物理学习的思维障碍探源及对策.doc

物理学习的思维障碍探源及对策 人的认知遵循一定的认识规律要研究学生物理学习中的思维障碍到底是怎样产生的这个问题应该把学生这个学习的主体和学习的内容结合起来了解二者之间的相互制约关系首先学生学习物理受自身的心理认识水平和生活经验的制约；其次还受学习内容的概括性、抽象性程度的制约物理知识由物理概念、物理规律、物理实验和物理研究思想方法等组成是人们解决物理问题的基础高中阶段的物理知识具有高度的概括性和抽象性学生学习时若不能真正把握知识的内涵、联系及其区别在运用物理知识进行物理思维时往往会产生一些思维障碍出现各种各样的错误如乱套公式、张冠李戴、思维混乱等现象本文拟就学生在物理学习中经常出现的几种思维障碍的形成原因作以的分析并提出相应的矫正办法一、先入为主的生活观念形成的思维障碍物理学的研究对象是自然界中的客观物体及其运动规律学生天天置身于千变万化的物理世界中会自然地获得有关物理方面的感性认识形成一定的生活观念和经验这是学生学习物理知识的前提条件先入的生活观念有的基本正确对学习有积极的促进作用也有的观念是错误的对物理概念的形成、物理规律的正确理解和运用将起一定的消极作用造成一定的学习障碍主要表现有两点：一是妨碍概念理解的全面性、完整性造成对概念的片面理解；二是阻断知识间的内在联系造成知识与应用脱节例如在学习力和运动的关系这部分知识之前许多学生都有这种看法认为静止的物体用力推动它时它才会运动力停止作用时它就会停下来推物体的力越大物体运动的就越快速度就越大实际上这种生活中形成的观念是片面的结论是错误的而等学生学完了力和运动的这部分知识之后才对此有了正确的认识既受力的物体受的力大加速度大但速度不一定大反之速度大力不一定大但是仍有一部分学生因为受原有错误的生活观念和经验的干扰和影响运用物理概念和规律的思维判断被阻断不能联系所学的知识想当然、习惯性的按错误的生活观念进行判断所以妨碍了物理概念的建立和巩固同时原有的错误观念和经验还有一大特点就是比较顽固、不是一朝一夕就能改正比如学过牛顿第二定律的应用之后学生已经知道物体间的相互作用力跟加速度即物体的状态有关系的提出了超重和失重两个现象并给出了分析这两个现象的方法但一遇到稍有变化的超重和失重问题时有些学生受先前的观念支配仍按原来的想法判断认为绳对物体的拉力就等于物体的重力水平面对物体的支持力等于物体的重力等总之先入为主的生活观念、错误经验往往驱使学生作出想当然地错误判断阻碍学生对物理知识的掌握要克服和纠正这类错误观念可采取如下几个做法：一是讲解概念时应展开充分的分析、讨论让学生弄清概念的来龙去脉明确概念的形成过程以达到对概念内涵的准确理解和掌握二是加强知识训练环节反复矫正反复巩固加深理解三是用一些生动的物理实验或物理现象给学生以更强烈地刺激形成鲜明的对比说明原有观念的错误所在使原有观念发生动摇直至清除二、相近物理概念混淆形成的障碍物理上有许多相近的物理概念它们既相互联系又相互区别具有不同的本质属性有的学生对它们的物理意义理解不透区分不清加上头脑中没有完整的物理情境容易将它们之间的关系简单化要么同时变大要么同时变小如表示物理量大小及表示它变化快慢的两个量学生就容易混淆以速度和加速度为例来说二者都是描述物理运动的物理量速度表示物体运动的快慢而加速度则是表示速度变化的快慢有的学生认为物体的加速度大速度就大加速度变大时速度就随之也变大要克服这种思维障碍可以抓住两个概念的差异从不同的角度突出这种差异进行区别一是可以通过列举具体的典型例子加以纠正使概念深化找出两者之间的内在联系和区别如在物体的振动过程中物体向平衡位置运动的过程中加速度是变小的直至为零速度是变大的；而离开平衡位置的过程中加速度是变大的速度反而是变小的直至为零为了特别强调加速度和速度这两个大小的差别和变化的不一致性再让学生分别说明始末位置它们的大小学生通过这一物理情境就可以具体地理解这两个量的区别避免混淆二是可以运用图象进行区别说明在vt图象中斜率表示物体的加速度纵坐标表示物体的速度等等三、类比不当形成的思维障碍类比是一种重要的推理方式是人们认识新事物或有所新发现的重要思维方式但类比不是一种严密的推理类比推理的结果是否正确还需要经过实践的检验学生在学习物理的过程中正确恰当地运用类比可以帮助学生掌握所学的知识如可以把原子中电子绕核的圆周运动与人造卫星绕地球