新课程高中物理学习中错误资源的开发和利用.doc

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容学生错误的有效开发和利用是值得认真研究的一个课题。长期以来，高中物理教学存在着资源开发远离学生实际生活的现象，忽视了对包括学生物理学习错误在内的无形课程资源的开发和利用。本文试图通过对学生物理学习中错误的分析和探讨，为课程资源开拓新的领域。首先分别从建构主义论、现代的耗散结构理论，认识学生学习错误的价值。本课题选定两个班分别作为实验班和对照班，在课题实施前，这两个班平均成绩，课堂表现，作业情况均表现相当。本文提供了以下结论：1.错误资源的概念界定为：为高中学生学习物理过程中对物理概念、物理规律或物理研究方法不正确或片面的理解而造成的一些结果。2.介绍了错误资源的收集方法：通过课堂观察学生表现收集错误；通过作业批改收集错误；通过与学生的直接交谈收集错误。3.学生物理学习中错误产生的根源主要包括两方面，即学生的认知结构造成的障碍，学生的不恰当的思维方式造成的障碍。4.充分利用错误资源从教和学两方面展开。对教师而言，学生中出现的错误是一种宝贵的教学资源，对学生而言，自身或同学犯的错误是一种宝贵的学习资源，研究过程中自然形成一套有效教学策略：宽容错误、重视错误，显化错误、利用错误，总结错误、积累错误。5.课题实施后期的问卷调查围绕着六个方面展开，即产生错误几率；易错点；对错误的情感体验；处理错误的态度；对错误的利用；创新意识和批判精神。调查表明，自课题实施以来，实验班学生在对错误的情感体验来说更平和，更少地与“嘲笑、失败、耻辱”等负面体验联系在一起，对待也更宽容，由此对犯错也更富于“冒险精神”，这是创新思维产生的必要条件；对待错误的态度上显得更为理性，由于懂得错误的价值所在，更乐于与同学交流，不再视错误为“敌人”。实验班学生在利用错误方面做得更深入细致，收效也更大，创新意识、批判精神方面的发展更佳。6.对两个班级的定性分析和对两班学习成绩的定量分析也表明，在错误是资源意识引领下的学习，学生的学习主动性、学习兴趣、学习的深度得到较大发展，学习有效性明显，反应在学习成绩跟踪比较上，实验班学生的成绩相对于对照班有明显的进步。7.本课题实施的价值体现在：培养了学生的学习兴趣；激发学生的创造才能；促进学生健康的情感价值观形成；促进了师生的共同发展。反思及创新点：本文希望通过达到变学生物理学习错误为服务于学生和物理教学实践的课程资源的新认识，把以“学科知识”为主的课程资源观念上升到以“人”为本、以“学生”为本的课程资源观念上，充分重视学生的情感和亲身感受，从而实施关心每个学生的“个性化”教学，使物理学习和物理教学更加有效。证明了合理利用错误资源能极大地促进学生的有效学习，促进学生形成批判精神，使学生的情感、态度、价值观得到良好培育。现在教学的重心正从如何教转向如何学，本研究的出发点也是如何帮助学生有效学习，因此前景广阔，但是研究中也遇到不少问题，其中最大的困难在于教师如何探究学生的错误观念，由于受经验以及与学生交往程度的限制，教师在大多数情况下并不清楚学生头脑中存在哪些错误观念，只有等提问或批完作业后才偶有所得，以往在这一方面总处于“守株待兔”的被动局面。若能“主动出击，诱导错误”则将会是另外一种局面，对学生的“先前错误观念”了解会更加深入，目前这一点由于能力、经验所限做得还很不够，是今后我们努力的方向。目录摘要1一、课题研究的现实背景及意义2（一）现实背景2（二）研究意义2二、理论依据3（一）建构主义理论3（二）现代的耗散结构创新理论4三、研究实践4（一）选定对象4（二）变量控制4（三）实施时间6（四）概念界定6（五）错误资源的收集6（六）错误的根源分析9（七）错误资源的利用12（八）测量结果16（九）课题价值22四、错误资源利用中值得注意的几个问题23五、课题展望23参考文献25附录26新课程高中物理学习中“错误”资源的开发和利用结题报告 金华一中 徐 祯 傅雪平 叶招环 楼松年 俞翠华 刘光辉 王维卫 夏鹏飞（金外）摘要：多渠道、多方式地开发新的课程资源，是切合提高教学效益、促进课程改革实施的重要途径，高中学生学习物理过程中产生的一些错误是最贴合教学及学习实际的重要课程资源（以下简称“错误资源），错误资源的开发与利用丰富了课程资源，开发和利用错误资源是教学主体性的体现，促进了教师的专业发展，有利于激发学生的学习兴趣，培养批判精神和创新能力。依据建构主义理论，对错误的鉴别、讨论、拓展与当前的学习联系，就是把当前学习内容所反映的事物尽量与原有的认知结构相联系，学习即为有意义的建构，而不是简单的复制。错误资源从学生中来，到学生中去，学生原有的知识经验是新知识的生长点，教师引导学生分析自己和同伴的错误，进行沟通和讨论，不断对自己的和别人的看法反思和评价，把知识整理归类，使知识结构趋向有序。