物理解題中的思維障礙淺探

李懷念

物理教學(xué)中我們發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)、學(xué)習(xí)表現(xiàn)大致相同的學(xué)生，在物理學(xué)習(xí)成績(jī)上卻存在顯著差異。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)。物理知識(shí)具有一定的概括性和抽象性，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)解決實(shí)際問(wèn)題時(shí)，往往就會(huì)產(chǎn)生一些思維障礙。而這些思維障礙就是引起這一差異的主要原因。因此，突破探究學(xué)習(xí)中存在的思維障礙，改變學(xué)習(xí)方法，提高學(xué)習(xí)效率，成為物理教學(xué)的重要任務(wù)。

一、解題思維障礙的幾種表現(xiàn)形式

1.想當(dāng)然

存在這種思維障礙的學(xué)生具體表現(xiàn)為：對(duì)問(wèn)題的性質(zhì)、特點(diǎn)沒(méi)有進(jìn)行深入細(xì)致的分析，不是自覺(jué)地應(yīng)用物理知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題，而是以臆想代替客觀事實(shí)，憑直覺(jué)經(jīng)驗(yàn)武斷下結(jié)論。

例1：輪船在靜水中的速度為v，若船在A、B兩碼頭間行駛，兩碼頭間的距離為s，水流的方向從A到B，流速為v′，試求在A、B兩碼頭間往返一次所需的時(shí)間。

錯(cuò)解：有不少的同學(xué)錯(cuò)解如下：

2.顧此失彼

存在這種思維障礙的學(xué)生具體表現(xiàn)為：（1）觀察事物片面，描述物理現(xiàn)象不完整；（2）對(duì)于解題的多個(gè)相關(guān)因素，只抓住其中的幾個(gè)因素，而遺漏其他因素；（3）對(duì)問(wèn)題的幾個(gè)解沒(méi)有全面考慮，造成答案不完整，等等。

例2：如圖所示，長(zhǎng)為5m的平板車在水平地面上以恒定的速度v=1m/s向右運(yùn)動(dòng)。若在車的正中央相對(duì)于小車平板豎直向上拋出一個(gè)小球，球從拋出到落落回車上時(shí)所經(jīng)歷的時(shí)間為2s，問(wèn)小球?qū)⒙浠氐叫≤嚿系氖裁次恢茫浚ú挥?jì)空氣阻力）

錯(cuò)解：有的學(xué)生錯(cuò)解如下：

小球豎直向上運(yùn)動(dòng)，而小車水平向右運(yùn)動(dòng)，2s內(nèi)，小車向右移動(dòng)的距離為：s=vt=2m<2.5m.

由此可知，球?qū)⒙湓陔x車上原來(lái)的拋出點(diǎn)為2m.

正確分析：上述解答只考慮到小球相對(duì)于小車豎直向上的運(yùn)動(dòng)，而沒(méi)有考慮到由于慣性，小球在水平方向仍保持與車相等的速度運(yùn)動(dòng)，全面考慮這兩個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)，即可知小球?qū)⒙浠氐杰嚿系脑瓛伋鳇c(diǎn)。

3.生搬硬套

有的學(xué)生在學(xué)習(xí)物理公式時(shí)僅停留在對(duì)公式的記憶上，而沒(méi)有對(duì)物理公式所包含的物理意義深刻地理解，主要表現(xiàn)在：（1）不明確公式中各量的物理意義；（2）不明確公式中各量的對(duì)應(yīng)關(guān)系；（3）不明確公式的適用范圍。

例3：一物體在前10s內(nèi)的平均速度是，則它在20s內(nèi)通過(guò)的路程為（ ）

A.一定等于20m B.一定大于20m

C.一定小于20m D.不能確定

錯(cuò)解：選A。因?yàn)橛衧=vt=20m.

