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物理學習的思維障礙探源及對策

人的認知遵循一定的認識規(guī)律，要研究學生物理學習中的思維障礙到底是怎樣產(chǎn)生的這個問題，應該把學生這個學習的主體和學習的內(nèi)容結合起來，了解二者之間的相互制約關系。首先，學生學習物理受自身的心理認識水平和生活經(jīng)驗的制約；其次，還受學習內(nèi)容的概括性、抽象性程度的制約。物理知識由物理概念、物理規(guī)律、物理實驗和物理研究思想方法等組成，是人們解決物理問題的基礎。初中階段的物理知識具有一定的概括性和抽象性，學生學習時若不能真正把握知識的內(nèi)涵、聯(lián)系及其區(qū)別，在運用物理知識進行物理思維時，往往會產(chǎn)生一些思維障礙，出現(xiàn)各種各樣的錯誤，如亂套公式、張冠李戴、思維混亂等現(xiàn)象。本文擬就學生在物理學習中經(jīng)常出現(xiàn)的幾種思維障礙的形成原因作以的分析，并提出相應的矯正辦法。

（一）、先入為主的生活觀念形成的思維障礙
物理學的研究對象是自然界中的客觀物體及其運動規(guī)律，學生天天置身于千變?nèi)f化的物理世界中，會自然地獲得有關物理方面的感性認識，形成一定的生活觀念和經(jīng)驗，這是學生學習物理知識的前提條件。先入的生活觀念有的基本正確，對學習有積極的促進作用，也有的觀念是錯誤的，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，造成一定的學習障礙。主要表現(xiàn)有兩點：一是妨礙概念理解的全面性、完整性，造成對概念的片面理解；二是阻斷知識間的內(nèi)在聯(lián)系，造成知識與應用脫節(jié)。例如，在學習力和運動的關系這部分知識之前，許多學生都有這種看法，認為靜止的物體，用力推動它時，它才會運動，力停止作用時，它就會停下來，推物體的力越大，物體運動的就越快，速度就越大，實際上，這種生活中形成的觀念是片面的，結論是錯誤的。而等學生學完了力和運動的這部分知識之后，才對此有了正確的認識，但是，仍有一部分學生，因為受原有錯誤的生活觀念和經(jīng)驗的干擾和影響，運用物理概念和規(guī)律的思維判斷被阻斷，不能聯(lián)系所學的知識，想當然、習慣性的按錯誤的生活觀念進行判斷，所以妨礙了物理概念的建立和鞏固。同時，原有的錯誤觀念和經(jīng)驗還有一大特點，就是比較頑固、不是一朝一夕就能改正。

總之，先入為主的生活觀念、錯誤經(jīng)驗往往驅使學生作出想當然地錯誤判斷，阻礙學生對物理知識的掌握。要克服和糾正這類錯誤觀念，可采取如下幾個做法：一是講解概念時，應展開充分的分析、討論，讓學生弄清概念的來龍去脈，明確概念的形成過程，以達到對概念內(nèi)涵的準確理解和掌握。二是加強知識訓練環(huán)節(jié)，反復矯正反復鞏固，加深理解。三是用一些生動的物理實驗或物理現(xiàn)象給學生以更強烈地刺激，形成鮮明的對比，說明原有觀念的錯誤所在，使原有觀念發(fā)生動搖，直至清除。

（二）、　相近物理概念混淆形成的障礙
物理上有許多相近的物理概念，它們既相互聯(lián)系又相互區(qū)別，具有不同的本質屬性。有的學生對它們的物理意義理解不透，區(qū)分不清，加上頭腦中沒有完整的物理情境，容易將它們之間的關系簡單化，要么同時變大，要么同時變小。如壓力和壓強二者都是有關力的一個物理量，壓力是垂直作用在物體上的力，壓強是單位面積上受到的壓力，是表示壓力的作用效果，有些學生認為壓力越大壓強越大。要克服這種思維障礙，可以抓住兩個概念的差異，從不同的角度突出這種差異，進行區(qū)別。一是可以通過列舉具體的典型例子加以糾正，使概念深化，找出兩者之間的內(nèi)在聯(lián)系和區(qū)別，如同樣用力打木樁，為什么鈍的難打進去，而削尖的容易打進地面去，學生通過這一物理情境就可以具體地理解這兩個量的區(qū)別，避免混淆。二是可以運用圖象進行區(qū)別。

（三）、類比不當形成的思維障礙
類比是一種重要的推理方式，是人們認識新事物或有所新發(fā)現(xiàn)的重要思維方式。但類比不是一種嚴密的推理，類比推理的結果是否正確，還需要經(jīng)過實踐的檢驗。學生在學習物理的過程中，正確恰當?shù)剡\用類比，可以幫助學生掌握所學的知識。如可以把原子中電子繞核的圓周運動與人造衛(wèi)星繞地球的圓周運動進行類比。這樣的學習，既可以加強知識之間的聯(lián)系，深化對知識的理解，也能提高學習的效率，促進思維方式的發(fā)展。同時，也要讓學生認識到，有時類比不當，反而會造成學習知識的思維障礙。速度和功率這兩者就不可作類比聯(lián)想，否則就會作出錯誤的結論。只因這一差別，使兩個圖象的物理內(nèi)容、物理意義完全不同。學生如果忽略了這一點，就會形成思維上的障礙，思維的結果就是錯誤的。我認為，克服這種思維障礙的有效辦法，就是抓住兩個現(xiàn)象之間的突出差別，分析其差異，找出類比不具備的前提條件，才能消除這種思維障礙，培養(yǎng)學生良好的類比思維方法。