教师是学生意义建构的引导者、激励者和促进者，并非是简单的知识传递者。从现代的耗散结构理论分析，要使人的思维系统进化、创新，则人的思维系统应是一个耗散结构系统，应该具备开放系统、处于非平衡态、内部各因素发生非线性相互作用，产生涨落导致有序等几个条件。错误资源的开发和利用正使学生的思维系统满足了以上条件。研究中错误资源的概念界定为高中学生学习物理过程中对物理概念、物理规律或物理研究方法不正确或片面的理解而造成的一些结果，这是宝贵的课程资源。学生错误产生的根源主要包括两方面，即学生的认知结构造成的障碍，学生的主观因素造成的障碍。对教师而言，学生中出现的错误是一种宝贵的教学资源，对学生而言，自身或同学犯的错误是一种宝贵的学习资源，研究过程中自然形成一套有效教学策略。研究实践，经历了明确时间、选定对象、变量控制、结果测量等几个环节，证明了合理利用错误资源能极大地促进学生的有效学习，促进学生形成批判精神，使学生的情感、态度、价值观得到良好培育。现在教学的重心正从如何教转向如何学，本研究的出发点也是如何帮助学生有效学习，因此前景广阔，但是研究中也遇到不少问题，其中最大的困难在于教师如何探究学生的错误观念，由于受经验以及与学生交往程度的限制，教师在大多数情况下并不清楚学生头脑中存在哪些错误观念，只有等提问或批完作业后才偶有所得，以往在这一方面总处于“守株待兔”的被动局面。若能“主动出击，诱导错误”则将会是另外一种局面，对学生的“先前错误观念”了解会更加深入，目前这一点由于能力、经验所限做得还很不够，是今后我们努力的方向。一、课题研究的现实背景及意义（一）现实背景新课程培养目标体现时代要求。基础教育课程改革纲要指出：“要使学生具有爱国主义、集体主义精神，热爱社会主义，继承和发扬中华民族的优秀传统和革命传统；具有社会主义民主和法制意识，遵守国家法律和社会公德；逐步形成正确的世界观、人生观、价值观；具有社会责任感，努力为人民服务；具有初步的创新精神、实践能力、科学和人文素养以及环保意识；具有适应终身学习的基础知识、基本技能和方法；具有健壮的体魄和良好的心理素质，养成健康的审美情趣和生活方式，成为有理想、有道德、有文化、有纪律的一代新人。”课程资源是决定课程目标能否达成的重要因素之一。充分利用现有的课程资源，因地制宜，多渠道、多方式地开发新的课程资源，是切合提高教学效益、促进课程改革实施的重要途径。教科书不是唯一的课程资源。（二）研究意义1.课改要求教师具有一定的课程开发能力，但教师在广泛利用校内外资源的同时却忽略了学生错误这一潜在的隐性课程资源，学生错误资源的开发与利用丰富了课程资源，顺应了课程改革的发展趋势，对课堂教学改革具有推动作用；错误资源的提出为教师拓宽了思路，使错误资源不再荒废，进而激发了学生的积极性，提高了课堂教学效益。学生学习实践中生成的错误资源是课程资源的重要组成部分。这种课程资源就存在于教学过程之中，游离于师生之间，而这些正是教育的契机，具有潜在的教育价值和意义。2. 开发和利用错误资源是教学主体性的体现，是实现课堂教学目标（潜在的、隐性的）的必要条件。“因材施教”“见机行事”是实施有效教学、提高教学质量的关键。学生的知识技能、学习过程与方法、情感态度价值观紧密联系、相得益彰。通过对错误资源的研究，有助于教育工作者更为全面、深刻地了解学生的优势和不足，根据学生的特点给予学生有针对性的指导，进而有效地提高教学质量。3.来源于自身或同伴的错误总能立即引起学习兴趣，注意力自然高度集中，研究有利于激发学生的学习兴趣，培养批判精神，加强自主学习，提高探究能力。能促进学生的情感、态度、价值观的良好发育。4.研究有利于教师教育智慧的提升，促进了教师的专业发展。在利用错误资源的过程中需要教师在短时间内对学生的表现作出及时的反应，这对教师的教学机智是极大的挑战，教师在不断的实践与反思中积累着教育的智慧，使教师这一职业的专业性特点逐渐凸现出来，真正实现了教师的专业化。二、理论依据（一）建构主义理论1.知识观建构主义理论认为知识总是和认知者有关，与认知者在特定情境中孜孜不倦的求知过程相联系。在具体问题的解决中，总是要针对具体的问题情境对原有的知识进行再加工和再创造。而学生对知识的真正理解，只能由学生基于自己的经验背景而建构，且具体的情境不同，意义的建构过程及程度也不同，学生理解的深度亦不同。知识不是对现实的纯粹客观的反映，也不是对问题的最终答案，它只不过是人们对客观世界的一种解释和假说，且随着人们认识程度的深入而不断升华和改写。2.学习观建构主义理论认为学习是获取知识的过程，这种过程并不是简单的信息输入、复制和提取，而是学生新旧知识之间或学生与环境之间的反复的、双向的相互作用的意义建构过程。“意义建构”是指弄清事物的性质、规律以及事物之间的内在联系，是学生在原有经验的基础上对知识意义的再理解、再创造的过程，这种过程的完成是别人不能代替的。