中學生學習物理規律的思維障礙分析與對策研究

伍功榮

摘要：學生普遍感到物理難學。而物理規律又是中學物理的核心內容，學生在學習物理規律過程中遇到的思維障礙又得不到及時解決。為了提高物理教學的質量，本文從物理教學的實際出發，對學生在學習物理規律中形成的思維障礙進行了分析，并就教學中如何排除思維障礙提出教學對策。

關鍵詞：中學生；物理規律學習；思維障礙；教學對策

一、問題的提出

心理學家認為思維是人腦對客觀事物間接的和概括的認識過程，是對客觀事物的本質和規律性的反映。而思維能力又是一切能力的核心。在物理規律教學中，運用物理規律知識分析和解決實際問題最重要的心理保證是良好的思維能力。因此，學習物理規律的思維障礙，也是學生在學習物理過程中出現各種困難最主要的心理原因。在物理規律教學中研究學生學習思維障礙的成因與對策，對發展學生的思維能力，提高物理教學質量是十分重要的。因此，本文想從通過對中學生學習物理規律的主要思維障礙進行分析，探討排除思維障礙的教學對策方面做些研究。

二、中學生學習物理規律的主要思維障礙原因分析

理解物理概念，掌握物理規律，是正確解釋物理現象、準確處理物理問題的重要前提，但是要真正做到準確理解概念和掌握物理規律都是比較困難的事，要能夠靈活運用就更難。對學生的思維活動規律和學習行為習慣的觀察和分析不難發現，學生正確掌握物理規律的最主要的思維障礙主要來自于以下三個方面：

1、感性認識不足

“物理物理，見物說理”。這是對物理這門學科特點的高度概括。物理學是一門實驗科學，物理規律是觀察實驗、物理思維和數學推理相結合的產物，通過觀察物理現象獲得的感性認識，不僅是物理思維的材料，也是建立物理規律的條件，更是理解物理規律的基礎，如果沒有足夠的、能夠把有關的物理現象及其之間的聯系鮮明地展示出來的實驗或學生日常生活中所熟悉的、曾經親身感受過的事例作基礎，學生就很難理解物理規律的來龍去脈、物理意義、適用條件等，從而影響對物理規律的掌握和運用。所以，要學好物理，必須讓學生深入生活，讓演示實驗走上講臺，認真做好每一個學生實驗，把動手實驗的機會讓給學生，讓學生見多識廣，讓物理教學返樸歸真。

2、相關知識的干擾

(1)相關知識的干擾表現之一是物理前概念的干擾。學生在學習物理規律之前，從日常生活中已經積累了一定的生活經驗，對一些問題形成了某些概念，稱為物理前概念。在這些物理前概念中，學生在生活中形成的生活觀念有的基本正確，對學習物理知識有積極的促進作用。但有的概念是不正確的，這對物理概念的形成、物理規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，對學生正確理解物理規律往往起著嚴重的干擾作用。例如：在物體慣性問題的認識上，學生總認為運動快的物體慣性大，運動慢的物體慣性小；在運動和力的關系上，常常會認為力是維持物體運動的原因，物體受力才能運動，不受力的物體就不運動；從某種意義上講，學習物理規律就是用反映物理發生、發展、變化規律的科學概念置換頭腦中錯誤的前概念。物理教學的一個重要任務就是用科學的物理規律來轉變頭腦中已經形成的錯誤的前概念。如果這種置換過程難以完成，錯誤的前概念無法消除，則勢必造成學習物理規律的思維障礙。

(2)概念不清是相關知識干擾的又一表現。物理規律反映了物質運動變化各個因素之間的本質聯系，從一定意義上講，物理規律揭示了在一定條件下的某些物理量之間內在的、必然的相互關聯。例如當一束白光通過三棱鏡時，偏折最厲害的是紫光，紅光偏折角最??；而在雙縫干涉中，同樣用一束白光照雙縫，在同一級干涉明條紋中，偏折最厲害(離中央明紋最遠)是什么顏色的光?學生往往回答是紫光；又如：聲波從空氣進入水或鋼鐵中，頻率不變，波速變大，波長變長，而當光從空氣(真空)進入水或玻璃時，學生也常常誤認為是光速度大，波長變長。以上例子中的物理現象雖然十分相似但是形成的物理機理卻是完全不同之間存在著不可分割的辨證的聯系。一方面形成物理概念是掌握物理規律的基礎，概念不清就無法正確理解物理現象，準確處理物理問題；另一方面，掌握物理規律可以使我們從運動變化中、從物理對象與物理現象的聯系中去更進一步深入地理解物理概念。

