原有認知引發(fā)物理思維盲點

楊學(xué)切

(福建省廈門第一中學(xué) 福建 廈門 361003)

原有認知引發(fā)物理思維盲點

楊學(xué)切*

(福建省廈門第一中學(xué) 福建 廈門 361003)

高一物理學(xué)習(xí)是學(xué)生能否學(xué)好高中物理的關(guān)鍵期．學(xué)生從初中到高中在學(xué)習(xí)物理方面存在許多思維盲點，它可以使思維僵化，成為學(xué)習(xí)最壞的敵人．依據(jù)多年教學(xué)經(jīng)驗和體會，試就高一物理學(xué)習(xí)中原有認知存在缺陷而形成的思維盲點問題歸因及其對策作分析，一定程度上突破“高一物理難學(xué)”的現(xiàn)狀．

高一物理 原有認知 思維盲點

物理學(xué)的研究對象是自然界中的客觀物體及其運動規(guī)律，學(xué)生天天置身于千變?nèi)f化的物理世界中，會自然地獲得有關(guān)物理方面的感性認識，形成一定的生活觀念和經(jīng)驗．另外，學(xué)生通過2年初中物理的學(xué)習(xí)，對物理知識也有一定的知識儲備．高一學(xué)生在進入高中學(xué)習(xí)之前，具有一定的生活觀念、經(jīng)驗與初中物理知識儲備統(tǒng)稱為高一學(xué)生的原有認知．這是高一新生學(xué)習(xí)高中物理知識的原有知識結(jié)構(gòu)．

原有認知正確，對學(xué)習(xí)有積極的促進作用，也有的原有認知是錯誤或有缺陷的，對物理概念的形成、物理規(guī)律的正確理解和運用，將起一定的消極作用，造成高一物理學(xué)習(xí)思維盲點．所謂思維盲點就是人在思維過程中，常常無意識地踏入一個陷阱，使自己陷入鉆牛角尖的困境．正是由于思維盲點的存在，才會使得人們在解決新問題、拓展新領(lǐng)域時，受到原有思考的局限而處于停頓的心理狀態(tài)．

高一新生原有認知存在缺陷形成的思維盲點主要表現(xiàn)有如下一些方面.

1 課外科學(xué)教育不足或錯誤

由于多種生活中物理現(xiàn)象對兒童感官的刺激，隨著年齡的增長，兒童大腦便逐漸形成了對各種事物的感知，形成一定的生活觀念和經(jīng)驗，他們?yōu)閷W(xué)習(xí)物理知識提供了豐富的土壤和大量素材．然而由于初中學(xué)生的應(yīng)用能力有限，辯證思維還不發(fā)達，思維的獨立性和批判性還不成熟，考慮問題容易產(chǎn)生表面性，往往會被表面現(xiàn)象所迷惑，而看不到事物本質(zhì)，容易形成一些錯誤的生活經(jīng)驗，對高一物理知識的學(xué)習(xí)產(chǎn)生負面影響．

1.1 生活用語通俗性

生活語言是人們?nèi)粘Ｉ钪行纬傻呐c生活習(xí)慣、方式比較貼近的傳統(tǒng)的、習(xí)慣性、通俗化的表達用語．生活語言的不嚴密、不科學(xué)，這就使學(xué)生形成錯誤的物理原認知，對高中物理的學(xué)習(xí)產(chǎn)生一些負面的影響．

如“大會什么時間開始，嘉賓發(fā)言時間有多長？”第一個時間指“時刻”，第二個時間指兩個時刻的間隔，簡稱“時間”．

又如 “老李從廈門開車回福州老家，只用了3 h，他開車速度真快啊！途中由于速度太快而被罰款了．”第一個速度指“平均速率”，第二個速度指“瞬時速度”．還有“速度真快”的說法從物理語言上分析根本說不通！要么速度大，要么運動快，沒有“速度真快”的說法．這也是導(dǎo)致學(xué)生一直很難分辨“速度的變化量”與“速度的變化率”！其根源是原認知混亂，形成思維盲點，將物理量的快慢與大小混為一談．

1.2 科普用語的隨意性

在信息時代，學(xué)生的科學(xué)觀念、經(jīng)驗更多來自網(wǎng)絡(luò)、電視、雜志等媒體，尤其，一些娛樂節(jié)目，主持人的科學(xué)素養(yǎng)低下，隨意表達，經(jīng)常對一些物理現(xiàn)象作出錯誤的解釋或表述，如果媒體的錯誤科普用語將對學(xué)生建立正確的物理認知造成大面積的負面影響．

如網(wǎng)絡(luò)視頻：失去重力的椅子在太空飄蕩[1]．視頻中解說——椅子在太空中運動不受重力．造成學(xué)生一直誤認為在太空中物體不受重力(萬有引力)．