学习中要把当前学习内容所反映的事物尽量与原有的认知结构相联系，并对这种联系认真的思考，而“联系”与“思考”是意义建构的关键。学习又是一个反复发现错误、并逐渐消除错误的过程。因为错误会引起学生经历冲突或不平衡，可以帮助学生更好地实现顺应，因此错误是有意义学习所必不可少的。3教学观建构主义理论认为教学并不是对知识的传递，而是对知识的处理和转换。教师不能由外向内地给学生装进新知识，而只能把学生原自有的知识经验作为新知识的增长点，引导学生不断地将新知识与原有经验进行比较，当二者发生认知冲突时，学生的学习欲望和有意义学习随即发生。学生学习过程中出现的错误，属于学生原有的知识经验、知识背景，新知识的建立与之密切相关，被动的复制式学习只能获得一些简单知识的学习，复杂知识的学习必须通过学生与知识的相互作用，主动建构。对错误的鉴别、讨论、拓展与当前的学习联系，就是把当前学习内容所反映的事物尽量与原有的认知结构相联系，并对这种联系认真地思考，而“联系”与“思考”是意义建构的关键。错误资源从学生中来，到学生中去，学生原有的知识经验是新知识的生长点，教师引导学生分析自己和同伴的错误，进行沟通和讨论，不断对自己和别人的看法反思和评价，把知识整理归类，使知识结构趋向有序。教师是学生意义建构的引导者、激励者和促进者，并非是简单的知识传递者。（二）现代的耗散结构创新理论耗散结构理论是研究远离平衡态的开放系统从无序到有序的演化规律的一种理论。耗散结构是指处在远离平衡态的复杂系统在外界能量流或物质流的维持下，通过自组织形成的一种新的有序结构。从现代的耗散结构理论分析，要使人的思维系统进化、创新，则人的思维系统应是一个耗散结构系统，要实现这一点，必须使思维系统：为一个开放系统（对教与学的启示：思想开放、教材开放、资源开放、教学过程开放、教学时空开放等）处于非平衡状态（对教与学的启示：要求不满足于传统教学方法与学习方法、具有怀疑态度、批判精神、勇敢质疑和争论等）；内部各因素发生非线性相互作用（对教与学的启示：既注重正面的理解，也重视反面的质疑，培养学生多种思维方法和方式，通过引导学生的多种思维方法和方式发生非线性相互作用来激发求异等创新思维）；产生涨落导致有序（对教与学的启示：注重知识和方法的积累，优化学生的认知结构，引导广泛研究，激发批判性思维、创造性思维）。耗散结构理论揭示了物理学习的科学机制，并提出了思维系统进化、创新的条件。学生发现错误就是对原认知平衡状态的冲击，揭示错误原因就是使学生的思维系统远离原有平衡态，处于非平衡态；结合错误资源的教学情境、学习过程，就是使教学方法、学习方法、时间、空间、资源都处于开放状态；结合错误的修正及相关知识的拓展，渗透多种方法、技能，它们的非线性组合，有利于激发学生的创新思维；通过对错误的讨论、鉴别、深化，使学生构建一个概括、清晰、稳定的认知结构，有利于产生认知涨落导致有序，激发批判性思维、创造性思维。三、研究实践（一）选定对象课题组选定两个班分别作为实验班和对照班，在课题实施前，这两个班平均成绩，课堂表现，作业情况均表现相当。（二）变量控制课题开始实施后，两班的作业量、作业内容，授课时数、个别辅导答疑时间均相同，任课教师与课题实施前也无任何变化，即仍然分别由两位水平相当的教师分别执教各自原来的班级。所不同的是，对照班仍按原来的教学行为、教学习惯实施教学，学生仍按原先的学习习惯学习，学习行为没有本质的变化。实验班教师通过一系列宣传渗透，改变了学生对待错误的观念，学生的学习行为发生了深刻的变化，同时教师的教学行为也做了相应的改变。具体对比见下表。对象项目实验班对照班教学内容高二学年，高三上学期浙江省教学指导意见规定的教学内容高二学年，高三上学期浙江省教学指导意见规定的教学内容作业内容高二学年，高三上学期教学内容对应的校本作业高二学年，高三上学期教学内容对应的校本作业作业量180（总）180（总）批改次数180（总）180（总）授课时数210（总）210（总）答疑时间120（总）120（总）任课教师教学骨干教学骨干思想观念有比较强烈的错误是宝贵资源的观念，对待错误是经常性关注，深层次关注教师和学生均无并无明确的错误是资源的观念，对待错误也是传统惯常的偶有关注，浅层关注授课方式教师非常注重挖掘错误观念并展示，引导学生积极讨论错误，激发学习的自主性教师非常注重知识的正面讲解，但几乎不在课堂上展示错误，给予学生讨论错误的时间相当的少批改方式除了批出对错，同时分析学生出错原因，并加以记录分析只是批出对错，偶尔关注学生出错原因，几乎没有分析记录个别辅导答疑重点在于探究学生头脑中的错误观念，总是尽可能给学生机会表达他们的观点，将他们的“错误观念”拉出来，然后帮助他们用新观念替代答疑时特别强调正面解答，讲解仔细耐心，但几乎不关注头脑中的错误观念，若有涉及，基本属于被动无意，并无强烈视错误为资源的观念，因而并无主动关注学生头脑中的错误观念具体要求要求实验班学生有错必究，不放过任何一个疑点，对错题务必找到错因，不因找到正确答案而放弃对问题的全面认识要求学生及时订正作业，掌握正确的解答，但无特别强调探究错因（三）实施时间课题实施时间由2007年9月开始，至2009年1月为止。