高中物理學(xué)生相異構(gòu)想的探討

林松錦

【摘 要】高中物理學(xué)生相異構(gòu)想是學(xué)生在學(xué)習(xí)物理知識(shí)之前已經(jīng)具有的、與正確的物理知識(shí)相違背的思維觀念，它對(duì)學(xué)習(xí)產(chǎn)生嚴(yán)重障礙；本文深入分析高中物理學(xué)生相異構(gòu)想的由來(lái)及其解決策略，對(duì)解決學(xué)生的相異構(gòu)想，提高物理課堂教學(xué)效率具有很大意義。

【關(guān)鍵詞】相異構(gòu)想；高中物理；課堂教學(xué)

一、高中物理學(xué)生相異構(gòu)想的形成原因

高中物理學(xué)生相異構(gòu)想是學(xué)生在學(xué)習(xí)物理知識(shí)之前已經(jīng)具有的、與正確的物理知識(shí)相違背的觀念與思維模式，它在高中物理學(xué)習(xí)上是普遍存在的，例如：在學(xué)習(xí)質(zhì)點(diǎn)的概念時(shí)，學(xué)生總是以為體積小的物體可以看作質(zhì)點(diǎn)，而體積大的物體不能看作質(zhì)點(diǎn)。在學(xué)習(xí)平均速度的定義時(shí)，部分學(xué)生以為平均速度是物體通過(guò)的路程與通過(guò)這些路程所用時(shí)間的比值。在學(xué)習(xí)v-t圖像時(shí)，部分學(xué)生認(rèn)為v-t圖線就是物體的運(yùn)動(dòng)軌跡，尤其當(dāng)物體的v-t圖線為曲線時(shí)，總以為物體做曲線運(yùn)動(dòng)等等。西方有句格言：“偏見(jiàn)比無(wú)知離真理更遠(yuǎn)”，可見(jiàn)相異構(gòu)想將對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)新知識(shí)產(chǎn)生嚴(yán)重的障礙，經(jīng)過(guò)深入探討發(fā)現(xiàn)，學(xué)生的相異構(gòu)想產(chǎn)生原因主要有以下幾個(gè)方面。

1.初中科學(xué)教材中對(duì)某些物理概念的定義不夠確切。如初中科學(xué)教學(xué)中，由于學(xué)生尚不了解位移的概念，把平均速度概念定義為物體的路程與通過(guò)這些路程所用時(shí)間的比值，到了高中，學(xué)生盡管已經(jīng)掌握了位移的概念，但頭腦里已經(jīng)具有初中的、先入為主的平均速度概念，要糾正它非常困難，因此，它對(duì)掌握正確的平均速度概念造成很大的障礙。

2.知識(shí)的負(fù)遷移。所謂知識(shí)的負(fù)遷移是指學(xué)生已有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)對(duì)后來(lái)的學(xué)習(xí)產(chǎn)生不利的遷移作用。思維定勢(shì)是知識(shí)負(fù)遷移的主要表現(xiàn)，著名教育心理學(xué)家?jiàn)W蘇貝爾曾說(shuō)過(guò)“影響學(xué)習(xí)的唯一最重要的因素就是學(xué)生已經(jīng)知道了什么”。在高中物理學(xué)習(xí)中由于知識(shí)的負(fù)遷移作用對(duì)學(xué)生產(chǎn)生的相異構(gòu)想的實(shí)例很多。如：高中物理必修一中對(duì)位移時(shí)-間圖像的學(xué)習(xí)，由于學(xué)生之前在數(shù)學(xué)中學(xué)過(guò)Y-X圖，受此影響，由于思維定勢(shì)，總是以為X-t圖表示物體的運(yùn)動(dòng)軌跡。

3.對(duì)日常生活現(xiàn)象的曲解。學(xué)生在學(xué)習(xí)物理之前，他的頭腦中已經(jīng)具備大量的，通過(guò)日常生活觀察與初步理解而產(chǎn)生的前概念。這些前概念一部分是正確的，但大部分是不科學(xué)的，它將在學(xué)習(xí)相關(guān)物理知識(shí)產(chǎn)生相異構(gòu)想。如學(xué)生通過(guò)日常觀察，以為重的物體比輕的物體下落的快；物體只有在受到力的作用時(shí)才運(yùn)動(dòng)；軟的物體在力的作用下會(huì)發(fā)生形變，而硬的物體在力的作用下不會(huì)發(fā)生形變等等。

4.學(xué)生對(duì)物理概念名詞的曲解。物理概念用來(lái)標(biāo)識(shí)特定的物理現(xiàn)象或物理過(guò)程，它能揭露物理現(xiàn)象與過(guò)程的本質(zhì)，具有深刻的抽象概括性，對(duì)它的理解若僅僅通過(guò)概念名詞的話往往會(huì)產(chǎn)生曲解。如在學(xué)習(xí)加速度概念時(shí)，部分學(xué)生通過(guò)概念名詞理解，錯(cuò)誤地認(rèn)為加速度就是運(yùn)動(dòng)物體增加的速度。

