duì)策 ?在物理學(xué)習(xí)過(guò)程中，許多物理概念相近，如熱量和內(nèi)能、位移與路程、速度與加速度等。在理解這些相似概念時(shí)，學(xué)生往往會(huì)混淆相近物理概念。對(duì)于這樣的思維障礙，提出如下建議：

1）運(yùn)用表格對(duì)比找出它們之間的聯(lián)系和區(qū)別，如速度與加速度區(qū)分表（表1）;

2）利用圖像或畫(huà)圖的方法進(jìn)行比較，直觀對(duì)比它們之間的區(qū)別，如位移和路程可以用畫(huà)圖的方法進(jìn)行區(qū)別。

類比不當(dāng)形成的思維障礙的克服對(duì)策 ?物理教學(xué)中運(yùn)用類比可以使學(xué)生迅速接受新知識(shí)、了解新知識(shí)、掌握新知識(shí)[4]，但不恰當(dāng)運(yùn)用類比會(huì)使學(xué)生將新知識(shí)與舊知識(shí)弄混淆。要克服類比不當(dāng)形成的思維障礙，最有效的方法是找出兩個(gè)知識(shí)間本質(zhì)的區(qū)別，分析它們之間的差異與聯(lián)系，使學(xué)生清楚它們各自所具有的物理意義，逐漸形成良好的類比思維。

物理公式數(shù)學(xué)化形成的思維障礙的克服對(duì)策 ?學(xué)生運(yùn)用物理公式解題時(shí)，只進(jìn)行純數(shù)值計(jì)算，會(huì)忽略該公式的物理意義，得出錯(cuò)誤的結(jié)論?？朔@類思維障礙，可采取的措施有：

1）講解公式時(shí)要反復(fù)強(qiáng)調(diào)公式中各個(gè)物理量所代表的物理意義，提醒學(xué)生注意公式中物理量的單位及正負(fù)號(hào);

2）運(yùn)用公式時(shí)要注意公式的物理意義及使用條件，理解公式中描述的物理現(xiàn)象。

思維定式干擾形成的思維障礙的克服對(duì)策 ?思維定式是人們思考問(wèn)題時(shí)會(huì)出現(xiàn)的一種思維模式，它是指人們按照固定的思路和模式去考慮問(wèn)題。思維定式的存在對(duì)人的思維活動(dòng)既具有積極作用，也具有消極作用。思維定式的消極作用阻礙學(xué)生對(duì)新知識(shí)的理解和認(rèn)識(shí)，從而形成思維障礙。克服思維定式的干擾作用，可采取的措施有：

1）利用比較法，把新概念與舊概念或物理規(guī)律進(jìn)行比較，講清楚物理概念和物理規(guī)律所適用的條件，了解概念的內(nèi)涵和外延;

2）教師可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，讓學(xué)生體驗(yàn)知識(shí)的產(chǎn)生過(guò)程，做到真正理解和掌握，如在進(jìn)行自由落體運(yùn)動(dòng)教學(xué)時(shí)，教師可以用實(shí)驗(yàn)課進(jìn)行教學(xué)，讓學(xué)生自己動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)，對(duì)知識(shí)有新的了解。

5 結(jié)語(yǔ)

為幫助中學(xué)生克服思維障礙，教師不僅要探索學(xué)生形成思維障礙的原因，關(guān)注新的教學(xué)方法與理念，研究有效的對(duì)策，更要在教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力，幫助他們逐漸養(yǎng)成良好的思維習(xí)慣。

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