中學生物理學習思維障礙分析及對策研究

伏偉偉

摘 ?要 中學生的智力發展主要體現在思維方面，雖已具有邏輯思維能力，但因為思維不連貫、不嚴密，有局限性和片面性，導致中學生在學習物理時會存在思維障礙。對中學生形成思維障礙的原因進行探究和分析，并提出相應的教學對策和建議。

關鍵詞 物理思維;思維障礙;邏輯思維

中圖分類號：G633.7 ? ?文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2019）21-0077-03

1 物理思維

物理思維是學生對已經擁有的物理知識進行分析、總結和應用的過程中，逐漸形成系統的思考物理問題的方式，同時能靈活地解釋和運用物理知識，獲得關于事物本質屬性和內在規律的認識、儲存，并且隨時提出的過程[1]。物理思維的抽象性與概括性很強。物理抽象是指在觀察和實驗的過程中，學生對物理對象、物理現象、物理過程和本質的認識。概括性則要求學生通過抽象概括，把物理知識歸納為一個整體，根據物理事物的本質特征是否相同，將對事物形成的認識推廣到同一類事物，進而掌握同一類事物的共同屬性。

2 物理思維障礙

高中階段物理知識廣度大、難度高，對學生的能力要求也有所提高，但學生思考物理問題的方式卻沒有進行系統訓練，缺乏運用邏輯思維分析問題、解決問題的能力，導致學生普遍出現畏懼學習物理的現象。同時，學生在實際學習物理的過程中因為物理知識的綜合性較強，造成學生的思維不連貫、不嚴密，具有局限性、片面性，甚至會存在錯誤，從而導致學生的物理思維能力比較差。將學生在思考、解決物理問題時出現的思維偏差稱為物理思維障礙。在教學過程中，應及時發現學生學習過程中出現的思維障礙，糾正思維偏差，幫助學生培養良好的思維方式，提高學生的思維能力和學習能力。

3 中學生學習物理形成思維障礙的原因

受前概念干擾，形成思維障礙 ?前概念是指前科學概念，研究者認為學習者在正式學習前，會對實踐中的事物產生自己的概念、觀點及想法[2]。前概念的產生符合人類認識事物的規律，有些前概念的產生對學生解決物理問題、理解物理規律具有促進作用，而有些前概念會在學生學習物理的過程中阻礙其正確理解基本知識。

以自由落體運動為例，關于自由落體運動，學生有較為豐富的生活經驗，可以根據自己已有的認識做出判斷，能客觀反映出前概念對學生學習物理的影響。在生活中會看到這樣的現象：將體積相同、質量不同的物體舉到相同的高度，同時由靜止開始釋放，質量較大的物體先落地，質量較小的物體后落地。直觀的生活現象使學生形成錯誤的前概念，即物體質量越大，下落速度越快。學生正是由于受前概念干擾，導致思維出現錯誤。

混淆相近物理概念，形成思維障礙 ?物理概念是經過高度抽象、概括形成的，是學習物理的基礎，它準確反映了物理現象與物理規律之間的聯系與區別。學生學習物理的過程，實質就是從實踐活動中抽象概括出事物的本質，形成物理概念、建立物理規律的過程。而許多物理概念難以區分，如慣性與慣性定律、速度與加速度、路程與位移等。如果不能準確理解這些相近物理概念，就難以挖掘出有效信息，不能快速建立物理量之間的聯系。

以速度與加速度之間的關系為例，在物理學中，速度與加速度都是描述快慢的物理量，學生在學習過程中容易將兩個概念搞混淆，形成物理思維障礙。考查速度與加速度之間的關系題型，要求學生能正確理解，但還是有學生不能正確解答，證明學生對速度與加速度之間關系的理解仍然存在錯誤的認識，認為速度大小與加速度有直接關系，造成相近物理概念混淆的思維障礙。但物體在實際運動過程中，速度減小或者增大，加速度的變化，都是無法確定的，因為速度大小與加速度大小之間沒有直接聯系。正確的理解是：加速度是描述速度變化快慢的物理量。

類比不當，形成思維障礙 ?類比法是物理學中最常使用的一種方法，就是將兩類相似的對象進行比較，利用已知對象來學習新對象。學生在類比過程中將各知識點聯系起來，形成知識框架。如果學生本身對舊知識掌握得不夠牢固，那在類比過程中不僅不會有助于學習，還會適得其反，只會加重認知混亂。

大多數學生對振動圖像和波的圖像認識不充分，它們的形狀相同，但代表的物理意義不同。這兩種圖像的區別在于橫軸表示的物理量不同，振動圖像的橫軸坐標表示的是時間，而波的圖像橫坐標表示的是質點平衡位置的坐標，兩種圖像代表的物理內容、意義完全不同。因此，在教學中不能將振動圖像與波的圖像這兩種圖像進行類比。

物理公式數學化，形成思維障礙 ?在物理學習中，數學起著十分重要的作用，運用數學手段解決物理問題是物理學習與教學的關鍵。但是大多數學生在運用物理公式時會忽視公式中變量的物理含義，將物理公式看作一個數學公式，用數學的思維去解決物理問題，造成錯誤的發生，形成思維障礙[3]。如理解物體密度的公式ρ=m/v時會得出物體的密度與質量成正比、與體積成反比的錯誤結論，原因是學生在解決該問題的過程中，直接把物理公式看作一個數學表達式，忽視該公式表達的物理含義。這種現象在學生解決實際物理問題時屢見不鮮，因此形成物理公式數學化的思維障礙。

