五年制高職物理思維障礙的成因及突破

摘 要：如何減輕學(xué)生學(xué)習(xí)物理的負(fù)擔(dān)？如何提高我們五年制高職物理教學(xué)的實(shí)效性？本文通過對(duì)五年制高職物理思維障礙的成因及突破方法的分析，以起到拋磚引玉的作用。

關(guān)鍵詞：物理思維；思維障礙；成因

思維是人腦對(duì)客觀現(xiàn)實(shí)的概括和間接的反映，反映的是事物的本質(zhì)及內(nèi)部的規(guī)律性。所謂五年制高職物理思維，是指學(xué)生在對(duì)高職物理感性認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上，運(yùn)用比較、分析、綜合、歸納、演繹等思維的基本方法，理解并掌握高職物理內(nèi)容而且能對(duì)具體的物理問題進(jìn)行推論與判斷，從而獲得對(duì)高職物理知識(shí)本質(zhì)和規(guī)律的認(rèn)識(shí)能力。高職物理的物理思維雖然并非總等于解題，但我們可以這樣講，高職物理的物理思維的形成是建立在對(duì)高職物理的基本概念、定理、公式理解的基礎(chǔ)上的；發(fā)展高職大專生的物理思維最有效的方法是通過解決問題來實(shí)現(xiàn)。然而，在學(xué)習(xí)高職物理過程中，我們經(jīng)常聽到學(xué)生反映上課聽老師講課，聽得很“明白”，但到自己解題時(shí)，總感到困難重重，無從入手；有時(shí)，在課堂上待我們把某一問題分析完時(shí)，常常看到學(xué)生拍腦袋：“唉，我怎么會(huì)想不到這樣做呢？”事實(shí)上，有不少問題的解答，同學(xué)發(fā)生困難，并不是因?yàn)檫@些問題的解答太難以致學(xué)生無法解決，而是其思維形式或結(jié)果與具體問題的解決存在著差異，也就是說，這時(shí)候，學(xué)生的物理思維存在著障礙。這種思維障礙，有的是來自于我們教學(xué)中的疏漏，而更多的則來自于學(xué)生自身，來自于學(xué)生中存在的非科學(xué)的知識(shí)結(jié)構(gòu)和思維模式。因此，研究高職大專生的物理思維障礙對(duì)于增強(qiáng)高職物理教學(xué)的針對(duì)性和實(shí)效性有十分重要的意義。

一、 高職物理的物理思維障礙的形成原因

根據(jù)布魯納的認(rèn)識(shí)發(fā)展理論，學(xué)習(xí)本身是一種認(rèn)識(shí)過程，在這個(gè)課程中，個(gè)體的學(xué)習(xí)總是要通過已知的內(nèi)部認(rèn)知結(jié)構(gòu)，對(duì)“從外到內(nèi)”的輸入信息進(jìn)行整理加工，以一種易于掌握的形式加以儲(chǔ)存，也就是說學(xué)生能從原有的知識(shí)結(jié)構(gòu)中提取最有效的舊知識(shí)來吸納新知識(shí)，即找到新舊知識(shí)的“媒介點(diǎn)”，這樣，新舊知識(shí)在學(xué)生的頭腦中發(fā)生積極的相互作用和聯(lián)系，導(dǎo)致原有知識(shí)結(jié)構(gòu)的不斷分化和重新組合，使學(xué)生獲得新知識(shí)。但是這個(gè)過程并非總是一次性成功的。一方面，如果在教學(xué)過程中，教師不顧學(xué)生的實(shí)際情況（即基礎(chǔ)）或不能覺察到學(xué)生的思維困難之處，而是任由教師按自己的思路或知識(shí)邏輯進(jìn)行灌輸式教學(xué)，到學(xué)生自己去解決問題時(shí)往往會(huì)感到無所適從；另一方面，當(dāng)新的知識(shí)與學(xué)生原有的知識(shí)結(jié)構(gòu)不相符時(shí)或者新舊知識(shí)中間缺乏必要的“媒介點(diǎn)”時(shí)，這些新知識(shí)就會(huì)被排斥或經(jīng)“校正”后吸收。因此，如果教師的教學(xué)脫離學(xué)生的實(shí)際，如果學(xué)生在學(xué)習(xí)高職物理過程中，其新舊數(shù)學(xué)知識(shí)不能順利“交接”，那么這時(shí)就勢(shì)必會(huì)造成學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)認(rèn)知上的不足、理解上的偏頗，從而在解決具體問題時(shí)就會(huì)產(chǎn)生思維障礙，影響學(xué)生解題能力的提高。