的圆周运动进行类比它们遵守相同的向心力方程解题的方法也相似只是应用的具体知识不同这样的学习既可以加强知识之间的联系深化对知识的理解也能提高学习的效率促进思维方式的发展同时也要让学生认识到有时类比不当反而会造成学习知识的思维障碍如机械波和光波在介质中的传播速度大小的决定因素是不相同的这两者就不可作类比联想否则就会作出错误的结论振动图象和波的图象是非常相近的两个图象形同意不同差别只在于横轴表示的物理量不同只因这一差别使两个图象的物理内容、物理意义完全不同它们的意义可用一个形象的例子来比喻就象正在演出的舞蹈节目振动图象所表示的就是每一个演员的规定动作而波的图象所表示出来的就是整个群体所呈现的优美的造型但学生往往把二者等同起来画波的图象的变化按振动图象的画法延伸补画就象是拿一个演员表演当成了整体舞蹈造型但由于整体造型跟单个演员的表演是两码事整体造型是由个体演员的表演组合出来的因此振动图象随时间的变化和波的图象随时间的变化的画法是不具有可类比性的学生如果忽略了这一点就会形成思维上的障碍思维的结果就是错误的我认为克服这种思维障碍的有效办法就是抓住两个现象之间的突出差别分析其差异找出类比不具备的前提条件才能消除这种思维障碍培养学生良好的类比思维方法四、物理公式数学化形成的思维障碍数学是学习和研究物理学的重要工具运用数学工具解决物理问题的能力是中学物理教学大纲和高考说明中要求的一项重要能力在教学中我们往往发现学生在运用数学知识解决物理问题的过程中经常撇开公式的物理意义忘记公式所表达的物理现象之间的因果关系因而造成了运用公式分析物理问题的思维偏差如场强公式E=F/q左端代表一物理事实而右边仅代表一种定义的方法测定方法并不存在E正比于F或反比于q的问题克服这种思维偏差的主要措施一是要强调公式的物理意义理解公式所描述的物理现象、物理实事之间的因果关系、决定关系二是要明确公式的来龙去脉增强公式的物理色彩突出对问题的物理意义的分析防止单纯数学公式的教学法减少纯公式数值代入计算的训练让学生善于运用数学知识、数学方法描述物理问题真正建立起物理上的数量关系增强运用数学知识的意识提高运用数学工具的能力五、概念内涵和外延的模糊形成的思维障碍任何一个物理概念都是内涵和外延的统一我们通常所说的使学生掌握物理概念一方面指的是要理解物理概念的内涵同时也要求明确其外延所谓外延即概念所涉及的范围和条件公式的适用范围和成立条件教学实践告诉我们使学生弄清概念的外延是深化对概念的理解、正确运用物理概念解决实际问题的前提条件但由于概念的外延指的是适用该概念的一切有关事物因此学生在理解或实际运用概念时有时会不自觉地缩小或扩大概念的外延因而造成错误的结果缩小概念外延主要表现为忽视了同一概念所包含的物理图景的多样性以较熟悉的个别的图景代替图景的全部如对在竖直方向上运动处于超重状态的物体学生只考虑其向上加速的情况忽视了向下减速的情况等等发生这一错误的原因一方面由于学生头脑中的物理情景建立的不全面同时也暴露出学生思维缺乏周密性相反也有无意识地扩大外延的情况如摩擦力的方向总是阻碍物体间的相对运动而学生有时就扩大为总是阻碍物体的运动有的学生因忽视匀变速直线运动的平均速度公式的适用范围用它来分析其它非匀变速运动的问题为了克服这种思维障碍在教学中必须把基本概念的物理意义讲清楚讲清公式的适用范围配合练习加强运用在运用中进行检查深化理解逐步达到正确掌握基本知识的目标六、思维定势干扰形成的思维障碍学生运用掌握的知识形成了一套切实有效的分析解决问题的推理方式和方法变成了学生的一种能力一定的思维模式这种现象叫思维定势但这种现象具有双重性既有积极的作用又有消极的作用从正面说思维定势的形成表明学生不仅掌握了知识并且也形成了一定的思维推理能力；从反面说这种思维定势对分析解决能力的发展和提高也具有一定的阻碍作用这种现象在教学中是很常见的比如在物理中常用的正负号它可用来表示矢量的方向不表示矢量的大小；也可用来表示标量的正负如温度的高低功的正负能量的正负电势的高低；也可用来表示物体的性质如透镜的性质电荷的性质等等而学生有时片面理解为表方向忘记有的表示性质有的表示大小再如学生学完高中力学后解决动力学问题的方法主要有三种一是运用牛顿运动定律和运动学公式用来分析简单的匀变速运动的问题；二是动量的观点运用动量定理和动量守恒定律这是一种普遍的规律；三是运用功能观点运用动能定