探討物理學(xué)習(xí)中的思維障礙3

1、探討物理學(xué)習(xí)中的思維障礙關(guān)注高中生的思維能力培養(yǎng) 物理學(xué)是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的研究物質(zhì)的結(jié)構(gòu)，物質(zhì)間的相互作用和物質(zhì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律的自然科學(xué)，物理學(xué)的相關(guān)知識(shí)具有高度的概括性和抽象性，而物理的學(xué)習(xí)過程，就是觀察、思維、探索和應(yīng)用的過程。在物理課程的學(xué)習(xí)中，學(xué)生極易產(chǎn)生畏難情緒，覺得學(xué)習(xí)起來很困難。這是由于學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中不能真正把握知識(shí)的內(nèi)涵、知識(shí)間的聯(lián)系及其區(qū)別，產(chǎn)生了思維障礙，才導(dǎo)致出現(xiàn)各種各樣的錯(cuò)誤，如亂套公式、張冠李戴、思維混亂等現(xiàn)象。一、影響學(xué)生物理學(xué)習(xí)中的思維障礙的主要因素1教材因素 高中物理的學(xué)習(xí)要求學(xué)生具備分析推理、綜合歸納等抽象思維能力，要求學(xué)生能夠熟練的應(yīng)用數(shù)學(xué)知識(shí)來解決物理問題。對(duì)于

2、多個(gè)研究對(duì)象、多個(gè)狀態(tài)、多個(gè)過程的復(fù)雜問題，從物理現(xiàn)象到構(gòu)建物理模型，再到數(shù)學(xué)化的描述，建立一系列的方程，這一過程學(xué)生接受起來難度大，不易理解。另外，高中物理教材與所需數(shù)學(xué)知識(shí)的銜接不緊密，也讓學(xué)生的物理學(xué)習(xí)變得困難。如高一新生尚未學(xué)到極限的概念，在學(xué)習(xí)瞬時(shí)速度時(shí)就難以理解；沒有接受過微元思想，用v-t圖像與相應(yīng)時(shí)間軸所圍成的面積來表示勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位移就難以被接受；沒有三角函數(shù)的知識(shí)，就不能靈活處理力的合成與分解；沒有函數(shù)圖像的知識(shí)，用圖像法研究各種問題就很困難。由于學(xué)科之間橫向聯(lián)系的失調(diào)，也加大了物理學(xué)習(xí)的難度，使學(xué)生一開始在物理學(xué)習(xí)上就產(chǎn)生了思維障礙。 2 學(xué)生因素高中學(xué)生具備一定的認(rèn)

3、知能力和邏輯思維能力，但由于他們的物理基礎(chǔ)知識(shí)有限，物理思維沒有經(jīng)過系統(tǒng)訓(xùn)練，物理思維方法和思維能力還不成熟。具體表現(xiàn)為：思維具有片面性，缺乏邏輯性和嚴(yán)密性。有些學(xué)生往往只考慮那些能直接從日常生活的經(jīng)驗(yàn)中所構(gòu)建的事物的意義，而不能全面地分析問題，抓住事物的本質(zhì)和解決問題的關(guān)鍵。思維的組織性、條理性差。有些學(xué)生的思維缺乏目的性和條理性，不善于將陌生、復(fù)雜、困難的問題轉(zhuǎn)化為熟悉、簡單、容易的問題，遇到問題往往簡單直接的靠直覺經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行判斷，憑想當(dāng)然推理。思維缺乏靈活性、變通性。以解題為例，對(duì)于一部分學(xué)生來說，在讀題、解題中，習(xí)慣于生搬硬套公式，而不是努力弄懂問題的含義，不善于根據(jù)具體問題靈活選擇方法