二、 高職物理的物理思維障礙的具體表現(xiàn)

由于高職物理的物理思維障礙產(chǎn)生的原因不盡相同，作為主體的學(xué)生的思維習(xí)慣、方法也都有所區(qū)別，所以，高職物理的物理思維障礙的表現(xiàn)各異，具體可以概括為：

（1）物理思維的膚淺性。由于學(xué)生在學(xué)習(xí)物理的過程中，對(duì)一些物理概念或物理規(guī)律的發(fā)生、發(fā)展過程沒有深刻地去理解，一般的學(xué)生僅僅停留在表象的概括水平上，不能脫離具體表象而形成抽象的概念，自然也無法擺脫局部事實(shí)的片面性而把握事物的本質(zhì)。由此而產(chǎn)生的后果是：學(xué)生在分析和解決問題時(shí)，往往只順著事物的發(fā)展過程去思考問題，注重由因到果的思維習(xí)慣，不注重變換思維的方式，缺乏沿著多方面去探索解決問題的途徑和方法。

例1 ：氣球以10m/s的速度勻速豎直上升，從氣球上掉下一個(gè)物體，經(jīng)17s到達(dá)地面。求物體剛脫離氣球時(shí)氣球的高度。（g=10m/s2）

【錯(cuò)解】物體從氣球上掉下來到達(dá)地面這段距離即為物體脫離氣球時(shí)，氣球的高度。因?yàn)槲矬w離開氣球做自由落體運(yùn)動(dòng)，據(jù)h=gt2，則有h=×10×172=1445(m)，所以物體剛脫離氣球時(shí)，氣球的高度為 1445m。【錯(cuò)解原因】由于學(xué)生對(duì)慣性定律理解不深刻，導(dǎo)致對(duì)題中的隱含條件即物體離開氣球時(shí)具有向上的初速度視而不見，誤認(rèn)為v0=0。實(shí)際上，物體隨氣球勻速上升時(shí)，物體具有向上10m/s的速度。當(dāng)物體離開氣球時(shí)，由于慣性物體繼續(xù)向上運(yùn)動(dòng)一段距離，在重力作用下做勻變速直線運(yùn)動(dòng)。

例2：一條寬為L的河流，河水流速為v1，船在靜水中的速度為v2，要使船劃到對(duì)岸時(shí)航程最短，船頭應(yīng)指向什么方向？最短航程是多少？

【錯(cuò)解】要使航程最短，船頭應(yīng)指向與岸垂直的方向。最短航程為L。

【錯(cuò)解原因】上面錯(cuò)解的原因是對(duì)運(yùn)動(dòng)的合成不理解。船在水中航行并不是船頭指向什么方向就向什么方向運(yùn)動(dòng)。它的運(yùn)動(dòng)方向是船在靜水中的速度方向與水流方向共同決定的。要使航程最短應(yīng)是合速度垂直于岸。

上面例題，恰好反映了學(xué)生在思維上的膚淺，反映了學(xué)生缺乏足夠的抽象思維能力，學(xué)生往往善于處理一些直觀的或熟悉的物理問題，而對(duì)那些不具體的、抽象的物理問題常常不能抓住其本質(zhì)，轉(zhuǎn)化為已知的物理模型或過程去分析解決。