（四）概念界定错误资源主要是指来源于高中学生在学习物理知识的过程中对物理概念、物理规律或物理研究方法不正确或片面的理解而造成的一些结果。表现形式包括学生的书面作业或课堂行为中出现的不正确、不严谨、不规范的问题。这些出现的问题，经过细致的剖析、提炼的过程，可以成为教师难得的教学资源和学生宝贵的学习资源。“错误”资源具有动态性、多样性、针对性、直接性、重复性等特点。来源于学生的错误资源，可分为两类，由于不理解物理概念的确切含义，会导致一些不同而相似的概念混淆而引发错误，称为概念性“错误”资源。由于规律理解有偏差，主要表现为相似规律的混淆或对规律的片面理解，或不分题目具体情景、选用不恰当的规律，或对规律的适用条件和应用范围把握不当，或将有条件的结论，进行无条件的推广而引发的错误称作规律性“错误”资源。学生的课堂表现或作业中所提供的信息，是宝贵的课程资源，我们应该允许它合法地进入课程，特别是进入教学过程，否则，学生就被排斥在课程与教学之外了，他们如何能够成为学习的主人？如何能够感受到学习的意义?同样的道理，如果老师自己的经验、理解、智慧、困惑、问题等不能合法地进入教学过程，他们自身也就被排斥在课程和教学之外了，他们就只能是一个传声筒。这样，教学过程就演变成为一个纯粹的客观学习过程，这个过程除了与考试有关外，与他们的生活、与他们的人生无关。教师的教学工作似乎成了一个纯粹的技术活儿，教师专业发展的重心似乎就是教学技巧。所以，一个有意义的教学过程，除了具有学习客观知识的特点之外，还应该成为师生共同建构知识和人生的生活过程。只有当广大师生的生活、经验、智慧、理解、问题、困惑、情感、态度、价值观等因素能够真实地进入课程、进入教学过程的时候，教师和学生才会真实地感受到教学过程是他们的人生过程，是他们生命的有机组成部分，教学才有可能真正地促进学生的健康成长和健全发展，才有可能不断地提高教师的专业发展水平，才有可能普遍地恢复它应有的生机和活力。（五）错误资源的收集1.通过课堂观察学生表现收集错误课堂是教师与全体学生直接交流的主阵地，是学生获得知识的最重要环节，宽松和谐的课堂氛围下，学生们各抒己见，各种或正确或错误的思想在此碰撞，这是一个收集错误的好时机。【例】有些国家的交管部门为了交通安全，特制定了死亡加速度为5000m/s2（g=10m/s2）这数值警示世人。意思是如果如果行车加速度超过此值，将有生命危险。这么大的加速度，一般车辆是达不到的，但是如果发生交通事故时，将会达到这一数值。试判断：两辆摩托车以54km/h的速度相向而撞，碰撞时间为0.0015秒，驾驶员是否有生命危险？ 经过各自独立思考后，课堂上很快形成两种不同意见。观点一：初54km/h换算为15m/s，相对速度为30/s，V的大小为30m/s，利用a=V/t得出a=20000m/s2，大于500g,有危险；观点二：两辆车的末速度为0，可知V的大小为15m/s，利用a=V/t得出a=10000m/s2，大于500g,有危险；部分学生皱眉不语。接着展开讨论。有学生支持观点一，反对观点二：“相撞是两辆车的共同行为，应该用相对速度带入运算”也有学生支持观点二，反对观点一：“如果利用两车之间的相对速度的话，算出来的加速度怎么会是一辆车的？” 经过教师点拨，得出研究运动先要确定研究对象，再选择合适的参考系，选择其中的一辆车为研究对象，以地面为参考系，可知观点二是正确的。2.通过作业批改，收集错误作业批改是教师与学生书面交流的最重要的通道，从卷面可以了解许多信息。同样的错误结果可能由不同的原因和过程引起。与一般批改不同，我们不仅要采集学生出现的错误更要采集出错深层原因，以便找到相应的教学策略，帮助学生有效学习。教师所做的工作具体步骤如下：FG对各题进行错误率统计，找准问题对错误率较高的题，研究学生的解题过程，记录错因针对错因，深究学生为什么会出错，思考出错的思维背景GFF1F2 fFN【例】如图所示，用跟水平方向成角的推力F推重量为G的木块沿天花板向右运动，木块和天花板间的动摩擦因数为，求木块的加速度大小。 作业批改后统计，此题的错误率高达48%。表面原因是，学生想当然认为正压力等于物体的重力，所以f =G，接着得出a=(Fcos-G)/m的错误结果。正确的解答是，画出规范的受力分析图，由竖直方向合力为零可得FN=Fsin-G，因此有：f =(Fsin-G)，a=(cos-sin)F/+g。本题出错的浅层原因是摩擦力求解错误，而摩擦力的求解错误是因为正压力的求解错误引起的，深层原因是正压力等于重力的观念符合生活中的经验，属于前物理观念，再加上初中时接触了大量压力等于重力的物理情境，以至于“压力等于重力”的观念如此深刻，仿佛已经溶进学生的血液，要想不出错是很困难的。