高中物理學(xué)習(xí)的思維障礙探源及對(duì)策

物理知識(shí)由物理概念、物理規(guī)律、物理實(shí)驗(yàn)和物理研究思想方法等組成，是人們解決物理問(wèn)題的基礎(chǔ)。高中階段的物理知識(shí)具有高度的概括性和抽象性，學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)若不能真正把握知識(shí)的內(nèi)涵、聯(lián)系及其區(qū)別，在運(yùn)用物理知識(shí)進(jìn)行物理思維時(shí)，往往會(huì)產(chǎn)生一些思維障礙，出現(xiàn)各種各樣的錯(cuò)誤，如亂套公式、張冠李戴、思維混亂等現(xiàn)象。本文擬就學(xué)生在物理學(xué)習(xí)中經(jīng)常出現(xiàn)的幾種思維障礙的形成原因作以下的分析，并提出相應(yīng)的矯正辦法。

一、先入為主的生活觀念形成的思維障礙

物理學(xué)的研究對(duì)象是自然界中的客觀物體及其運(yùn)動(dòng)規(guī)律，學(xué)生天天置身于千變?nèi)f化的物理世界中，會(huì)自然地獲得有關(guān)物理方面的感性認(rèn)識(shí)，形成一定的生活觀念和經(jīng)驗(yàn)，這是學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識(shí)的前提條件。先入的生活觀念有的基本正確，對(duì)學(xué)習(xí)有積極的促進(jìn)作用，也有的觀念是錯(cuò)誤的，對(duì)物理概念的形成、物理規(guī)律的正確理解和運(yùn)用，將起一定的消極作用，造成一定的學(xué)習(xí)障礙。主要表現(xiàn)有兩點(diǎn):一是妨礙概念理解的全面性、完整性，造成對(duì)概念的片面理解;二是阻斷知識(shí)間的內(nèi)在聯(lián)系，造成知識(shí)與應(yīng)用脫節(jié)。比如，學(xué)過(guò)牛頓第二定律的應(yīng)用之后，學(xué)生已經(jīng)知道物體間的相互作用力跟加速度即物體的狀態(tài)有關(guān)系的，提出了超重和失重兩個(gè)現(xiàn)象，并給出了分析這兩個(gè)現(xiàn)象的方法。但一遇到稍有變化的超重和失重問(wèn)題時(shí)，有些學(xué)生，受先前的觀念支配，仍按原來(lái)的想法判斷，認(rèn)為繩對(duì)物體的拉力就等于物體的重力，水平面對(duì)物體的支持力等于物體的重力等。

先入為主的生活觀念、錯(cuò)誤經(jīng)驗(yàn)往往驅(qū)使學(xué)生作出想當(dāng)然的錯(cuò)誤判斷，阻礙學(xué)生對(duì)物理知識(shí)的掌握。要克服和糾正這類錯(cuò)誤觀念，可采取如下幾個(gè)做法:一是講解概念時(shí)，應(yīng)展開充分的分析、討論，讓學(xué)生弄清概念的來(lái)龍去脈，明確概念的形成過(guò)程，以達(dá)到對(duì)概念內(nèi)涵的準(zhǔn)確理解和掌握。二是加強(qiáng)知識(shí)訓(xùn)練環(huán)節(jié)，反復(fù)矯正反復(fù)鞏固，加深理解。三是用一些生動(dòng)的物理實(shí)驗(yàn)或物理現(xiàn)象給學(xué)生以更強(qiáng)烈的刺激，形成鮮明的對(duì)比，說(shuō)明原有觀念的錯(cuò)誤所在，使原有觀念發(fā)生動(dòng)搖，直至清除。

二、相近物理概念混淆形成的思維障礙

物理上有許多相近的物理概念，它們既相互聯(lián)系又相互區(qū)別，具有不同的本質(zhì)屬性。有的學(xué)生對(duì)它們的物理意義理解不透，區(qū)分不清，加上頭腦中沒(méi)有完整的物理情境，容易將它們之間的關(guān)系簡(jiǎn)單化，要么同時(shí)變大，要么同時(shí)變小。如表示物理量大小及表示它變化快慢的兩個(gè)量，學(xué)生就容易混淆，以速度和加速度為例來(lái)說(shuō)，二者都是描述物體運(yùn)動(dòng)的物理量，速度表示物體運(yùn)動(dòng)的快慢，而加速度則是表示速度變化的快慢。有的學(xué)生認(rèn)為，物體的加速度大，速度就大，加速度變大時(shí)，速度就隨之也變大。

要克服這種思維障礙，可以抓住兩個(gè)概念的差異，從不同的角度突出這種差異，進(jìn)行區(qū)別。一是可以通過(guò)列舉具體的典型例子加以糾正，使概念深化，找出兩者之間的內(nèi)在聯(lián)系和區(qū)別，如在物體的振動(dòng)過(guò)程中，物體向平衡位置運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，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(guò)程中，加速度是變大的，速度反而是變小的，直至為零。為了特別強(qiáng)調(diào)加速度和速度這兩個(gè)大小的差別和變化的不一致性，再讓學(xué)生分別說(shuō)明始末位置它們的大小，學(xué)生通過(guò)這一物理情境就可以具體地理解這兩個(gè)量的區(qū)別，避免混淆。二是可以運(yùn)用圖像進(jìn)行區(qū)別，說(shuō)明在v-t圖像中，斜率表示物體的加速度，縱坐標(biāo)表示物體的速度，等等。