（2）物理思維的差異性。由于每個(gè)學(xué)生的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)不盡相同，其思維方式也各有特點(diǎn)，因此不同的學(xué)生對(duì)于同一物理問題的認(rèn)識(shí)、感受也不會(huì)完全相同，從而導(dǎo)致學(xué)生對(duì)物理知識(shí)理解的偏頗。這樣，學(xué)生在解決物理問題時(shí)，有時(shí)就可能不大注意挖掘所研究問題中的隱含條件，抓不住問題中的確定條件，影響問題的解決。例如這樣的題目：若使一小球沿半徑為R的圓形軌道從最低點(diǎn)上升，那么需給它最小速度為多大，才能使它達(dá)到軌道的最高點(diǎn)？

【錯(cuò)解】如圖1所示，根據(jù)機(jī)械能守恒，小球在圓形軌道最高點(diǎn)A時(shí)的勢(shì)能等于它在圓形軌道最低點(diǎn)B時(shí)的動(dòng)能（以B點(diǎn)作為零勢(shì)能位置），所以為mg·2Rmv2B，從而得VB=.

【錯(cuò)解原因】小球到達(dá)最高點(diǎn)A時(shí)的速度vA不能為零，否則小球早在到達(dá)A點(diǎn)前離開圓形軌道。要使小球到達(dá)A點(diǎn)（自然不脫離圓形軌道），則小球在A點(diǎn)的速度，就必須滿足mg+NA=m.式中，NA為圓形軌道對(duì)小球的彈力。上式表示小球在A點(diǎn)作圓周運(yùn)動(dòng)所需要的向心力由軌道對(duì)它的彈力和它本身的重力共同提供。

（3）物理思維定式的消極性。由于高職大專生已經(jīng)有相當(dāng)豐富的解題經(jīng)驗(yàn)，因此，有些學(xué)生往往對(duì)自己的某些想法深信不疑，很難使其放棄一些陳舊的解題經(jīng)驗(yàn)，思維僵化，不能根據(jù)新問題的特點(diǎn)作出靈活反應(yīng)，常常阻抑更合理有效的思維甚至造成歪曲的認(rèn)識(shí)。

例3：一個(gè)物體從塔頂落下，在到達(dá)地面前最后一秒內(nèi)通過的位移為整個(gè)位移的9/25，求塔高（g=10m/s2）。

【錯(cuò)解】因?yàn)槲矬w從塔頂落下，做自由落體運(yùn)動(dòng)，最后一秒內(nèi)的位移根據(jù)h10×1.解得H=13.9m.

【錯(cuò)解原因】物體從塔頂落下時(shí)，對(duì)整個(gè)過程而言是初速為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)。而對(duì)部分最后一秒內(nèi)物體的運(yùn)動(dòng)則不能視為初速為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)。因?yàn)樽詈笠幻雰?nèi)的初始時(shí)刻物體具有一定的初速。由于整體和部分的關(guān)系不清，導(dǎo)致規(guī)律用錯(cuò)，形成錯(cuò)解。

由此可見，學(xué)生物理思維障礙的形成，不僅不利于學(xué)生物理思維的發(fā)展，而且也不利于學(xué)生解決物理問題能力的提高。所以，在平時(shí)的物理教學(xué)中注重突破學(xué)生的物理思維障礙顯得尤為重要。

三、 高職物理的物理思維障礙的突破

（1）在高職物理起始教學(xué)中，教師必須著重了解和掌握學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)狀況。尤其在講解新知識(shí)時(shí)，要嚴(yán)格遵循學(xué)生認(rèn)知發(fā)展的階段性特點(diǎn)，照顧到學(xué)生認(rèn)知水平的個(gè)性差異，強(qiáng)調(diào)學(xué)生的主體意識(shí)，發(fā)展學(xué)生的主動(dòng)精神，培養(yǎng)學(xué)生良好的意志品質(zhì)，同時(shí)要培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣。學(xué)生對(duì)物理學(xué)習(xí)有了興趣，才能產(chǎn)生物理思維的興奮灶，也就是更大程度地預(yù)防學(xué)生思維障礙的產(chǎn)生。教師可以幫助學(xué)生進(jìn)一步明確學(xué)習(xí)的目的性，針對(duì)不同學(xué)生的實(shí)際情況，因材施教，分別給他們提出新的更高的奮斗目標(biāo)，使學(xué)生有一種“跳一跳，就能摸到桃”的感覺，提高學(xué)生學(xué)好高職物理的信心。