3、思維定勢的消極影響

所謂思維定勢是指人腦多次受到某種外來信號的刺激作用而形成的一種固定的思維方式。思維定勢往往在分析處理實際問題時起一定的消極作用，同一方法使用次數越多，這種傾向就越強烈，當具體問題的條件稍有改變時，往往跳不出過去的一套框框，使思維誤入歧途。比如在高中講了功的表達式W=Fscosθ后，若問“一個人用大小為F的水平力推一個物體沿半徑為R的圓周走完一周后，推力做了多少功?”許多學生馬上回答做功為零。因為沿圓周運動一周位移為零這一結論已深深扎根于腦海，再聯系功的表達式，因而認定做功必為零。很明顯，他們忽視了F是變力(方向在不斷改變)這一重要因素，從而使思維誤入歧途。在學習物理規律時，積極的思維定勢是指人們把自己頭腦中已有的思維模式和方法恰當地移植到新的物理規律的學習中去，解決新的物理問題。消極的思維定勢是指人們把頭腦中已有的、習慣了的思維方式不恰當地運用到學習新的物理規律中去，不善于改變思考問題的方法，所以常常出現思維錯誤，運算困難或使問題難以解決。積極的思維定勢有利于學生在原有知識的基礎上學習和理解新的物理規律，不斷提高思維水平；但消極的思維定勢卻干擾著學生對新的物理規律的理解和掌握。所以在進行物理規律的教學時，教師一定要注重激活學生的思維，引導學生突破思維定勢的干擾，走出思維的誤區。

三、中學物理規律教學的對策

在分析了中學生學習物理規律的主要思維障礙之后，筆者認為在中學物理規律的教學過程中，應采取如下對策：

1.重視物理實驗教學，提高學生的感性認識

物理學是一門實驗科學，通過觀察物理實驗獲得物理現象，認識物理規律的發生、發展過程，物理實驗的目的是增加對物理問題的感性認識，感性認識是建立物理規律的條件，理解物理規律的基礎，如果沒有足夠的把相關物理現象展示的事例做基礎，學生就很難理解物理規律的來龍去脈、物理意義、適用條件等，必然使學生感到物理規律有如空中樓閣，難于接受，造成學生的思維障礙，例如：我們講解力的合成、光電效應，電磁感應現象時，沒有演示實驗，或演示實驗不認真，誤差太大，揭示不出現象的本質，學生就很難接受，解決的策略是有條件做的演示實驗必須做，能夠讓學生自己做的就讓學生動手做。

2.加強物理概念的教學，深化學生對物理規律的理解

學生對物理規律的理解是建立在掌握相關物理概念的基礎上的，只有掌握相關概念才能深入理解物理規律。例如學生在學習牛頓第二定律之前必須掌握速度、加速度和力的概念，否則就會影響學生對物理規律的掌握。而物理上有許多相近的物理概念，它們既相互聯系又相互區別，具有不同的本質屬性，如速度和加速度、路程和位移、動能和動量、平衡力和相互作用力等，學生往往認識不夠全面，為此，可以使學生明確概念的內涵和外延，有時還可以動用圖像進行區別。如對于速度和加速度，在s-t圖像中斜率表示物體的速度，縱坐標表示物體的位移，在v-t圖像中，斜率表示物體的加速度，縱坐標表示物體的速度，使學生弄清概念的內涵和外延，具體地說，就是引導學生弄清概念的來龍去脈，公式的適用范圍和成立條件，分清物理量的量度式和它的決定因素，了解物理概念與相關概念的區別和聯系，這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。

3.注重物理規律的應用，培養學生發散思維，突破思維定勢

物理規律往往都是在一定的條件下建立或推導出來的，只能在一定的范圍內使用。超越這個范圍，物理規律則不成立，有時甚至會得出錯誤結論。這一點往往易被學生忽視，他們一遇到具體問題，由于定勢思維的作用就亂套亂用物理規律，或盲目外推，得出錯誤結論。因此，在物理規律教學中，要引導學生注意物理規律的適用范圍，培養學生正確利用物理規律解決實際物理問題的能力。如有關力學的物理問題的解決途徑有以下三種：①利用牛頓運動定律；②利用動量定理和動量守恒定律；③動能定理和機械能守恒定律，但是學生在遇到這類問題時，由于習慣思維定勢的作用往往只想到利用牛頓運動定律，從而影響到問題的解決。因此在物理規律教學中可以通過訓練學生一題多解、多題一解，從而達到學生對物理規律的靈活應用，培養學生發散思維，突破思維定勢的目的。

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