高一學生物理學習困難原因及解決方法

張永勝

摘要：高一學生物理學習困難存在一定的思維障礙，導致思維障礙主要有四種原因，即先入為主的觀念、相近物理概念的混淆、類比不當和物理公式不準確，本文針對上述原因提出相應的解決方法。

關鍵詞：先入為主；相近；類比；數學化；概念定式

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1003-6148(2009)01(S)-0012-2

奇妙有趣的物理現象使初學者對物理往往帶著濃厚的興趣，然而進入高中后，許多學生常常“一聽就懂，一學就會，一做就錯”，特別是部分高一學生，這使得他們失去了學好物理的信心。筆者認為，高一學生在物理學習中存在著一定的思維障礙是最主要的原因。要探討高一學生物理學習思維障礙產生的原因，應該把學習的主體和學習的內容結合起來，了解二者之間的相互制約關系。首先，高一學生學習物理受自身的認知水平和生活經驗的制約；其次，受學習內容的概括性、抽象性程度的制約。高中階段的物理知識具有高度的概括性和抽象性，高一學生若不能真正把握知識的內涵、聯系及區別，則在運用物理知識解決問題時，往往會產生一些思維障礙，出現各種錯誤做法，如亂套公式、張冠李戴等。本文對高一學生在物理學習中存在的困難及原因進行分析，并提出相應的解決辦法。

1 先入為主的生活觀念

物理學研究的是自然界中的客觀物體及其運動規律，高一學生置身于千變萬化的物理世界中，自然會獲得有關物理方面的感性認識，并形成一定的生活觀念和經驗，這也是高一學生學習物理知識的前提條件。先入的生活觀念有的正確，對學習有積極的促進作用；而有的觀念是錯誤的，對物理概念的形成、物理規律的正確理解和運用，有一定的消極作用，容易造成學習障礙。主要表現有兩點：一是造成對概念的片面理解，二是阻斷知識間的內在聯系，造成知識與應用脫節。例如，在學習力和運動的關系這部分知識之前，許多高一學生都認為靜止的物體，用力推動它時，它才會運動，力停止作用時，它就會停下來；推物體的力越大，物體運動得就越快，速度就越大。實際上，這種生活中形成的觀念是片面的，結論是錯誤的。學生學完了力和運動這部分知識之后，才對此有了正確的認識，即受力的物體，受力大，加速度大，但速度不一定大；反之，速度大，力不一定大。但是,仍有部分學生因為受原有錯誤的生活觀念和經驗的影響，不能聯系所學的知識，習慣性地按錯誤的生活觀念進行判斷，從而阻礙了物理概念的建立和鞏固。

另一方面，原有的錯誤觀念和經驗比較牢固，不是一朝一夕就能轉變和消除的。比如，在遇到稍有變化的超重和失重問題時，有些高一學生受先前的觀念支配，仍按原來的想法判斷，認為繩對物體的拉力就等于物體的重力，水平面對物體的支持力等于物體的重力等。

總之，先入為主的錯誤生活體念和經驗往往使高一學生作出錯誤判斷，阻礙對物理知識的掌握。要糾正這類錯誤觀念，可采取如下幾個做法：一是講解概念時，應展開充分的分析、討論，讓學生明確概念的形成過程，以達到對概念內涵的準確理解和掌握；二是加強知識應用環節，通過練習加深對概念的理解；三是用一些有趣的物理實驗或物理現象給學生強烈的感性認識，形成鮮明對比，說明原有觀念的錯誤所在，使原有觀念發生根本性轉變。

2 相近物理概念混淆

中學物理中有許多相近的物理概念，它們既相互聯系又相互區別，具有不同的本質屬性。有的高一學生對它們的物理意義理解不透，區分不清，加上頭腦中沒有完整的物理情境，容易將它們之間的關系簡單化，認為它們同時變大或同時變小。如表示物理量的變化量和表示它變化快慢，高一學生對此就容易混淆。以速度和加速度為例，二者都是描述物體運動的物理量，速度表示物體運動的快慢，而加速度則表示速度變化的快慢。有的學生認為，物體受到的力大，速度就大或者加速度變大時，速度也隨之變大。