例4：如圖2，有一水平傳送帶以2m／s的速度作勻速運(yùn)動(dòng)，現(xiàn)在，將一物體輕輕放在傳送帶上，若物體與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5，則傳送帶將該物體傳送10m的距離所需時(shí)間為多少？

【錯(cuò)解】由于物體輕放在傳送帶上，所以v0=0，物體在豎直方向合外力為零，在水平方向受到滑動(dòng)摩擦力（傳送帶施加），做v0=0的勻加速運(yùn)動(dòng)，位移為10m.根據(jù)牛頓第二定律F=ma，則有f=μmg=ma，a=μg=5m/s2. 據(jù)初速為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)位移公式s2s.

【錯(cuò)解原因】上述解法的錯(cuò)誤出在對(duì)這一物理過程的認(rèn)識(shí)。傳送帶上輕放的物體的運(yùn)動(dòng)有可能分為兩個(gè)過程，一是在滑動(dòng)摩擦力作用下作勻加速直線運(yùn)動(dòng)，二是達(dá)到與傳送帶相同速度后，無相對(duì)運(yùn)動(dòng)，也無摩擦力，物體開始作勻速直線運(yùn)動(dòng)。關(guān)鍵問題是應(yīng)分析出什么時(shí)候達(dá)到傳送帶的速度，這樣，才好對(duì)問題進(jìn)行解答。

（2）重視物理思想方法的教學(xué)，指導(dǎo)學(xué)生提高物理意識(shí)。物理意識(shí)是學(xué)生在解決物理問題時(shí)對(duì)自身行為的選擇，它既不是對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的具體應(yīng)用，也不是對(duì)應(yīng)用能力的評(píng)價(jià)，物理意識(shí)是指學(xué)生在面對(duì)物理問題時(shí)該做什么及怎么做，至于做得好壞，當(dāng)屬技能問題。有時(shí)一些技能問題不是學(xué)生不懂，而是不知怎么做才合理。有的學(xué)生面對(duì)物理問題，首先想到的是套哪個(gè)公式，模仿哪道做過的題目求解，對(duì)沒見過或背景稍微陌生一點(diǎn)的題型便無從下手，無法解決，這是物理意識(shí)落后的表現(xiàn)。物理教學(xué)中，在強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)知識(shí)的準(zhǔn)確性、規(guī)范性、熟練程度的同時(shí)，我們應(yīng)該加強(qiáng)物理意識(shí)教學(xué)，指導(dǎo)學(xué)生以意識(shí)帶動(dòng)雙基，將物理意識(shí)滲透到具體問題之中。

例5：如圖3，木塊B與水平桌面間的接觸是光滑的，子彈A沿水平方向射入木塊后留在木塊內(nèi)，將彈簧壓縮到最短。現(xiàn)將子彈、木塊和彈簧合在一起作研究對(duì)象，則此系統(tǒng)在從子彈開始射入木塊到彈簧壓縮到最短的過程中（ ）

A．動(dòng)量守恒，機(jī)械能守恒

B．動(dòng)量不守恒，機(jī)械能不守恒

C．動(dòng)量守恒，機(jī)械能不守恒

D．動(dòng)量不守恒，機(jī)械能守恒

【錯(cuò)解】以子彈、木塊和彈簧為研究對(duì)象。因?yàn)橄到y(tǒng)處在光滑水平桌面上，所以系統(tǒng)水平方向不受外力，系統(tǒng)水平方向動(dòng)量守恒。又因系統(tǒng)只有彈力做功，系統(tǒng)機(jī)械能守恒。故A正確。