另一深层原因为没有形成良好的物理解题习惯，想不到画规范的受力分析图帮助解决问题。同样地，研究学生在学习过程中的错误，学生自己也要采集他们在学习过程中所产生的错误。学生对自身错误资源的收集利用，是最适合自身的学习反思，这时应建立专门的错题集，具体步骤如下：（1）学生自己先收集批改后的练习的解答过程中的错误；（2）进行错误归因；（3）寻求正确解答，要求书写规范，逻辑严密；这种方法可以帮助学生逐步学会自己分析问题、解决问题，学生在分析的过程中已经对问题进行了更深层的思考，可以自己解决一些较简单的问题。3.与个别学生直接交谈，收集错误主要在个别辅导时间段与学生直接交谈。这种途径可以较好地解决第一种方法中的一些不足：（1）在第2种方法中，容易受到习题的限制，大大影响了学生所反应问题的覆盖面，在老师与学生的交谈中可以涉及各种问题，了解学生的各种错误；（2）第2种方法也不能反应学生对问题思考过程中的具体细节，这样会影响教师对学生中存在问题的认识。有些学生不能认识自己的错误，通过交谈老师可以帮助他找到具体的错误所在。在跟学生交谈的过程中还可以给学生一些学习心理上的辅导，达到事半功倍的效果。【例】如图11所示，在光滑水平面上有一质量m1=20kg的小车A，通过不可伸长的轻绳与质量为m2=25kg的拖车B相连，质量为m3=15kg的物体C放在拖车的平板上，与板间摩擦系数为0.2，开始拖车静止，绳未拉紧，当小车以v0=3m/s的速度向右运动时，求BCA图11 三者以共同速度运动时的速度大小； 物体C在B车上移过的距离。学生的解答过程是这样的。 得， 算到这里他说已经算好了，教师以为他是在审题上出了错误，算成了“C相对地面的位移”，于是教师提醒，题意是要求计算“C在B车上移过的距离”。于是他马上觉得自己错了，又重新做了起来，写了利用动能定理得：得，写到这里他用很惊奇的眼光看着教师说“没错啊？”。到这时教师就明白他是对规律的理解上存在错误，即这两个公式所要求对应的研究对象的力、加速度、速度、位移都应该对应的是同一个参照系。C物体受到的力、速度都是相对地面的，所以得到的位移也应该是相对地面的。通过实时的观察和交流可以得到更为正确的信息，这位同学不是审题出错而是概念性错误。（六）错误的根源分析1.学生的认知结构不清晰或不合理造成的障碍认知心理学家认为：学生学习物理的过程是头脑中原有的知识结构与新知识相互作用的过程。若学生头脑中原有的知识结构不合理或存在具体的错误，新知识与之融合便会出现障碍。正如下面这则故事中的小鱼。有一条鱼，它很想了解陆地上发生的事，却因为只能在水中呼吸而无法实现。它与一个小蝌蚪交上了朋友。在小蝌蚪长成青蛙之后，便跳到陆地上。几周后青蛙回到池塘，向鱼汇报他所看到的。青蛙描述了陆地上的各种东西：鸟、牛、人。鱼根据青蛙说的做出想象，对每一样东西的描述所作的图画表征：每一样东西都带有鱼的形状，只是根据青蛙的描述稍作调整人被想象为用鱼尾巴走路的鱼、鸟是长着翅膀的鱼、奶牛是长着乳房的鱼。”学生学习物理过程中容易出现的学习障碍主要表现在：（1）先入为主，即错误的前物理观念在起作用CABF图1例如，日常生活中某物体放在地上，推一推就动、不推就不动，很容易使学生认为力是维持物体运动的原因。诸如“物体在水平地面上向前滑行过程中必受一个冲力的作用，因为没有这个冲力物体就不会向前运动”的错误就属此类。【例】 F是作用在B上沿水平方向的力，物体A和B以相同的速度做匀速直线运动，由此可知，A、B间的动摩擦因素1和B、C间的动摩擦因素2可能是（ ）A.1=0, 2=0 B.1=0, 20 C.10, 2=0 D.10, 20此题容易漏选B项。这是因为没有搞清力和运动的关系。错误的前物理观念为“A物体向右运动，必定受到向右的外力（摩擦力），1必不会为零”。背后的更深层次的错误观念为“运动需要力来维持”。此题正确解答为BD。（2）新知识与有关的旧知识有“矛盾”，因而产生认识上的困难例如在纯电阻电路中，U=IR成立，这在学生头脑中已根深蒂固。但在非纯电阻电路中，欧姆定律并不适用，学习LC回路时许多学生出现了接受知识的困难。LC-+图2【例】 如图2的LC振荡电路，此时线圈中的电流是减小的，则（ ）A.此时电容器两极板间的电压是增大的B.此时电流的方向是由线圈的下端流向上端C.此时线圈L两端电压是减小的D.此时电场能是减小的此题极易错选C。学生总认为根据欧姆定律，电流减小时电压必定减小。正确的答案应是A。（3）新知识与原有的旧知识区分不甚精确，产生认识上的错误如一对相互作用力与一对平衡力是有区别的。一对相互作用力的特点是大小相等，方向相反，作用在不同的两个物体上，而一对平衡力的特点是大小相等，方向相反，作用在同一个物体上。一对相互作用力与一对相互作用力做功也存在类似情形，一对相互作用力虽然大小相等、方向相反，但一对相互作用力做功的情形并非一定大小相等，符号相反。