要克服這種思維障礙，可以抓住兩個概念的差異，進行區別教學。一是可以通過列舉具體的典型例子加以糾正，使概念深化，再找出兩者之間的內在聯系和區別。如在物體的振動過程中，物體向平衡位置運動時，加速度是變小的，直至為零，速度是變大的；而離開平衡位置的過程中，加速度是變大的，速度反而是變小的，直至為零。為了強調加速度和速度大小的差別和變化的不一致性，再讓學生分別說明它們在始末位置的大小。通過這一物理情境，他們就可以充分理解這兩個物理概念的區別，避免混淆。二是可以運用圖象進行區別，在v-t圖象中斜率表示物體的加速度，縱坐標表示物體的速度。

3 類比不當

類比是一種重要的推理方式，是人們認識新事物或有所新發現的重要思維方式，但類比推理的結果是否正確，還需要經過實踐檢驗。高一學生在學習物理的過程中，若能恰當地運用類比理解概念，可以幫助他們掌握相關知識。如可以把原子中電子繞核的圓周運動與人造衛星繞地球的圓周運動進行類比，它們遵守相同的向心力方程，相關題的解答方法也相似，只是應用的具體情景不同。這樣既可以加強知識之間的聯系，深化對知識的理解，也能提高學習效率，促進思維方式的發展。

同時，也要讓高一學生認識到，類比不當，反而會造成學習知識的思維障礙。如機械波和光波在介質中傳播速度大小的決定因素是不同的，這兩者就不適合作類比聯想，否則就容易作出錯誤的結論。振動圖象和波的圖象是非常相似的兩個圖象，差別主要在于橫軸表示的物理量不同。只因這一差別，使兩個圖象的物理內容、物理意義完全不同。它們的意義可用一個形象的例子來比喻，即正在演出的舞蹈節目。振動圖象所表示的是每一個演員的規定動作，而波的圖象所表示的是所有演員所呈現的造型。高一學生常把二者等同起來，畫波的圖象時按振動圖象的畫法延伸補畫，就如同將一個演員表演當成了整體舞蹈造型。因此應讓學生明白，振動圖象隨時間的變化和波的圖象隨時間的變化的畫法是不具有可類比性的。高一學生如果忽略了這一點，就會形成一定的思維障礙。我們認為，克服這種思維障礙的有效辦法，是抓住兩個現象之間的突出差別，分析其差異，找出類比不具備的前提條件。只有這樣，學生才能消除這種思維障礙，才能正確掌握類比思維方法。

4 物理公式數學化

數學是學習和研究物理學的重要工具，運用數學工具解決物理問題的能力是中學物理教學大綱和高考說明中要求的一項重要能力。我們常發現，高一學生在運用數學知識解決物理問題的過程中，經常忽視公式的物理意義，忘記公式與相關物理現象之間的因果關系，從而養成了單純運用公式分析物理問題的思維習慣。如場強公式E=F／q，左端代表物理事實，右邊僅代表一種定義的方法，并不能說明E正比于F或反比于q。糾正這種錯誤認識的主要方法，一是要強調公式的物理意義，理解公式與所描述的物理現象、物理事實之間的因果關系；二是要明確公式的物理意義，突出對問題的物理意義的分析。高一學生應逐漸學會運用數學方法描述物理問題，學會建立具有物理意義的數量關系，同時增強運用數學知識的意識，提高運用數學工具的能力。

5 概念內涵和外延的模糊

任何一個物理概念都是內涵和外延的統一，我們通常所說的“高一學生應掌握物理概念”，一方面指的是要理解物理概念的內涵，另一方面也要求明確其外延。所謂外延，即概念所涉及的范圍和條件，公式的適用范圍和成立條件。教學實踐告訴我們，高一學生弄清概念的外延是深化對概念的理解、正確運用物理概念解決實際問題的前提條件，但由于概念的外延明確了適用該概念的范圍，部分高一學生在理解或運用概念時，有時會不自覺地縮小或擴大概念的外延，因而造成錯誤的結果。

另外，學生縮小概念外延主要表現為：忽視同一概念所包含的物理情景的多樣性，用較熟悉的部分情景代替情景的全部，如對在豎直方向上運動處于超重狀態的物體，高一學生通常只考慮其向上加速的情況，而忽視向下減速的情況等等。出現這一類錯誤的原因，主要是由于高一學生頭腦中的物理情景建立的不全面，同時也說明高一學生的思維缺乏周密性。

(欄目編輯趙保鋼)