正確分析：是物體在前10s內(nèi)的平均速度，而物體在第二個(gè)10s內(nèi)的運(yùn)動(dòng)快慢未知，故不能確定物體在20s內(nèi)究竟走過(guò)多少路程，故正確選項(xiàng)為D。

二、解題中的思維障礙及原因

1.形象思維中的形象淡漠

形象思維在中學(xué)物理學(xué)習(xí)中起著極為重要的作用，如果學(xué)生對(duì)特定條件下的物理現(xiàn)象和過(guò)程，在頭腦中沒(méi)有建立起正確的物理形象，就不會(huì)利用物理形象進(jìn)行思維，就難以把文字?jǐn)⑹觥?shù)學(xué)表達(dá)式和現(xiàn)實(shí)過(guò)程聯(lián)系起來(lái)，也就難以正確地進(jìn)行分析、推理、判斷等邏輯思維活動(dòng)。例如：學(xué)生頭腦中因?yàn)闆](méi)有物理原子結(jié)構(gòu)的初級(jí)模型的正確形象和電子運(yùn)動(dòng)的動(dòng)態(tài)過(guò)程的正確圖景，則對(duì)于摩擦起電的理解，對(duì)于電的中和現(xiàn)象的理解，以及對(duì)于帶正電與帶負(fù)電的理解都會(huì)產(chǎn)生困難；又因?qū)W生頭腦中沒(méi)有建立起光線的鮮明正確形象，沒(méi)有建立起光的直線傳播的物理圖景，就難以理解和分析影子的形成、小孔成像等許多物理問(wèn)題。

2.逆向思維缺失

逆向思維是解決物理問(wèn)題常用的思維方法，它是以未知為起點(diǎn)，運(yùn)用有關(guān)概念、定律、定理，通過(guò)層層逆向推理，找出有關(guān)物理量方面的聯(lián)系，確定解題路線的分析途徑。在物理學(xué)史上有很多關(guān)于逆向思維的史例，如法拉第從“電產(chǎn)生磁”的現(xiàn)象中得到啟發(fā)，從反方向思考并提出問(wèn)題：“磁能不能產(chǎn)生電？”經(jīng)過(guò)十年的艱苦探索，無(wú)數(shù)次的實(shí)驗(yàn)，終于發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)了“磁轉(zhuǎn)變成電”。而學(xué)生平時(shí)做題都是從已知到未知的解題方法，老師講解例題也通常是從已知出發(fā)進(jìn)行分析，缺少對(duì)學(xué)生逆向思維的訓(xùn)練。因此，學(xué)生缺乏逆向思維的意識(shí)，面對(duì)問(wèn)題不會(huì)利用逆向推理、逆向論證、逆向分析。

3.思維定勢(shì)

思維定勢(shì)在習(xí)慣上被稱作思維上的“慣性”，是指人們按習(xí)慣的、比較固定的思路考慮問(wèn)題、分析問(wèn)題。而這種思維上的“慣性”卻往往表現(xiàn)為經(jīng)驗(yàn)式的、不加推理的直觀論斷，它會(huì)削弱思維開(kāi)放性和靈活性，造成思維的僵化和呆板。因此，思維定勢(shì)對(duì)物理的學(xué)習(xí)有著不可忽視的影響作用，在很大程度上影響學(xué)生對(duì)物理學(xué)科的學(xué)習(xí)，必須在教學(xué)中予以克服，杜絕思維定勢(shì)的負(fù)面作用。

已有認(rèn)知結(jié)構(gòu)和內(nèi)容能夠?qū)π轮R(shí)的學(xué)習(xí)產(chǎn)生消極影響，這也是思維定勢(shì)消極作用的另一種表現(xiàn)。例如，學(xué)習(xí)了歐姆定律表達(dá)式：I=U/R后，就會(huì)有學(xué)生對(duì)導(dǎo)出公式R=U/I得出結(jié)論：電路中電阻的阻值大小與它兩端的電壓成正比，與通過(guò)它的電流成反比。產(chǎn)生這種錯(cuò)誤的原因是由于將先前所學(xué)的數(shù)學(xué)知識(shí)僵化地用到現(xiàn)在所學(xué)的物理量度公式的分析中，從而失去了物理量度公式的物理內(nèi)涵。事實(shí)上，電阻的大小是電阻本身的一種屬性，只與其材料等因素有關(guān)。我們可用電阻兩端的電壓和通過(guò)它的電流的比求出它的電阻值大小，但它并不是電阻的定義式（定義式為R=ρL/S）。在同一電路中當(dāng)電阻兩端電壓增大幾倍時(shí)，通過(guò)它的電流也增大幾倍，顯然電阻值并不與電壓成正比，也不與電流成反比。類似的公式還有ρ=m/V，v=S/t等，都有其物理內(nèi)涵。