4、，將實(shí)際問題轉(zhuǎn)化為物理問題。很難做到通過弄清物理過程而得出清晰的解題思路。3教師因素教師在教學(xué)過程中，往往將大量的時(shí)間用于備課做題，忽視了對(duì)課堂教學(xué)中知識(shí)呈現(xiàn)的方法、知識(shí)構(gòu)建的邏輯思維的過程以及與學(xué)生交往的方式等方面的精心設(shè)計(jì)。缺乏課堂教學(xué)與學(xué)生的實(shí)際情景相匹配，沒有認(rèn)真分析學(xué)生的現(xiàn)有知識(shí)狀況，對(duì)于學(xué)生的知識(shí)能力有時(shí)估計(jì)過高，常常覺得有些物理概念很簡單，學(xué)生一看就懂，沒有必要花費(fèi)時(shí)間引導(dǎo)學(xué)生去探討、挖掘物理概念的內(nèi)涵和外延，游離于學(xué)生思考和生生互動(dòng)之外門，甚至有些教師只關(guān)注解題能力的教學(xué)，技巧和“二級(jí)規(guī)律”的教學(xué)。教授新課時(shí)常是“一個(gè)定義，幾項(xiàng)注意”、“10分鐘新課，35分鐘習(xí)題講解訓(xùn)練”。這

5、樣，導(dǎo)致不能真正理解物理概念和規(guī)律，從而在物理學(xué)習(xí)上出現(xiàn)了思維障礙。二、高中學(xué)生在物理學(xué)習(xí)中思維障礙的主要表現(xiàn)1物理概念混淆導(dǎo)致學(xué)習(xí)思維障礙 物理概念是物理基礎(chǔ)理論知識(shí)中一個(gè)最重要的組成部分，是構(gòu)建知識(shí)體系的基本元素，它準(zhǔn)確地反映了物理現(xiàn)象及過程的本質(zhì)屬性。學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識(shí)的過程，實(shí)際上就是不斷地建立物理概念，弄清物理規(guī)律的過程。在解決物理問題時(shí)，由于對(duì)某些概念的理解不到位，導(dǎo)致挖掘不出有效信息，不能快速建立未知量與已知量之間的聯(lián)系，常常出現(xiàn)選擇題選不全，計(jì)算題解題效率低下的現(xiàn)象。例如：在地球赤道上的物體受到幾個(gè)力的作用？多數(shù)學(xué)生回答，受到4個(gè)力的作用，分別是萬有引力、重力、支持力和向心力。錯(cuò)

6、因分析：首先向心力是按照力的作用效果來命名的，它可能是某一個(gè)力來提供，也可由某個(gè)力的分力來提供，還可以是幾個(gè)力的合力來提供，不能說受到向心力。更何況可進(jìn)行受力分析的應(yīng)是性質(zhì)力，不能將效果立混為一談。這個(gè)問題暴露出學(xué)生沒有真正理解重力和萬有引力之間的關(guān)系，出現(xiàn)概念混淆從而導(dǎo)致思維障礙。2思維定勢的消極影響導(dǎo)致學(xué)習(xí)思維障礙思維定勢是人們?cè)谒季S中普遍存在的一種心理現(xiàn)象，當(dāng)人們采取特定的思路去思考問題并取得成功時(shí)，以后遇到其他問題時(shí)也會(huì)采取同的思路去分析思考，這種沿著固定思路和模式去考慮問題的現(xiàn)象，稱之為“思維定勢”。它是人思維活動(dòng)的慣性，表現(xiàn)為思維的傾向性和專注性。思維定勢具有雙重性、既有積極的作用

7、，又有消極的作用。積極一面是思維定勢的形成有助于學(xué)生快速掌握某一類知識(shí)和物理規(guī)律，形成了一定正向遷移；消極一面是使思維陷入固定模式，造成思維的惰性和呆板性，壓抑了學(xué)生的思維發(fā)散。案例1（江蘇省2012年高考第8題）2011年8月，“嫦娥二號(hào)”成功進(jìn)入了繞“日地拉格朗日點(diǎn)”的軌道，我國成為世界上第三個(gè)造訪該點(diǎn)的國家，如圖1所示，該拉格朗日點(diǎn)位于太陽和地球連線的延長線上，一飛行器位于該點(diǎn)，在幾乎不消耗燃料的情況下與地球同步繞太陽做圓周運(yùn)動(dòng)，則此飛行器的（ ）太陽地球拉格朗日點(diǎn)圖1A線速度大于地球的線速度B向心加速度大于地球的向心加速度C向心力僅由太陽的引力提供D向心力僅由地球的引力提供思維障礙分析