【錯(cuò)解原因】錯(cuò)解原因有兩個(gè)：一是思維定式，一見光滑面就認(rèn)為不受外力，二是規(guī)律適用條件不清。

因此，在物理教學(xué)中，只有加強(qiáng)物理意識(shí)的教學(xué)，如“因果轉(zhuǎn)化意識(shí)”“類比轉(zhuǎn)化意識(shí)”等的教學(xué)，才能使學(xué)生面對(duì)物理問題得心應(yīng)手、從容作答。所以，提高學(xué)生的物理意識(shí)是突破學(xué)生物理思維障礙的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。

（3）誘導(dǎo)學(xué)生暴露其原有的思維框架，消除思維定式的消極作用。在高職物理教學(xué)中，我們不僅僅是傳授物理知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的思維能力也應(yīng)是我們的教學(xué)活動(dòng)中相當(dāng)重要的一部分。而誘導(dǎo)學(xué)生暴露其原有的思維框架，包括結(jié)論、例證、推論等對(duì)于突破學(xué)生的物理思維障礙會(huì)起到極其重要的作用。

例6：甲、乙兩人手拉手玩拔河游戲，結(jié)果甲勝乙敗，那么甲乙兩人誰受拉力大？

【錯(cuò)解】因?yàn)榧讋僖遥约讓?duì)乙的拉力比乙對(duì)甲的拉力大。就像拔河一樣，甲方勝一定是甲方對(duì)乙方的拉力大。

【錯(cuò)解原因】產(chǎn)生上述錯(cuò)解原因是學(xué)生憑主觀想象，而不是按物理規(guī)律分析問題。按照物理規(guī)律我們知道，物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不是由哪一個(gè)力決定的而是由合外力決定的。甲勝乙是因?yàn)榧资芎贤饬?duì)甲作用的結(jié)果。甲、乙兩人之間的拉力根據(jù)牛頓第三定律是相互作用力，甲、乙二人拉力一樣大。生活中有一些感覺不總是正確的，不能把生活中的經(jīng)驗(yàn)當(dāng)成規(guī)律來用，要運(yùn)用物理規(guī)律來解決問題。

總之，使學(xué)生暴露觀點(diǎn)的方法很多。例如，教師可以與學(xué)生談心；可以用精心設(shè)計(jì)的診斷性題目，事先了解學(xué)生可能產(chǎn)生的錯(cuò)誤想法；可以運(yùn)用延遲評(píng)價(jià)的原則，即待所有學(xué)生的觀點(diǎn)充分暴露后，再提出矛盾，以免暴露不完全，解決不徹底。有時(shí)也可以設(shè)置疑難，展開討論，用疑難問題引人深思；或選擇學(xué)生不易理解的概念，不能正確運(yùn)用的知識(shí)或容易混淆的問題讓學(xué)生討論，從錯(cuò)誤中引出正確的結(jié)論，這樣學(xué)生的印象特別深刻。而且通過暴露學(xué)生的思維過程，能消除消極的思維定式在解題中的影響。當(dāng)然，為了消除學(xué)生在思維活動(dòng)中只會(huì)“按部就班”的傾向，教學(xué)中還應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行求異思維活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生善于思考、獨(dú)立思考的方法，不滿足于用常規(guī)方法得到正確答案，而是多嘗試用最簡單、最好的方法解決問題的習(xí)慣。發(fā)展思維的創(chuàng)造性，也是突破學(xué)生思維障礙的一條有效途徑。

當(dāng)前，素質(zhì)教育已經(jīng)向我們傳統(tǒng)的高職物理教學(xué)提出了更高的要求。但只要我們堅(jiān)持以學(xué)生為主體，以培養(yǎng)學(xué)生的思維發(fā)展為己任，則勢(shì)必會(huì)提高高職物理教學(xué)質(zhì)量，擺脫題海戰(zhàn)術(shù)，真正減輕學(xué)生學(xué)習(xí)物理的負(fù)擔(dān)，從而為提高學(xué)生的整體素質(zhì)作出我們數(shù)學(xué)教師應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

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（揚(yáng)州高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校）