物理概念和规律既有既有相互联系又有相互区别。主要反映在相邻、相近物理概念间的干扰，概念对物理规律的干扰等。学生形成物理概念和掌握物理规律之间存在着不可分割的、辨证的联系。形成物理概念是掌握物理规律的基础，概念不清就无法掌握规律，而掌握规律可以使我们从运动变化中，从物理对象与物理现象的联系中进一步深入地理解物理概念。例如，功和能之间有很紧密的联系，功是能转化的量度，一种力的功总是和一种能的变化相关联，但功和能是两个完全不同的概念，功是过程量，能是状态量，功虽然可以量度能的变化，但并不会转化为能，能量只能从一种形式转化为另外的形式。某个力做功转化为某种能这样错误的观念在学生头脑中经常存在。又如爱因斯坦质能方程中质量的变化可以量度能量的变化，但质量本身并不会转化成能量也是类似的道理。（4）学生头脑中原有的认知结构没有相应的观念，不能同化新知识在学习量子论初步和相对论简介时就常会遇到此类困难。例如在学习光的波粒二象性时，当学生观察到光的波动性时，会联想到水波；观察到光的粒子性时又会联想到飞行着的子弹。光既表现出波动性又表现出粒子性，这时就为难了，因为在学生的经验中找不到既是波又是粒子的东西。此时学生不能真正同化新知识，只是死记结论罢了。还有玻尔的原子结构假说中的轨道量子化、能量量子化观点，物质波及不确定关系，时间和空间的相对性等这些知识学生接受起来都是相当困难的。2.学生不恰当的思维方式造成的障碍思维方式标志着人们思维活动的基本特征，是一个由许多方面、不同要素构成的复杂系统。思维方法是思维方式的核心内容和具体体现，构成了思维方式中最实质、最基本的部分。（1）思维定势的影响下面的这则故事很能说明问题：一天，一个聋哑人到商店买钉子，他比划了榔头敲钉子的动作，售货员拿出一把榔头，这个聋哑人摇摇头，示意拿钉子的动作，结果他成功地买到了钉子。请问，如果一个盲人想到商店买剪刀，他该用哪种最简单的方式告诉售货员呢？恐怕大多数人听完这个故事后都会伸出食指和中指做剪刀状吧。这就是思维定势的影响。其实还有更简单的办法，他只要说一声要买把剪刀就可以了。思维定势是人们在思维中普遍存在的一种心理现象。它是指人们按照某种固定的思路和模式去考虑问题，表现为思维的倾向性和专注性。积极的思维定势可以把人们头脑中已有的思维模式恰当地运用到新的物理情景中去，用以学习和理解新的物理知识、解决新的物理问题。消极的思维定势把自己头脑中已有的习惯了的思维方式不恰当运用到新的物理情景中去，不善于变换思考问题的角度和方法，干扰着学生对新物理概念和规律的理解和掌握。同时还影响着学生面对实际问题不善于比较鉴别、分析综合，缺乏想象，缺乏联想，以至不能建立物理模型。NABCPQM图3【例】一块横截面为等腰直角三角形ABC的三棱镜如图3所示。已经用插针法确定了平行于BC面投射于AB面Q点的光线PQ的出射光线MN，发现MN平行于PQ。（1）请在图上准确地画出这支光线在棱镜内部的光路,并标出这支光线AC面上M点的入射角；Ox/maby/mB图4（2）若用量角器测得的大小,则棱镜材料的折射率可用表示为:n=_.题中出现插针法，很多学生会不假思索地连接QM，认为这就是光线在棱镜内部的光路，显然受了学生实验测定玻璃折射率的影响，想当然为之，甚至对自己答案中的不合理已有所察觉但仍不管不顾，可见思维定势的力量之大。事实上此题要先经过BC面的反射再到AC面上。【例】如图4所示，光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线，抛物线的方程是y=x2,下半部处在一个水平方向的匀强磁场中，磁场的上边界是y=a的直线（如图中虚线所示）。一个小金属块（质量为m）从抛物线上y=b(ba)处以速度v沿抛物线下滑。假设抛物线足够长，金属块沿抛物线下滑后产生的焦耳热总量是_.这是一个较难的问题，关键是物体下滑后的物理过程及最后运动状态的分析，每次进磁场或出磁场都会损失一部分机械能，受以往经验的影响，学生会认为最终物体应静止在最低点。仔细分析会发现，当整个金属块都在磁场中运动时并不损耗机械能，物体的最终运动状态并非静止在最低点，而是在两边界之间来回运动。此题答案应为mg(b-a)+mv2/2。又如，关于汽车刹车的运动分析，也会常出现只顾纯理论计算，而忽视实际物理过程的毛病。（2）物理思维方式运用不当物理学科具有一些符合自身特点的思维方式，如发散思维与收敛思维、等效思维与联系思维、临界思维与极限思维、正向思维与逆向思维、发散思维与收敛思维、形象思维与抽象思维等。学生学习中产生的很多错误并非学生对知识没有掌握引起，而是思维方式与具体问题不匹配引起的。d1d2【例】两块木块并排固定在水平面上，一子弹以速度v水平射入，若子弹在木块中做匀减速运动，穿过两木块时速度刚好减小到零，且穿过每块木块所用的时间相等，求两木块的厚度d1:d2之比。