理和能量守恒定律也是一种普遍的规律虽然后两种规律学生能够达到的知识水平有限但在教学大纲和高考说明的范围内对一些典型问题的分析上仍然可以暴露出学生思维上的障碍和惯性事实上有许多典型的问题是应该用后两种观点容易解决的学生仍往往用运动学公式和牛顿运动定律来分析这就说明这种方法对动量和功能原理的知识的理解和提高产生了阻碍作用还有带电粒子在电场中的运动分析中首先要分析粒子的受力情况对重力是否要考虑应根据状态判断但学生往往直接将重力分析进去使问题不能得到解决要克服这种思维定势应该注意运用典型的事例加强练习增强训练的新颖性增强题目的灵活性重在提高具体问题具体分析的能力切实加强审题能力的培养使学生形成正确的分析习惯和方法克服想当然的按头脑中的思维套路来解题的不良习惯总之为了有效克服以上所述的各种思维障碍就必须认真研究学生思维障碍产生的根源采取各种教学手段增强预见性和针对性切实纠正学生思维过程中的错误偏差并且在运用中不断巩固、深化、提高思维能力 人的认知遵循一定的认识规律要研究学生物理学习中的思维障碍到底是怎样产生的这个问题应该把学生这个学习的主体和学习的内容结合起来了解二者之间的相互制约关系首先学生学习物理受自身的心理认识水平和生活经验的制约；其次还受学习内容的概括性、抽象性程度的制约物理知识由物理概念、物理规律、物理实验和物理研究思想方法等组成是人们解决物理问题的基础高中阶段的物理知识具有高度的概括性和抽象性学生学习时若不能真正把握知识的内涵、联系及其区别在运用物理知识进行物理思维时往往会产生一些思维障碍出现各种各样的错误如乱套公式、张冠李戴、思维混乱等现象本文拟就学生在物理学习中经常出现的几种思维障碍的形成原因作以的分析并提出相应的矫正办法一、先入为主的生活观念形成的思维障碍物理学的研究对象是自然界中的客观物体及其运动规律学生天天置身于千变万化的物理世界中会自然地获得有关物理方面的感性认识形成一定的生活观念和经验这是学生学习物理知识的前提条件先入的生活观念有的基本正确对学习有积极的促进作用也有的观念是错误的对物理概念的形成、物理规律的正确理解和运用将起一定的消极作用造成一定的学习障碍主要表现有两点：一是妨碍概念理解的全面性、完整性造成对概念的片面理解；二是阻断知识间的内在联系造成知识与应用脱节例如在学习力和运动的关系这部分知识之前许多学生都有这种看法认为静止的物体用力推动它时它才会运动力停止作用时它就会停下来推物体的力越大物体运动的就越快速度就越大实际上这种生活中形成的观念是片面的结论是错误的而等学生学完了力和运动的这部分知识之后才对此有了正确的认识既受力的物体受的力大加速度大但速度不一定大反之速度大力不一定大但是仍有一部分学生因为受原有错误的生活观念和经验的干扰和影响运用物理概念和规律的思维判断被阻断不能联系所学的知识想当然、习惯性的按错误的生活观念进行判断所以妨碍了物理概念的建立和巩固同时原有的错误观念和经验还有一大特点就是比较顽固、不是一朝一夕就能改正比如学过牛顿第二定律的应用之后学生已经知道物体间的相互作用力跟加速度即物体的状态有关系的提出了超重和失重两个现象并给出了分析这两个现象的方法但一遇到稍有变化的超重和失重问题时有些学生受先前的观念支配仍按原来的想法判断认为绳对物体的拉力就等于物体的重力水平面对物体的支持力等于物体的重力等总之先入为主的生活观念、错误经验往往驱使学生作出想当然地错误判断阻碍学生对物理知识的掌握要克服和纠正这类错误观念可采取如下几个做法：一是讲解概念时应展开充分的分析、讨论让学生弄清概念的来龙去脉明确概念的形成过程以达到对概念内涵的准确理解和掌握二是加强知识训练环节反复矫正反复巩固加深理解三是用一些生动的物理实验或物理现象给学生以更强烈地刺激形成鲜明的对比说明原有观念的错误所在使原有观念发生动摇直至清除二、相近物理概念混淆形成的障碍物理上有许多相近的物理概念它们既相互联系又相互区别具有不同的本质属性有的学生对它们的物理意义理解不透区分不清加上头脑中没有完整的物理情境容易将它们之间的关系简单化要么同时变大要么同时变小如表示物理量大小及表示它变化快慢的两个量学生就容易混淆以速度和加速度为例来说二者都是描述物理运动的物理量速度表示物体运动的快慢而加速度则是表示速度变化的快慢有的学生认为物体的加速度大速度就大加速度变大时速度就随之也变大要克服这种思维障碍可以抓