8、 許多同學(xué)一看到該題，就把“嫦娥二號(hào)”飛行器和地球看成是環(huán)繞太陽運(yùn)行的兩顆行星，認(rèn)為是由于太陽的引力使得它們圍繞太陽做圓周運(yùn)動(dòng)，因此太陽的引力提供了它們?cè)诟髯攒壍郎献鰣A周運(yùn)動(dòng)所需要的向心力。即 GMmr2=mv2r 得v=GMr ，GMmr2=man得an=GMr2 于是得出軌道半徑越大，線速度和向心加速度則越小，結(jié)果認(rèn)為A.B和D 都是錯(cuò)誤的。形成這一錯(cuò)誤的原因是由于受到地球的幾個(gè)衛(wèi)星繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的模型影響，形成了思維定勢。正確思維分析 由于兩者繞太陽同步移動(dòng)，角速度相同。根據(jù)公式 v=r 和a=2r得出半徑越大，線速度和向心加速度越大。至于飛行器做圓周運(yùn)動(dòng)所需向心力是由太陽和地球?qū)λ?/p>

9、引力的合力提供。因此正確答案為A.B。3不能正確建立物理模型導(dǎo)致學(xué)習(xí)思維障礙物理模型是一種理性化的物理狀態(tài)或物理過程，是物理學(xué)中最常見、最重要的科研方法之一。模型思維方法是對(duì)研究對(duì)象加以簡化和抽象，突出主要因素，忽略次要因素，是分析研究物理問題的一種思維方法，建立一個(gè)清晰簡潔的物理模型是分析問題和解決問題的關(guān)鍵所在。學(xué)生在分析和解答物理問題的過程中，就是識(shí)別和還原，開發(fā)和利用物理模型的過程。如果在研究和解決物理問題時(shí)，不懂得通過科學(xué)的抽象，剔粗取精、去偽存真，就不能建立正確的物理模型，導(dǎo)致碰到比較抽象的物理情景時(shí)形成思維障礙。4物理問題的復(fù)雜性導(dǎo)致學(xué)習(xí)思維障礙 高中物理知識(shí)不僅要求觀察、實(shí)驗(yàn)?zāi)?/p>

10、力，還要求具備分析歸納以及綜合等抽象思維能力，能熟練地應(yīng)用數(shù)學(xué)知識(shí)來解決物理問題。對(duì)于多個(gè)研究對(duì)象、多個(gè)狀態(tài)、多個(gè)過程的復(fù)雜問題，從物理現(xiàn)象到構(gòu)建物理模型，從物理模型到數(shù)學(xué)化的描述，建立一系列的方程，學(xué)生接受起來難度大，從而形成思維障礙。案例2 地球赤道上有一物體隨地球自傳而做圓周運(yùn)動(dòng)，所受到的向心力為F1，向心加速度為a1，線速度為v1，角速度為1；繞地球表面附近做圓周運(yùn)動(dòng)的人造衛(wèi)星（高度忽略）所受到的向心力為F2，向心加速度為a2，線速度為v2，角速度為2 ；地球同步衛(wèi)星所受到的向心力為F3，向?yàn)樾募铀賏3，線速度為v3，角速度為3；地球表面的重力加速度為g，第一宇宙速度為v，假設(shè)三者質(zhì)量

11、相等，則（ ）A. F1= F2 > F3B. a1= a2=g> a3C. v1= v2=v> v3D. 1=3<2思維障礙分析：該題涉及的研究對(duì)象有三個(gè)，描述每個(gè)研究對(duì)象的物理量就有4個(gè)，而各個(gè)研究對(duì)象和相關(guān)物理量之間的關(guān)系又較為復(fù)雜，從而導(dǎo)致學(xué)生產(chǎn)生思維障礙，具體表現(xiàn)在：1 學(xué)生對(duì)各個(gè)物理量的概念理解不透學(xué)生不能正解建立地球赤道上物體，近地衛(wèi)星、地球同步衛(wèi)星三者做圓周運(yùn)動(dòng)的物理模型學(xué)生找不出各研究對(duì)象及相關(guān)物理量之間的聯(lián)系，挖掘不出隱含的條件。正確思維分析：建立三者做圓周運(yùn)動(dòng)的物理模型，找出三者之間的聯(lián)系，挖出隱含的關(guān)系，明確向心力的來源。三者向心力的來源不同：同