5.不科學(xué)的推理。任何一條物理學(xué)定律的成立，都需要其特定的條件，如果只關(guān)注定律的結(jié)論，而忽視它的成立條件，當(dāng)遇到類似的、而條件發(fā)生變化的物理過(guò)程時(shí)，還是生搬硬套原來(lái)的定律進(jìn)行推理，往往會(huì)產(chǎn)生相異構(gòu)想。例如：飛機(jī)在高空水平勻速飛行，每隔1s釋放一個(gè)重球，先后共釋放5個(gè)，不計(jì)空氣阻力，則這5個(gè)球在落地前將如何排列，由于每個(gè)重球落下后都做平拋運(yùn)動(dòng)，部分學(xué)生便認(rèn)為這5個(gè)球必定處在同一拋物線上。

二、高中物理學(xué)生相異構(gòu)想的解決策略

相異構(gòu)想是學(xué)生經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期觀察和感知，逐步強(qiáng)化、定勢(shì)而形成的，一旦形成很難在有限的時(shí)間內(nèi)將它消除，在學(xué)習(xí)過(guò)程中將支配學(xué)生的學(xué)習(xí)行為，極大降低學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，因此，能否采用科學(xué)、有效的策略克服學(xué)生的相異構(gòu)想是提高物理課堂教學(xué)效率的關(guān)鍵。

1.通過(guò)物理實(shí)驗(yàn)，再現(xiàn)物理過(guò)程

物理來(lái)源于實(shí)踐，一切物理規(guī)律都必須經(jīng)得起實(shí)踐的檢驗(yàn)。針對(duì)學(xué)生的相異構(gòu)想，教師首先應(yīng)該考慮能否用實(shí)驗(yàn)的方法解決，所謂事實(shí)勝于雄辯。比如，學(xué)生誤以為打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是測(cè)量距離的儀器，不如讓學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出一條紙帶，然后向?qū)W生提問(wèn)，能否直接確定紙帶上特定兩點(diǎn)間的距離，答案顯然是不能，接著再問(wèn)：能否直接確定紙帶上特定兩點(diǎn)間的時(shí)間間隔，答案顯然是能，從而有效克服學(xué)生的錯(cuò)誤觀點(diǎn)，再如，學(xué)生認(rèn)為堅(jiān)硬的物體不會(huì)形變，教師可以引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)，將堅(jiān)硬物體的微小形變放大，這將有效糾正學(xué)生的相異構(gòu)想。

2.理清概念之間的關(guān)系，建構(gòu)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)

物理學(xué)中的各個(gè)概念與規(guī)律之間總是相互聯(lián)系的，每個(gè)概念與規(guī)律都不能脫離其它的概念與規(guī)律而獨(dú)立存在，教師可以采取概念間的對(duì)比來(lái)克服學(xué)生對(duì)某一概念的相異構(gòu)想。比如學(xué)生對(duì)加速度概念曲解為速度的變化量，教師可以引導(dǎo)學(xué)生將速度、速度變化量、加速度三個(gè)物理量同時(shí)進(jìn)行對(duì)比，理清他們之間的區(qū)別與聯(lián)系，構(gòu)建出完整的概念體系，從而更深刻的掌握加速度的概念內(nèi)涵。

3.引發(fā)認(rèn)知沖突，在沖突中克服相異構(gòu)想

中國(guó)有句俗話：解鈴還須系鈴人；依據(jù)學(xué)生的相異構(gòu)想進(jìn)行邏輯推理，利用相異構(gòu)想自身的矛盾推導(dǎo)出與事實(shí)相違背的結(jié)論，這也是克服相異構(gòu)想的有效策略之一。伽利略當(dāng)年就是采用此方法來(lái)克服人們認(rèn)為重的物體比輕的物體下落的快的相異構(gòu)想的，“假定大石頭的下落速度為8，小石頭的下落速度為4，當(dāng)我們把兩塊石頭捆在一起時(shí)，大石頭會(huì)被小石頭拖著而減慢，結(jié)果整個(gè)系統(tǒng)的下落速度應(yīng)該小于8；但兩塊石頭捆在一起，總的重量比大石頭還要重，因此整個(gè)系統(tǒng)下落的速度要比8還大。”這樣，利用人們?cè)械南喈悩?gòu)想——重物比輕物落得快，推導(dǎo)出互相矛盾的結(jié)論，引發(fā)人們的認(rèn)知沖突，從而克服原有的相異構(gòu)想。

【參考文獻(xiàn)】

[1]維果斯基著，余震球譯.維果斯基教育論著選[M].北京：人民教育出版社，1994，5.

[2]普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書(shū)物理1必修.人民教育出版社，總主編：張大昌.2010年3月第3版

（作者單位：浙江省溫州七中）