又如，超趣味實驗：神奇的離心力效應(yīng)[2]．視頻中解說——鐵環(huán)由于離心力作用飛出盤子．造成學(xué)生一直誤認為離心運動中存在離心力是長期以來被學(xué)生誤解而產(chǎn)生的一種力．其實本質(zhì)原因是慣性現(xiàn)象，導(dǎo)致學(xué)生在物理學(xué)習(xí)中一直難以克服慣性等同于力的錯誤觀念．

甚至科普雜志也不科學(xué)，如圖1所示，錯誤地標出紙飛機飛行中受到“推進力”[3]，也是典型的不區(qū)分力和慣性，導(dǎo)致學(xué)生根植在腦海中的“力與運動”關(guān)系的錯誤觀念，并時不時地在解決問題中出現(xiàn)．

圖1 制作紙飛機

1.3 實踐體驗的缺失化

物理新課程理念提倡：從生活走進物理，從物理走向社會．希望從學(xué)生的生活起點出發(fā)，從學(xué)生的實踐體驗去引發(fā)他們對物理的興趣．然而，學(xué)生卻很少參與到具體生活、生產(chǎn)的實踐活動中，當然也就沒有什么原有物理經(jīng)驗了．一些物理問題，由于學(xué)生缺乏實踐體驗，可能整班的學(xué)生沒有反應(yīng)．當然，教師也要摒棄一些“過時”的物理情景．

如“為什么發(fā)條擰得緊些，鐘表走的時間長些？”現(xiàn)在的高中生幾乎沒有見過上“發(fā)條”的鐘表或玩弄過類似的裝置，所以，對題目表述問題根本不理解．

又如以下問題：一位同學(xué)將一個雞蛋從地上舉過頭頂大約所做的功是( )

A．0.08 J B. 0.8 J C.8 J D.80 J

正確答案：B ；雞蛋大約為50 g,人身高1.6 m，W=mgh=0.8 J.

但是，很多學(xué)生從來沒有買過雞蛋，不知道一個雞蛋的大約質(zhì)量，而無法得出正確的答案．

2 課內(nèi)知識儲備的思維固化

高中的物理知識是初中的延伸，也是初中物理知識的深化，扎實的初中物理知識對高中物理的學(xué)習(xí)是大有幫助的，這是毋寧置疑的事情．然而，如果一個學(xué)生對初中的部分知識掌握得過死，形成思維固化，變成思維盲點，就會對高中物理的學(xué)習(xí)造成負面影響．

2.1 物理知識教育的功利化

有很多物理知識，在初中只要求學(xué)生掌握一些特殊條件下的規(guī)律，若教學(xué)中功利化地將其當做物理學(xué)普遍規(guī)律，以應(yīng)付考試所需，長期以往，導(dǎo)致這些知識在學(xué)生的頭腦中的印象太深了，思維固化了，以致造成高中更普遍的規(guī)律無法接受．

如在計算重物在斜面上的摩擦力時，習(xí)慣性寫成f=μmg而出錯，這是對初中滑動摩擦力教學(xué)中，教師為了應(yīng)試的功利化，讓學(xué)生死記公式，把特殊當一般處理，導(dǎo)致學(xué)生的物理知識結(jié)構(gòu)固化．

圖2 靜止重物m的受力分析

還有，如圖3所示，懸掛于豎直側(cè)面的物體A的質(zhì)量mA=0.2 kg，放在水平桌面上的物體B的質(zhì)量mB=1.0 kg，物體B與桌面間的動摩擦因數(shù)μ=0.2；繩和滑輪間的摩擦不計，取g=10 m/s2.

如果用水平拉力F向左拉物體B，使物體A和B一起做加速度大小為a=1 m/s2的勻加速運動,試求水平拉力F的大小.

圖3 水平和豎直方向運動兩物體受力和運動的分析

錯誤分析：

錯誤一.對BF-μmBg-T=mBa

對AT=mAg

錯誤二.對A和B整體分析

F-μmBg-mAg=mBa

深層錯因：初中學(xué)習(xí)勻速直線運動規(guī)律、物體受力平衡條件根深蒂固，過度的訓(xùn)練，思維上難以接受變速運動所帶來的受力情況的變化．

2.2 物理觀念教育的短視化

所渭觀念，簡單地講就是客觀事物在人腦里留下的概括性認識．物理觀念，是指學(xué)生通過物理學(xué)習(xí)，在深入理解物理學(xué)科特征的基礎(chǔ)上所獲得的對物理的縱觀性的認識，具體表現(xiàn)為主動運用物理思想方法認識身邊事物和處理問題的意識或思維．由于初中物理教學(xué)只為了應(yīng)對中考的短視化，一旦形成錯誤的物理觀念，就不是一朝一夕就能糾正的．

如圖4所示，一質(zhì)量為10 kg的木箱在摩擦因數(shù)為μ=0.2的水平地面上向右運動，同時受到水平向左的大小為20 N的力的作用．試求其在這一過程中的合外力．