12、步衛(wèi)星和近地衛(wèi)星繞地球運(yùn)行的向心力由地球?qū)λ鼈兊娜f有引力提供，而赤道上的物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心力由萬有引力和支持力的合力提供。由于向心力的來源不同，所以萬有引力提供向心力的表達(dá)方式不同。三者周期不同；赤道上的物體隨地球自轉(zhuǎn)的周期為了T1=24h，近地衛(wèi)星的周期約為T2=84min，同步衛(wèi)星的周期T3=24h?？梢奣1= T3> T2三者軌道半徑不同：赤道上的物體隨地球自轉(zhuǎn)的軌道半徑r1=R，近地衛(wèi)星的軌道半徑r2=R，同步衛(wèi)星的軌道半徑r3=R+h?？梢妑1= r2< r3由此找出各物理量之間的關(guān)系應(yīng)是：向心力關(guān)系F2>F3>F1，向心加速度關(guān)系a2=g>a3>

13、;a1，速度關(guān)系v2=v>v3>v1，角速度關(guān)系1=3<2 三、克服思維障礙、培養(yǎng)思維能力的關(guān)鍵策略 思維能力是智力發(fā)展的核心問題，也是中學(xué)物理教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生能力發(fā)展的核心問題。因此培養(yǎng)學(xué)生的思維能力，是物理教學(xué)的重要任務(wù)之一。思維能力是在思維活動(dòng)中發(fā)展起來的，要發(fā)展學(xué)生的思維能力前提就是激發(fā)學(xué)生的積極思維，并且引導(dǎo)他們掌握正確的思維方法。怎樣培養(yǎng)學(xué)生的思維能力呢？1創(chuàng)設(shè)物理情景，營造和諧氣氛，激發(fā)啟迪思維學(xué)起于思，思源于疑，疑則誘發(fā)探究，誘發(fā)思維，誘發(fā)創(chuàng)新。在課堂教學(xué)中教師應(yīng)創(chuàng)設(shè)情境，營造和諧的氛圍，建立師生平等的互動(dòng)溝通平臺(tái)，引導(dǎo)學(xué)生敢于質(zhì)疑，鼓勵(lì)學(xué)生積極思考，激發(fā)學(xué)生不

14、斷思維，讓學(xué)生自主學(xué)習(xí)，主動(dòng)參與，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性。案例3 “自由落體運(yùn)動(dòng)“創(chuàng)設(shè)情境教學(xué)片斷多媒體片頭播放落體運(yùn)動(dòng)情景（伴背景音樂）（創(chuàng)設(shè)意圖：創(chuàng)設(shè)物理情景，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和求知欲望）1 活動(dòng)設(shè)計(jì)：創(chuàng)設(shè)情景導(dǎo)入 課前設(shè)計(jì)好“測反應(yīng)時(shí)間的刻度尺”引問：一般刻度尺是用來測量什么的呢？學(xué)生答：用來測量長度的。老師：老師手中的這把尺很神奇，它還能用來測量反應(yīng)時(shí)間，誰想知道自己大腦反應(yīng)的時(shí)間是多少？可以用我的這把尺來測量。（選幾個(gè)同學(xué)上來測反應(yīng)時(shí)間，比比誰反應(yīng)快。）創(chuàng)設(shè)意圖：充分調(diào)動(dòng)學(xué)生積極參與，激發(fā)學(xué)生思維。2 引入課題師：同學(xué)們一定想知道這把尺為什么能測出你的反應(yīng)時(shí)間，它的奧妙與我

15、們今天所要認(rèn)知和研究的一種運(yùn)動(dòng)密切相關(guān)。播放視頻動(dòng)畫 蹦極運(yùn)動(dòng)；雨滴從屋檐下落；樹葉從空中飄落 引問：觀察并指出以上畫面情景中物體相似的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)。教師在學(xué)生表述的基礎(chǔ)上提出問題；畫面中的物體都做下落運(yùn)動(dòng)，這類下落的運(yùn)動(dòng)稱為落體運(yùn)動(dòng)，這節(jié)課我們一起來研究落體運(yùn)動(dòng)是否具有一定的規(guī)律。創(chuàng)設(shè)意圖：從生活情景中創(chuàng)設(shè)物理情景，以培養(yǎng)學(xué)生在生活中聯(lián)系物理的習(xí)慣。3 物理學(xué)史情景導(dǎo)入簡單介紹亞里士多德和伽利略關(guān)于落體運(yùn)動(dòng)的研究。創(chuàng)設(shè)意圖；創(chuàng)設(shè)物理學(xué)史情景，以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)方法和素養(yǎng)。2強(qiáng)化物理概念和規(guī)律形成過程，培養(yǎng)抽象思維能力物理概念是抽象思維的成果，物理概念教學(xué)的目標(biāo)之一就是培養(yǎng)學(xué)生的思維能力。良好的物理

