原有認知引發物理思維盲點

楊學切

(福建省廈門第一中學 福建 廈門 361003)

原有認知引發物理思維盲點

楊學切*

(福建省廈門第一中學 福建 廈門 361003)

高一物理學習是學生能否學好高中物理的關鍵期．學生從初中到高中在學習物理方面存在許多思維盲點，它可以使思維僵化，成為學習最壞的敵人．依據多年教學經驗和體會，試就高一物理學習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”的現狀．

高一物理 原有認知 思維盲點

物理學的研究對象是自然界中的客觀物體及其運動規律，學生天天置身于千變萬化的物理世界中，會自然地獲得有關物理方面的感性認識，形成一定的生活觀念和經驗．另外，學生通過2年初中物理的學習，對物理知識也有一定的知識儲備．高一學生在進入高中學習之前，具有一定的生活觀念、經驗與初中物理知識儲備統稱為高一學生的原有認知．這是高一新生學習高中物理知識的原有知識結構．

原有認知正確，對學習有積極的促進作用，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，造成高一物理學習思維盲點．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、拓展新領域時，受到原有思考的局限而處于停頓的心理狀態．

高一新生原有認知存在缺陷形成的思維盲點主要表現有如下一些方面.

1 課外科學教育不足或錯誤

由于多種生活中物理現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驗，他們為學習物理知識提供了豐富的土壤和大量素材．然而由于初中學生的應用能力有限，辯證思維還不發達，思維的獨立性和批判性還不成熟，考慮問題容易產生表面性，往往會被表面現象所迷惑，而看不到事物本質，容易形成一些錯誤的生活經驗，對高一物理知識的學習產生負面影響．

1.1 生活用語通俗性

生活語言是人們日常生活中形成的與生活習慣、方式比較貼近的傳統的、習慣性、通俗化的表達用語．生活語言的不嚴密、不科學，這就使學生形成錯誤的物理原認知，對高中物理的學習產生一些負面的影響．

如“大會什么時間開始，嘉賓發言時間有多長？”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．這也是導致學生一直很難分辨“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，學生的科學觀念、經驗更多來自網絡、電視、雜志等媒體，尤其，一些娛樂節目，主持人的科學素養低下，隨意表達，經常對一些物理現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生建立正確的物理認知造成大面積的負面影響．

如網絡視頻：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[2]．視頻中解說——鐵環由于離心力作用飛出盤子．造成學生一直誤認為離心運動中存在離心力是長期以來被學生誤解而產生的一種力．其實本質原因是慣性現象，導致學生在物理學習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，如圖1所示，錯誤地標出紙飛機飛行中受到“推進力”[3]，也是典型的不區分力和慣性，導致學生根植在腦海中的“力與運動”關系的錯誤觀念，并時不時地在解決問題中出現．

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．希望從學生的生活起點出發，從學生的實踐體驗去引發他們對物理的興趣．然而，學生卻很少參與到具體生活、生產的實踐活動中，當然也就沒有什么原有物理經驗了．一些物理問題，由于學生缺乏實踐體驗，可能整班的學生沒有反應．當然，教師也要摒棄一些“過時”的物理情景．

如“為什么發條擰得緊些，鐘表走的時間長些？”現在的高中生幾乎沒有見過上“發條”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，很多學生從來沒有買過雞蛋，不知道一個雞蛋的大約質量，而無法得出正確的答案．

2 課內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習是大有幫助的，這是毋寧置疑的事情．然而，如果一個學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習造成負面影響．

2.1 物理知識教育的功利化

有很多物理知識，在初中只要求學生掌握一些特殊條件下的規律，若教學中功利化地將其當做物理學普遍規律，以應付考試所需，長期以往，導致這些知識在學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律無法接受．

如在計算重物在斜面上的摩擦力時，習慣性寫成f=μmg而出錯，這是對初中滑動摩擦力教學中，教師為了應試的功利化，讓學生死記公式，把特殊當一般處理，導致學生的物理知識結構固化．

圖2 靜止重物m的受力分析

還有，如圖3所示，懸掛于豎直側面的物體A的質量mA=0.2 kg，放在水平桌面上的物體B的質量mB=1.0 kg，物體B與桌面間的動摩擦因數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：初中學習勻速直線運動規律、物體受力平衡條件根深蒂固，過度的訓練，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，是指學生通過物理學習，在深入理解物理學科特征的基礎上所獲得的對物理的縱觀性的認識，具體表現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．由于初中物理教學只為了應對中考的短視化，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，一質量為10 kg的木箱在摩擦因數為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

對高一學生來說，他們總是固執地認為，既然木箱向右運動，它應該受到一個向右的外力的作用．如果問他們為什么 ，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？

這是學生雖然在初中學過了，力與運動的關系，但是沒有建立正確的物理觀念．

又如圖5所示，質量相等的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”的例子反復出現，教師又沒有點破其中的條件，使學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 高一物理教學中的對策

3.1 通過反復比較掌握正確的物理知識

物理語言是物理學中關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中的概念、術語、符號以及物理圖像，具有科學性和嚴密性．然而，有些生活用語與物理語言所表達的含義大不相同，一定要通過反復比較加以甄別，從而掌握正確的物理知識，同時培養學生的科學質疑精神．

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

又如，生活語言的“速度”與物理語言的“速度”不同，學生容易混為一談．舉例比較，甲、乙兩位同學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”的區別和聯系；讓學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

物理教學必須超越對具體知識的學習，要以具體知識為載體，引導學生通過思維活動，形成正確的物理觀念．其較好的策略就是用反面的例子，沖擊學生原有的物理觀念，沖破思維盲點，達成重構新觀念的目的．如“在力的分解學習中，學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 通過交流討論養成正確的思維方式

高中物理課程開設的目的并不單單是教會學生書本上教授的有限知識,更重要的是要教會學生們學會高中物理課程展現出來的一些基本的思維方式,一旦這些思維方式在學生的腦海里建立起來,在今后的物理甚至任何學科課程學習的過程中,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、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，產生的更具有創新性的思維，同時養成科學質疑的素養．

4 結束語

物理新知識學習過程就是用原有認知來解釋、包容、消化新知識的過程．所以，學生從初中到高中認知上需要一個質的飛躍，我們必須十分關注學生在物理學習過程中，原有的認知結構是怎樣的？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生認知結構發展的“生長點”．找到這種生長點，是幫助學生順利達成初高中銜接的完美轉身．

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

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

3 快樂科學·少年版，2012(3)

4 李雙進.高中物理思維方式的教學.中學生數理化(學研版)，2015(02)

2016-08-17)