圖4 木箱在地面運動

對高一學(xué)生來說，他們總是固執(zhí)地認為，既然木箱向右運動，它應(yīng)該受到一個向右的外力的作用．如果問他們?yōu)槭裁?，他們的回答驚人的相似，那就是，如果沒有向右的外力，物體怎么會向右運動呢？

這是學(xué)生雖然在初中學(xué)過了，力與運動的關(guān)系，但是沒有建立正確的物理觀念．

又如圖5所示，質(zhì)量相等的2個木塊，并排放在光滑水平地面上，當用水平力F推第1個木塊時，求第1塊推第2塊的力的大小．

圖5 兩木塊在水平地面受力情況

高一學(xué)生異口同聲答：第1塊推第2塊的力的大小為F；

深層錯因：對力的討論，初中一般只要求對處于平衡狀態(tài)的物體進行分析，各式各樣的“力能夠大小不變傳遞”的例子反復(fù)出現(xiàn)，教師又沒有點破其中的條件，使學(xué)生得出這樣的一個錯誤的觀念：“任何情況力可以大小不變地進行傳遞”．

3 高一物理教學(xué)中的對策

3.1 通過反復(fù)比較掌握正確的物理知識

物理語言是物理學(xué)中關(guān)于物理事件所用的語言，即對物理事件的時空描述．物理語言包括物理學(xué)中的概念、術(shù)語、符號以及物理圖像，具有科學(xué)性和嚴密性．然而，有些生活用語與物理語言所表達的含義大不相同，一定要通過反復(fù)比較加以甄別，從而掌握正確的物理知識，同時培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)質(zhì)疑精神．

如在日常生活中常會聽說某物體重多少公斤，而在物理學(xué)中“重”是指重量，它的單位是“牛頓”，而“公斤”，即“千克”是質(zhì)量的單位．

又如，生活語言的“速度”與物理語言的“速度”不同，學(xué)生容易混為一談．舉例比較，甲、乙兩位同學(xué)分別以不同的時間繞操場一圈，他們的“平均速率”不同(總路程除以時間不等)；但兩人的“平均速度”相同—均為零(位移除以時間均為零)．繼而再拓展比較“平均速度、瞬時速度、平均速率、瞬時速率”的區(qū)別和聯(lián)系；讓學(xué)生明白生活和初中所說的“速度”通常指“平均速率”一般是指用總路程除以時間．

3.2 通過反例沖擊形成正確的物理觀念

物理教學(xué)必須超越對具體知識的學(xué)習(xí)，要以具體知識為載體，引導(dǎo)學(xué)生通過思維活動，形成正確的物理觀念．其較好的策略就是用反面的例子，沖擊學(xué)生原有的物理觀念，沖破思維盲點，達成重構(gòu)新觀念的目的．如“在力的分解學(xué)習(xí)中，學(xué)生總認為拉電燈的繩越長，繩的拉力就越大”，為糾正其錯誤觀念，我們可以演示如圖6所示，比較兩繩子的拉力大小．

圖6 比較兩繩拉力的大小

3.3 通過交流討論養(yǎng)成正確的思維方式

高中物理課程開設(shè)的目的并不單單是教會學(xué)生書本上教授的有限知識,更重要的是要教會學(xué)生們學(xué)會高中物理課程展現(xiàn)出來的一些基本的思維方式,一旦這些思維方式在學(xué)生的腦海里建立起來,在今后的物理甚至任何學(xué)科課程學(xué)習(xí)的過程中,都會大受裨益．

打破思維盲點，形成正確的思維方式，最好的策略是交流討論．學(xué)生之間、師生之間通過交流討論，不僅可以表達自己的觀點，也會吸納對方的一些見解，達成互相啟發(fā)、相互提高的目的．而且在這個過程中有觀點的碰撞、思維的碰撞，產(chǎn)生的更具有創(chuàng)新性的思維，同時養(yǎng)成科學(xué)質(zhì)疑的素養(yǎng)．

4 結(jié)束語

物理新知識學(xué)習(xí)過程就是用原有認知來解釋、包容、消化新知識的過程．所以，學(xué)生從初中到高中認知上需要一個質(zhì)的飛躍，我們必須十分關(guān)注學(xué)生在物理學(xué)習(xí)過程中，原有的認知結(jié)構(gòu)是怎樣的？是否存在思維盲點？是否要修改原來不完整、不全面，甚至是錯誤的原有認知？要找到新舊知識的“連接點”，這種連接點也就是學(xué)生認知結(jié)構(gòu)發(fā)展的“生長點”．找到這種生長點，是幫助學(xué)生順利達成初高中銜接的完美轉(zhuǎn)身．

1 http://v.ku6.com/show/TLhIurxkIGk0mcMt.html

2 http://v.youku.com/v_show/id_XMzY1NjE2Mzg4.html

3 快樂科學(xué)·少年版，2012(3)

4 李雙進.高中物理思維方式的教學(xué).中學(xué)生數(shù)理化(學(xué)研版)，2015(02)

2016-08-17)