16、抽象思維能力不是與生俱來的，后天的生活和學(xué)習(xí)經(jīng)歷才是培養(yǎng)它的主要途徑。首先，在物理概念和規(guī)律教學(xué)中，教師應(yīng)該積極引導(dǎo)學(xué)生在感性材料的基礎(chǔ)上運(yùn)用分析與綜合、抽象與概括、歸納與演繹、比較與分類、還有科學(xué)推理的等抽象思維方法來建立概念。其次，在解決物理問題過程中，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生從不同調(diào)度、不同側(cè)面去分析問題。做到一題多思、一題多變、一題多解、多題一解。教師應(yīng)當(dāng)有目的地對(duì)學(xué)生進(jìn)行各種思維訓(xùn)練。例如：邏輯思維、直覺思維、逆向思維、聚合和發(fā)散思維、類比和聯(lián)想思維、局部和整體思維、批判和創(chuàng)新思維等等。3引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)創(chuàng)新思維能力實(shí)驗(yàn)是物理教學(xué)的核心，任何物理概念和規(guī)律建立的過程都是不斷實(shí)驗(yàn)的過程。若

17、沒有實(shí)驗(yàn)的過程，學(xué)生的思維能力就成了無本之源。教師要重視實(shí)驗(yàn)，多開展些設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)過程是一個(gè)不斷設(shè)計(jì)、探索和創(chuàng)新的過程，應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生根據(jù)教師提供的實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，根?jù)已有實(shí)驗(yàn)條件，自主查閱參考資料，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，自選實(shí)驗(yàn)設(shè)備，自似實(shí)驗(yàn)步驟，多次實(shí)驗(yàn)后，還要對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行系統(tǒng)的分析和調(diào)試，逐步完善實(shí)驗(yàn)方案。在這一過程中需要學(xué)生動(dòng)腦思考、動(dòng)手操作，既培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)踐能力，又訓(xùn)練了學(xué)生的創(chuàng)新思維能力。案例4 要求學(xué)生運(yùn)用已學(xué)過的物理知識(shí)和規(guī)律，設(shè)計(jì)測量當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊膶?shí)驗(yàn)方案。學(xué)生積極思考，設(shè)計(jì)方案如下：1 利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測出當(dāng)?shù)刂亓铀俣龋? 利用單擺的周期公式測出當(dāng)?shù)刂亓铀俣?；利用頻閃照相機(jī)拍

18、出做自由落體運(yùn)動(dòng)物體的頻閃照片，測出當(dāng)?shù)刂亓铀俣?；根?jù)物體自由下落，由h=12gt2，測出自由下落時(shí)間，從而求出加速度。設(shè)計(jì)的方案很多，凡是涉及重力加速度的物理規(guī)律，都可以作為設(shè)計(jì)測定實(shí)驗(yàn)方案的依據(jù)，但從實(shí)踐上看，并非所有的方案都可行，需綜合考慮，甚至要通過不斷實(shí)驗(yàn)、再完善，再改進(jìn)，最后選出最佳實(shí)驗(yàn)方案。通過這一系列的探索過程和不斷地思考，不僅大大激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生的創(chuàng)新思維能力也受到了系統(tǒng)的訓(xùn)練和培養(yǎng)。4滲透科學(xué)方法教育，提高思維能力 物理知識(shí)是在應(yīng)用了一定的物理方法的前提下產(chǎn)生的，學(xué)習(xí)和掌握物理知識(shí)也必須遵循一定的方法。只有掌握了科學(xué)方法，才能提高學(xué)生的思維能力，才能使學(xué)生在以后的學(xué)習(xí)和工作中少走彎路。正如笛卡爾所說：“最有價(jià)值的知識(shí)是關(guān)于方法的知識(shí)”，也就是說學(xué)校教育給學(xué)生的最具生命力的教育成果應(yīng)該是教會(huì)學(xué)生