受思維定式干擾，形成思維障礙 ?思維定式是指學生根據自己已有的知識，通過實踐逐漸形成的一種分析、解決問題的固定推理方式和方法，潛移默化影響學生的思維方式。學生形成思維定式，一方面表明了學生對知識的掌握程度;另一方面說明了學生已經具有一定的思維推理能力。但是，思維定式的形成對學生具有消極作用，一定程度上會對學生解決問題造成障礙。

例如：在一個水平桌面上，用彈簧拉著一個木塊做勻速直線運動時，此時彈簧的示數為5 N，當速度變大，但依然做勻速直線運動時，彈簧的示數會如何變化（ ）。

A.小于原來的讀數 ? ? ?B.跟原來的一樣

C.大于原來的讀數 ? ? ?D.無法判斷

學生做題時往往會受到思維定式的影響，直接考慮速度的變化，根據牛頓第二運動定律F=ma得出錯誤結果。而這道題只需要考慮物體在運動時的受力情況，當木塊的速度增大時，木塊的質量、接觸面的粗糙程度都沒有改變，木塊在水平桌面上做勻速直線運動時，拉力與摩擦力大小相等，是一對平衡力;摩擦力的大小不改變，故彈簧測力計的示數不變。

4 克服中學生物理思維障礙的對策及建議

前概念形成的思維障礙的克服對策 ?學生在日常生活中形成的前概念是非常頑固的，生活與物理的聯系又比較密切，學生了解關于物理的知識往往又來源于生活，而其中的一些概念與科學知識是相悖的，因此，學生學習物理時難免會形成障礙。為了幫助學生克服這個問題，提出以下建議：

1）教師要了解學生在學習時存在哪些前概念，講解概念時，給學生充分的時間進行討論、分析，達到對概念的熟練掌握和正確理解;

2）對有關概念的知識加強訓練，反復矯正，多次鞏固;

3）實踐是檢驗真理的唯一標準，教師可采用做實驗的方法，給學生留下深刻印象，讓學生糾正自己的錯誤認識。

混淆相近物理概念形成的思維障礙的克服對策 ?在物理學習過程中，許多物理概念相近，如熱量和內能、位移與路程、速度與加速度等。在理解這些相似概念時，學生往往會混淆相近物理概念。對于這樣的思維障礙，提出如下建議：

1）運用表格對比找出它們之間的聯系和區別，如速度與加速度區分表（表1）;

2）利用圖像或畫圖的方法進行比較，直觀對比它們之間的區別，如位移和路程可以用畫圖的方法進行區別。

類比不當形成的思維障礙的克服對策 ?物理教學中運用類比可以使學生迅速接受新知識、了解新知識、掌握新知識[4]，但不恰當運用類比會使學生將新知識與舊知識弄混淆。要克服類比不當形成的思維障礙，最有效的方法是找出兩個知識間本質的區別，分析它們之間的差異與聯系，使學生清楚它們各自所具有的物理意義，逐漸形成良好的類比思維。

物理公式數學化形成的思維障礙的克服對策 ?學生運用物理公式解題時，只進行純數值計算，會忽略該公式的物理意義，得出錯誤的結論。克服這類思維障礙，可采取的措施有：

1）講解公式時要反復強調公式中各個物理量所代表的物理意義，提醒學生注意公式中物理量的單位及正負號;

2）運用公式時要注意公式的物理意義及使用條件，理解公式中描述的物理現象。

思維定式干擾形成的思維障礙的克服對策 ?思維定式是人們思考問題時會出現的一種思維模式，它是指人們按照固定的思路和模式去考慮問題。思維定式的存在對人的思維活動既具有積極作用，也具有消極作用。思維定式的消極作用阻礙學生對新知識的理解和認識，從而形成思維障礙。克服思維定式的干擾作用，可采取的措施有：

1）利用比較法，把新概念與舊概念或物理規律進行比較，講清楚物理概念和物理規律所適用的條件，了解概念的內涵和外延;

2）教師可以通過實驗教學，讓學生體驗知識的產生過程，做到真正理解和掌握，如在進行自由落體運動教學時，教師可以用實驗課進行教學，讓學生自己動手做實驗，對知識有新的了解。

5 結語

為幫助中學生克服思維障礙，教師不僅要探索學生形成思維障礙的原因，關注新的教學方法與理念，研究有效的對策，更要在教學中培養學生的邏輯思維能力，幫助他們逐漸養成良好的思維習慣。

參考文獻

[1]姚文友.高中生物理學習思維障礙分析及教學策略的研究[D].南京：南京師范大學，2014.

[2]王玨.基于前概念理論的適應性學習系統精準診斷策略研究：以初中物理為例[D].長春：東北師范大學，2017.

[3]成曉芳.中學生物理學習的思維障礙及其排除[J].林區教學，2007（10）：97-98.

[4]畢曉微，胡銀泉.利用類比法學習物理的3個切入點[J].物理通報，2019（5）：49-53.