住两个概念的差异从不同的角度突出这种差异进行区别一是可以通过列举具体的典型例子加以纠正使概念深化找出两者之间的内在联系和区别如在物体的振动过程中物体向平衡位置运动的过程中加速度是变小的直至为零速度是变大的；而离开平衡位置的过程中加速度是变大的速度反而是变小的直至为零为了特别强调加速度和速度这两个大小的差别和变化的不一致性再让学生分别说明始末位置它们的大小学生通过这一物理情境就可以具体地理解这两个量的区别避免混淆二是可以运用图象进行区别说明在vt图象中斜率表示物体的加速度纵坐标表示物体的速度等等三、类比不当形成的思维障碍类比是一种重要的推理方式是人们认识新事物或有所新发现的重要思维方式但类比不是一种严密的推理类比推理的结果是否正确还需要经过实践的检验学生在学习物理的过程中正确恰当地运用类比可以帮助学生掌握所学的知识如可以把原子中电子绕核的圆周运动与人造卫星绕地球的圆周运动进行类比它们遵守相同的向心力方程解题的方法也相似只是应用的具体知识不同这样的学习既可以加强知识之间的联系深化对知识的理解也能提高学习的效率促进思维方式的发展同时也要让学生认识到有时类比不当反而会造成学习知识的思维障碍如机械波和光波在介质中的传播速度大小的决定因素是不相同的这两者就不可作类比联想否则就会作出错误的结论振动图象和波的图象是非常相近的两个图象形同意不同差别只在于横轴表示的物理量不同只因这一差别使两个图象的物理内容、物理意义完全不同它们的意义可用一个形象的例子来比喻就象正在演出的舞蹈节目振动图象所表示的就是每一个演员的规定动作而波的图象所表示出来的就是整个群体所呈现的优美的造型但学生往往把二者等同起来画波的图象的变化按振动图象的画法延伸补画就象是拿一个演员表演当成了整体舞蹈造型但由于整体造型跟单个演员的表演是两码事整体造型是由个体演员的表演组合出来的因此振动图象随时间的变化和波的图象随时间的变化的画法是不具有可类比性的学生如果忽略了这一点就会形成思维上的障碍思维的结果就是错误的我认为克服这种思维障碍的有效办法就是抓住两个现象之间的突出差别分析其差异找出类比不具备的前提条件才能消除这种思维障碍培养学生良好的类比思维方法四、物理公式数学化形成的思维障碍数学是学习和研究物理学的重要工具运用数学工具解决物理问题的能力是中学物理教学大纲和高考说明中要求的一项重要能力在教学中我们往往发现学生在运用数学知识解决物理问题的过程中经常撇开公式的物理意义忘记公式所表达的物理现象之间的因果关系因而造成了运用公式分析物理问题的思维偏差如场强公式E=F/q左端代表一物理事实而右边仅代表一种定义的方法测定方法并不存在E正比于F或反比于q的问题克服这种思维偏差的主要措施一是要强调公式的物理意义理解公式所描述的物理现象、物理实事之间的因果关系、决定关系二是要明确公式的来龙去脉增强公式的物理色彩突出对问题的物理意义的分析防止单纯数学公式的教学法减少纯公式数值代入计算的训练让学生善于运用数学知识、数学方法描述物理问题真正建立起物理上的数量关系增强运用数学知识的意识提高运用数学工具的能力五、概念内涵和外延的模糊形成的思维障碍任何一个物理概念都是内涵和外延的统一我们通常所说的使学生掌握物理概念一方面指的是要理解物理概念的内涵同时也要求明确其外延所谓外延即概念所涉及的范围和条件公式的适用范围和成立条件教学实践告诉我们使学生弄清概念的外延是深化对概念的理解、正确运用物理概念解决实际问题的前提条件但由于概念的外延指的是适用该概念的一切有关事物因此学生在理解或实际运用概念时有时会不自觉地缩小或扩大概念的外延因而造成错误的结果缩小概念外延主要表现为忽视了同一概念所包含的物理图景的多样性以较熟悉的个别的图景代替图景的全部如对在竖直方向上运动处于超重状态的物体学生只考虑其向上加速的情况忽视了向下减速的情况等等发生这一错误的原因一方面由于学生头脑中的物理情景建立的不全面同时也暴露出学生思维缺乏周密性相反也有无意识地扩大外延的情况如摩擦力的方向总是阻碍物体间的相对运动而学生有时就扩大为总是阻碍物体的运动有的学生因忽视匀变速直线运动的平均速度公式的适用范围用它来分析其它非匀变速运动的问题为了克服这种思维障碍在教学中必须把基本概念的物理意义讲清楚讲清公式的适用范围配合练习加强运用在运用中进行检查深化理解逐步达到正确掌握基本知识的目标六、思维定势干扰形成的思维