（四）、物理公式數(shù)學化形成的思維障礙
數(shù)學是學習和研究物理學的重要工具，運用數(shù)學工具解決物理問題的能力是中學物理教學大綱和中考說明中要求的一項重要能力。在教學中，我們往往發(fā)現(xiàn)，學生在運用數(shù)學知識解決物理問題的過程中，經(jīng)常撇開公式的物理意義，忘記公式所表達的物理現(xiàn)象之間的因果關系，因而造成了運用公式分析物理問題的思維偏差。如F浮＝ρ液gV排，左端代表一物理事實，而右邊僅代表一種定義的方法，測定方法。克服這種思維偏差的主要措施，一是要強調公式的物理意義，理解公式所描述的物理現(xiàn)象、物理實事之間的因果關系、決定關系。二是要明確公式的來龍去脈，增強公式的物理色彩，突出對問題的物理意義的分析，防止單純數(shù)學公式的教學法，減少純公式數(shù)值代入計算的訓練，讓學生善于運用數(shù)學知識、數(shù)學方法描述物理問題，真正建立起物理上的數(shù)量關系，增強運用數(shù)學知識的意識，提高運用數(shù)學工具的能力。

（五）、概念內(nèi)涵和外延的模糊形成的思維障礙。
任何一個物理概念都是內(nèi)涵和外延的統(tǒng)一，我們通常所說的使學生掌握物理概念，一方面指的是要理解物理概念的內(nèi)涵，同時也要求明確其外延。所謂外延，即概念所涉及的范圍和條件，公式的適用范圍和成立條件。教學實踐告訴我們，使學生弄清概念的外延是深化對概念的理解、正確運用物理概念解決實際問題的前提條件。但由于概念的外延指的是適用該概念的一切有關事物，因此，學生在理解或實際運用概念時，有時會不自覺地縮小或擴大概念的外延，因而造成錯誤的結果。縮小概念外延主要表現(xiàn)為，忽視了同一概念所包含的物理圖景的多樣性，以較熟悉的個別的圖景代替圖景的全部。如在水平方向勻速飛行正在空投求援物資收音機的策略能變化情況，只考試高度對勢能的影響，忽略了質量的影響等。發(fā)生這一錯誤的原因，一方面由于學生頭腦中的物理情景建立的不全面，同時也暴露出學生思維缺乏周密性。
相反，也有無意識地擴大外延的情況，如P＝ρgh，液體壓強跟密度和深度有關，而有的學生認為氣體壓強跟高度也成正比，忽略了空氣密度的變化 。為了克服這種思維障礙，在教學中必須把基本概念的物理意義講清楚，講清公式的適用范圍，配合練習加強運用，在運用中進行檢查，深化理解，逐步達到正確掌握基本知識的目標。

（六）、思維定勢干擾形成的思維障礙。
學生運用掌握的知識，形成了一套切實有效的分析解決問題的推理方式和方法，變成了學生的一種能力，一定的思維模式，這種現(xiàn)象叫思維定勢。但這種現(xiàn)象具有雙重性，既有積極的作用，又有消極的作用。從正面說，思維定勢的形成表明學生不僅掌握了知識，并且也形成了一定的思維推理能力；從反面說，這種思維定勢對分析解決能力的發(fā)展和提高也具有一定的阻礙作用，這種現(xiàn)象在教學中是很常見的。比如，在物理中常用的正負號，可表示方向，如表示溫度的高低，也可以表示物體的性質，如電荷的性質，有的學生片面理解為表方向，忘記表示性質。再如，學生學完初中力學后，解決動力學問題的方法主要有兩種，一是運用牛頓運動定律，用來分析簡單的力和運動的問題；二是運用功能觀點，即能量守恒定律，雖然兩種規(guī)律的認識，學生能夠達到的知識水平有限，但在教學大綱和中考說明的范圍內(nèi)，對一些典型問題的分析上，仍然可以暴露出學生思維上的障礙和慣性。事實上，有許多典型的問題是應該用能量守恒觀點容易解決的，學生仍往往用力和運動定律來分析，這就說明這種方法對能量守恒的知識的理解和提高產(chǎn)生了阻礙作用。要克服這種思維定勢，應該注意運用典型的事例加強練習，增強訓練的新穎性，增強題目的靈活性，重在提高具體問題具體分析的能力，切實加強審題能力的培養(yǎng)，使學生形成正確的分析習慣和方法，克服想當然的按頭腦中的思維套路來解題的不良習慣。
總之，為了有效克服以上所述的各種思維障礙，就必須認真研究學生思維障礙產(chǎn)生的根源，采取各種教學手段，增強預見性和針對性，切實糾正學生思維過程中的錯誤偏差，并且在運用中不斷鞏固、深化、提高思維能力。