此题学生若采用正向思维，则求解比较麻烦；若采用逆向思维，这个运动可以看成，看成反方向的初速度为零匀加速运动，则问题迎刃而解。（七）错误资源的利用1对教师而言，学生中出现的错误是一种宝贵的教学资源（1）教师在课堂上及时展示错误，剖析讨论，适时矫正，深化拓展以下是一段课堂实录。【例题】有一宇宙飞船，以v=10km/s的速度进入分布均匀的宇宙微粒区，飞船每前进s=1km与n=1104个微粒相碰。已知每个微粒的质量m=210-4g。假如微粒与飞船碰撞后附于飞船上，则要保持飞船速度不变，飞船的牵引力应增加多少？展示作业中的错解：Fs=nmv2 得F=100N问：此解法错在哪里？短暂的安静。学生答：“各个微粒的位移并不相同，最小的位移为0，最大的位移为s，所以用最大的位移代入方程运算显然是错误的。”问：“那么式中的位移该如何处理呢？”学生答：“可用等效的方法，由于飞船做匀速运动，该过程可等效为每个微粒的位移均为s，Fs=nmv2, 得 F=200N”（感叹：学生真有创造力！）展示作业中的错解：Mv2+Fs= (M+nm)v2 得F=100N问：“该解法选取的研究对象是哪个物体？列方程的依据是哪个规律？”学生答：“研究对象是飞船与微粒组成的系统；方程的理论依据是能量守恒，即飞船发动机多提供的能量恰好用于系统动能的增加”问：“发生错误的缘由在何处？”答：“飞船多提供的能量并非完全用于动能的增加，还有一部分能量由于碰撞转化为内能，故上式不成立。”展示正确的解答：以附着在飞船上的微粒为研究对象，有Ft=nmv F=200N根据牛顿第三定律，飞船应增加的牵引力大小也是200N。经过这样的讨论，学生对动量定理、动能定理、能量守恒定律的区别，认识非常深刻。拓展：假设某地强风的风速约为v=20m/s，设空气密度为=1.3kg/m3，如果把通过横截面积为s=20m2的风的动能全部转化为电能，则利用上述已知量计算电功率G图5若风到达风车后速率变为零，则风给风车的平均作用力有多大（用字母表示）？（解答略）（2）从学生所犯的错误中吸取精华，作旧题改造【例题】实验室内有一只指针在中间的灵敏电流表G，其刻度盘如图5所示，其一侧的总格数为N，满偏电流、满偏电压、内阻均未知，但估计满偏电流不超过 lmA，内电阻大约不超过 100 ，现要较准确地测定其满偏电流，可用器材如下：GVFCEB图6A.电流表（量程 06 A、内阻 03）B.电压表（量程 3 V，内阻 3K）C.变阻器（总电阻 50）D.电源（电动势3V，内阻不计）E.开关一个、导线若干画出电路图，标明器材代号在所得的若干组数据中，其中一组为电流表G指针偏转了n格，则IG=_。除N，n外，式中其他符号的意义是_.EAGAFC图7分析 要测电流，用安培表与灵敏电流表串联，但安培表的量程太大不适合，此处已知内阻的电压表可作电流表使用。画出电路如图6所示。IG=NU/nRv U为某状态下电压表的示数，Rv为电压表内阻。有学生设计了如图7所示电路：安培表内阻小、量程大，灵敏电流表内阻较大而量程小，故让两者并联，利用电阻与电流成反比间接测得通过灵敏电流表的电流。由于此处灵敏电流表的内阻并非准确知道，故图3所示设计不正确。但仍有它的价值。笔者在此题的基础上改编后得到如下试题：实验室内有一只指针在中间的灵敏电流表G，其刻度盘如图8所示，其一侧的总格数为N，满偏电流、满偏电压、内阻均未知，但估计满偏电流不超过 lmA，内电阻为 100 ，现要较准确地测定其满偏电流，可用器材如下：G图8A.电流表（量程 10mA、内阻 10）B.电压表（量程 15 V，内阻 3K）C.变阻器（总电阻 10）D.定值电阻（R=100）E.电源（电动势1.5V，内阻不计）AGADFCE图9F.开关一个、导线若干画出电路图，标明所选用器材代号（要求电表读数在其量程的1/3以上）在所得的若干组数据中，其中一组为电流表G指针偏转了n格，则IG=_。除N，n外，式中其他符号的意义是_。参考电路：如图9所示。其余略。这可谓是“从学生中来，到学生中去”。2.对学生而言，自身或同学犯的错误是一种宝贵的学习资源（1）发现错误的过程是学习的第一次反思，它有助于学生对物理概念、规律、研究方法的正确理解FAB图10发现错误，并非单纯意义上答案的“对错”，它还应包含以下两层意思：找出具体的错处（可喻为“痛点”）；找出犯错的深层次根源。【例题】如图10所示，在光滑的水平面上并排放着两物体A、B，它们的质量分别为m1和m2，现水平恒力F作用在A上，试求A对B的作用力大小。分析：在学生的头脑中，受前物理观念的影响，总认为力是可以传递的，A对B的作用力大小也为F。这个结论显然是错误的。犯错的深层次根源在哪里？以AB整体为研究对象，得a=F/(m1 +m2)，以A为研究对象，设B对A的作用力为FN，有：FFN=m1a，FN=Fm1a，FN=Fm1 F/(m1 +m2)。