三、類比不當(dāng)形成的思維障礙

類比是一種重要的推理方式，是人們認(rèn)識(shí)新事物或有所新發(fā)現(xiàn)的重要思維方式。但類比不是一種嚴(yán)密的推理，類比推理的結(jié)果是否正確，還需要經(jīng)過(guò)實(shí)踐的檢驗(yàn)。學(xué)生在學(xué)習(xí)物理的過(guò)程中，正確恰當(dāng)?shù)剡\(yùn)用類比，可以幫助學(xué)生掌握所學(xué)的知識(shí)。如可以把原子中電子繞核的圓周運(yùn)動(dòng)與人造衛(wèi)星繞地球的圓周運(yùn)動(dòng)進(jìn)行類比，它們遵守相同的向心力方程，解題的方法也相似，只是應(yīng)用的具體知識(shí)不同。這樣的學(xué)習(xí)，既可以加強(qiáng)知識(shí)之間的聯(lián)系，深化對(duì)知識(shí)的理解，也能提高學(xué)習(xí)的效率，促進(jìn)思維方式的發(fā)展。同時(shí)，也要讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到，有時(shí)類比不當(dāng)，反而會(huì)造成學(xué)習(xí)知識(shí)的思維障礙。如機(jī)械波和光波在介質(zhì)中的傳播速度大小的決定因素是不相同的，這兩者就不可作類比聯(lián)想，否則就會(huì)作出錯(cuò)誤的結(jié)論。振動(dòng)圖像和波的圖像是非常相近的兩個(gè)圖像，形同意不同，差別只在于橫軸表示的物理量不同。只因這一差別，使兩個(gè)圖像的物理內(nèi)容、物理意義完全不同。它們的意義可用一個(gè)形象的例子來(lái)比喻，就像正在演出的舞蹈節(jié)目，振動(dòng)圖像所表示的就是每一個(gè)演員的規(guī)定動(dòng)作，而波的圖像所表示出來(lái)的就是整個(gè)群體所呈現(xiàn)的優(yōu)美的造型。但學(xué)生往往把二者等同起來(lái)，畫波的圖像的變化按振動(dòng)圖像的畫法延伸補(bǔ)畫，就像是拿一個(gè)演員表演當(dāng)成了整體舞蹈造型。但由于整體造型跟單個(gè)演員的表演是兩碼事，整體造型是由個(gè)體演員的表演組合出來(lái)的。因此，振動(dòng)圖像隨時(shí)間的變化和波的圖像隨時(shí)間的變化的畫法是不具有可類比性的。學(xué)生如果忽略了這一點(diǎn)，就會(huì)形成思維上的障礙，思維的結(jié)果就是錯(cuò)誤的。

我認(rèn)為，克服這種思維障礙的有效辦法，就是抓住兩個(gè)現(xiàn)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，才能消除這種思維障礙，培養(yǎng)學(xué)生良好的類比思維方法。

四、物理公式數(shù)學(xué)化形成的思維障礙

數(shù)學(xué)是學(xué)習(xí)和研究物理學(xué)的重要工具，運(yùn)用數(shù)學(xué)工具解決物理問(wèn)題的能力是中學(xué)物理教學(xué)大綱和高考說(shuō)明中要求的一項(xiàng)重要能力。在教學(xué)中，我們往往發(fā)現(xiàn)，學(xué)生在運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決物理問(wèn)題的過(guò)程中，經(jīng)常撇開公式的物理意義，忘記公式所表達(dá)的物理現(xiàn)象之間的因果關(guān)系，因而造成了運(yùn)用公式分析物理問(wèn)題的思維偏差。如場(chǎng)強(qiáng)公式E=F/q，左端代表一物理事實(shí)，而右邊僅代表一種定義的方法、測(cè)定方法，并不存在E正比于F或反比于q的問(wèn)題。克服這種思維偏差的主要措施，一是要強(qiáng)調(diào)公式的物理意義，理解公式所描述的物理現(xiàn)象、物理事實(shí)之間的因果關(guān)系、決定關(guān)系。二是要明確公式的來(lái)龍去脈，增強(qiáng)公式的物理色彩，突出對(duì)問(wèn)題的物理意義的分析，防止單純數(shù)學(xué)公式的教學(xué)法，減少純公式數(shù)值代入計(jì)算的訓(xùn)練，讓學(xué)生善于運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)、數(shù)學(xué)方法描述物理問(wèn)題，真正建立起物理上的數(shù)量關(guān)系，增強(qiáng)運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)的意識(shí)，提高運(yùn)用數(shù)學(xué)工具的能力。

(秦皇島市撫寧縣第四中學(xué))