从上式可以看出，只有当m1=0时，才有FN=F。这就是所谓“力的传递”，它是有相当严格的限制的（即必须有m1=0）。在许多很常规的物理情景中，通过轻绳或轻杆对物体施加力的作用时，作用在轻绳或轻杆上的外力即等于作用在物体上的力的大小，也正是忽略了轻绳或轻杆的质量的结果。经过这样深层次的分析，学生才能真正体会到在本质上力不可传递的道理。（2）改正错误是学习的第二次反思，它有助于学生对物理概念、规律、研究方法的触类旁通，举一反三前者若喻为“找准痛点”，则此处可喻为“对痛施针”。改正错误也并非是简单写上正确解答，更应以彻底解决问题为目的。寻求一到两个情景相似又不同的问题再次练习巩固，这样解决一题等同于解决了一类问题。（3）收集错误资源，归类整理、拓展变化是学习的第三次反思，它有助于学生学习能力的全面提高学习过程中已经出现过的错误，由于思维定势的影响，通常一次并不能解决问题，这时就需要收集错误资源，归类整理、拓展变化。收集、归类、整理错误应做到“六有”有原题，有原错解，有错因，有正解，有拓展变化，有犯错日期，这样整理的过程也是进一步巩固提高的过程，最终实现“从错误中来，到正确中去”，迅速提升全面物理学习能力。（4） 交流错误资源，学习小组成员共享。个体完成的各项成果用于共享，则不仅仅是个人受益，把学习小组成员的合作交流成果推向全班，这是学生们自己提出的建议，他们还把错误即资源的观点延伸至其它学科学习。各组轮流每周出一期“鉴宝专刊”，包含一周内各科学习中所犯的错误，与校本作业相对应，称之为“班本作业”。事实证明，“班本作业”对查找问题，提高学习效率极为有效，深受学生们的喜爱。3.“错误资源”的有效教学策略（1）宽容错误，重视错误从发展的角度来说，犯错误是学生特有的“权利”，可以说，学生是在错误中成长起来的。教师是人，教材也是人编的，犯错是可以理解的。正是有了错误，教师才会变得更成熟、更有经验，教材才会更完善。当然对待学生的错，我们不能坐视不理、越俎代庖，甚至横加指责。对于教师的错，绝不能“这个问题老师一时也弄不清，课后老师研究一下再告诉同学们”搪塞了事。对于教材中错误，更不能认为“教材不可能错，要以教材为准”。我们应树立“错误是一种资源”的理念，好好利用，让错误成为实现新课程目标的宝贵资源。（2）显化错误，利用错误错误是在教学过程中动态生成的，作为珍贵的教学资源，是可遇不可求的，也是稍纵即逝的。教师要敏于捕捉学生认知过程中的错误，使它成为教学的新契机。学情即课程，专家指出：“真正的教育技巧和艺术就在于，一旦有必要，教师就能随时改变课时计划。”教师要及时呈现错误，引起学生有意注意，但不必急于用教师的思想去“同化”学生，而是站在学生的立场去顺应他们的认识，在交流中剖析错误思想的来龙去脉，寻找错误背后隐含的教育价值，引领学生从错中求知，从错中探究。（3）总结错误，积累错误要说发现错误是学生第一次反思的结果，改正错误是学生的第二次反思，那么总结错误，整理错误以至深化拓展便是学生的第三反思。认知过程中的错误，通常不能一次得以解决。因此，要指导学生收集错误，归类整理，形成资源，也就是让学生建立“错题集”。这既是学生积累学习经验和学习资料的宝库，又是教师改进教学，探索规律，研究学生的重要依据，更是提高教学质量的有效措施。在错题的旁边注上完整的分析过程，主要有四个部分：为什么错了？分析原因；应该怎样做？标明解题的正确方法及依据原理；有无其它方法？哪种方法更好？对比归纳，思维求异；能否变通一下？一题多变，思维发散。“学而时习之,不亦说乎?”，经常翻看错题集,不仅能让学生明确错误产生的原因，以后不再犯同样的错误，也可以帮助学生从对错误的多次反思中，提高自己对错误的判别能力，尽可能做到少错，甚至不错。（八）测量结果1.问卷调查本次调查的范围为实验班和对照班的同学，调查时间为2008年12月，共发放问卷90份。实验班收回有效问卷45份，对照班收回有效问卷45份（以下表格中的前一个数据表示实验班人数，后一位数字表示对照班人数）。人数题号ABC1（作业错误率）产生错误几率14/1026/305/52（课堂错误率）39/426/3两班作业中的犯错统计，错误率在20%到40%之间的学生分别为26人和30人占全班人数比例分别为57.8%和67.7%；大多数课上都会犯错的同学实验班、对照班人数分别为39人和42人，占全班比例分别为86.7%和93.3%。以上数据表明，大多数学生作业中出错是很常见的现象，大多数学生在大多数课堂上都会出错，可以说，错误始终伴随着学习，是学习的必然产物。题号人数ABCDE3（规律出错点）易错点11/1213/1513/106/52/34（概念出错点）7/615/1512/107/94/5规律和概念的学习是难点，从表中数据可以看出，除审题外，物理规律的选取，把物理规律等同于数学公式引起的错误，实验班和对照班分别为26人和25人，占全班比例分别为57.8%、55.6%，概念