中學生物理學習過程中產(chǎn)生錯誤的心理分析

一、對于物理概念與規(guī)律不能全面、正確地理解

1.沒有深入理解概念的物理意義，而僅僅從字面上去理解，以致出現(xiàn)錯誤。例如，失重的概念，課本上是這樣介紹的:當物體存在向下的加速度時，它對支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?小于物體的重量的現(xiàn)象，叫做失重現(xiàn)象。但學生在理解時，往往將失重、完全失重錯誤理解為重力減小或不受重力的作用。他們沒有認識到失重是指物體對支撐物的壓力或?qū)覓煳锏睦π∮谖矬w所受的重力;處于完全失重狀態(tài)的物體所受重力全部用以產(chǎn)生加速度，致使物體對支撐物的壓力和對懸掛物的拉力等于零。

2.不能準確區(qū)分相近的物理量。盡管多數(shù)學生能背出物理概念的定義，但是不能正確運用這些定義。一旦接觸到具體問題就受相近、易混的物理概念、物理量的干擾。這反映出他們對物理概念的理解不深刻、不全面。例如有部分學生在皮帶傳動裝置中不能比較各點線速度或角速度的大小;還有部分學生在解決船過河的最短時間和最小位移時，由于不能正確識別合運動和分運動而出現(xiàn)錯誤。

3.忽視或誤解物理規(guī)律的適用條件。在解答將一個物體放在地球球心，它的重量將為多大的選擇題時，高達40%的學生沒有得出重量為零的正確答案;其中15%的學生沒有掌握萬有引力定律的運用條件是質(zhì)點，得出了重量為無窮大的荒謬結(jié)論。

二、分析實際問題的基本觀點模糊

中學生在運用物理規(guī)律解決實際問題時，常常表現(xiàn)為不能清晰地分析圖景，抓不住問題的關(guān)鍵。從心理上進行分析，主要是學生頭腦中缺乏形象圖式(圖式是皮亞杰理論中的一個特別重要的概念。圖式是一個有組織的、可重復的行為思維模式。形象圖式是一些信息單位的表象)，因而，不能很好地進行形象思維。有以下表現(xiàn):

1.片面分析問題，只見局部不顧整體。例如，學生們往往抓住物體的受力情況和初始條件中的一個因素去判斷物體的運動形式;他們不能從大小、方向上全面理解速度、力等矢量的特征。

2.憑自己的主觀想象，缺乏通過論證推理得出結(jié)論的思維習慣。

3.死記硬背物理公式和某些結(jié)論，對具體問題不會具體分析。

4.沒有掌握處理有些問題的基本觀點和方法。例如，解答運動的合成和分解的問題，抓住合運動與分運動的等時性是一個關(guān)鍵，但是有的學生沒有掌握這一基本思想，未能正確解出船的航向應與水流方向成多大角度時，船過河的時間為最短。

三、對研究對象及其物理過程不能正確地建立物理模型

從皮亞杰心理圖式理論來進行分析，中學生在運用物理規(guī)律解決問題時，由于頭腦中的執(zhí)行圖式(執(zhí)行圖式是為解決各種各樣問題或任務時所形成的總策略，它支配著主體的動作圖式、形象圖式和運算圖式，并使各圖式產(chǎn)生相互作用。)不夠完善，不能夠正確分析物理過程、建立物理模型來解決問題，所以往往發(fā)生以下幾個方面的錯誤。

1.對物體受力情況和運動情況的判斷發(fā)生錯誤。例如，質(zhì)量為m的木塊沿半球形的光滑碗邊滑下，讓學生判斷木塊在下滑過程中加速度和力的一些說法是否正確。有一半的學生認為木塊的加速度方向始終指向球心;有三分之一的學生認定它所受的合力數(shù)值不斷改變，但方向始終指向球心。究其原因:①把木塊的運動誤判為勻速圓周運動;②沒有從受力分析出發(fā)判斷木塊受重力和碗的彈力作用，其加速度的方向始終應與合外力方向一致，錯以為無論勻速圓周運動還是變速圓周運動，其加速度方向多指向圓心。

2.不能通過對題意的分析建立起清晰的物理圖景。例如，在討論由于地球自轉(zhuǎn)，靜止在地面上的物體的向心加速度的大小和方向時，有不少學生因為頭腦中沒有對物體作圓周運動形成清晰的圖景，也不能通過畫示意圖來幫助自己分析，所以不能正確判斷物體作圓錐運動的平面，確定圓周運動的圓心。有一半的學生斷定向心加速度的大小隨緯度的增加而減小是錯誤的說法;有三分之一的學生認為向心加速度的大小隨高度增加而減小;還有三分之一的學生判斷向心加速度的方向總是指向圓心。

3.缺乏分析、綜合能力。中學生往往缺乏分析綜合能力，這與我們的物理教學有很大關(guān)系，中學生的年齡特點、認知結(jié)構(gòu)、思維能力決定他們對物理概念、定律的來源、建立過程及其意義還不可能深入了解的情況下，就要應用它們來解決實際問題，增加了學生學習的難度。這種狀況必然出現(xiàn)死記公式、亂套公式的現(xiàn)象，當然就更談不上有很好的分析、綜合能力。

四、基本技能差，基本法則不熟練

從認知結(jié)構(gòu)上來分析，由于中學生的認知能力比較弱，頭腦中運算圖式不完善，因而在物理學習時出現(xiàn)一些錯誤。圖式作為一種主動的計算裝置，這種計算不是一種單純數(shù)學計算，同時還要求與物理問題結(jié)合起來，它不僅要對輸入認識主體頭腦中的信息進行選擇、裁剪和抽象，而且還要對信息進行整理、組織和建構(gòu)。

1.數(shù)學運算能力差。如已知兩顆繞地球作勻速圓周運動的人造衛(wèi)星質(zhì)量之比m1∶m2=1∶2，軌道半徑之比r1∶r2=3∶1，求它們的角速度之比ω1∶ω2，線速度之比v1∶v2，向心加速度之比a1∶a2。這個填空題的錯誤率比較高。錯誤的原因主要是運算中少寫平方、開方或比例搞反等。

2.基本規(guī)則掌握不好。如用未知量表示未知量作為答案。有一道選擇題:物體從某一高度以初速度v0作平拋運動，不計空氣阻力，若落地時速度為v1，物體作平拋運動的飛行時間是多少?就有五分之一學生選t= ;四分之一學生選t= 。即高達40%的學生用未知量x、h表示待求量t。

五、受定勢思維影響與缺乏推理能力

定勢是由先前的活動而造成的一種對活動的特殊的心理準備狀態(tài)，或活動的傾向性。在環(huán)境不變的條件下，定勢使人能夠應用已掌握的方法迅速解決問題，而在情境發(fā)生變化時，它則會妨礙人采取新的方法。從認知心理學角度來看，學生頭腦中的定勢思維，主要是頭腦中的某些圖式占據(jù)支配地位，從而抑制了其他圖式的作用與功能。當外界刺激進入人的大腦后，這樣一組圖式往往首先被激活。由于日常生活中照鏡子所形成的圖式(人離像越遠所看到的像越小)太強大，占據(jù)了統(tǒng)治地位，以至于學生頭腦中此時很難出現(xiàn)其他圖式。在物理教學中，中學生運用物理規(guī)律解決問題時，思維定勢的消極影響常表現(xiàn)在以下幾個方面。

1.學生習慣于單項思維和順向思維，不善于發(fā)散思維和逆向思維。

2.教師傳授知識時對某些方法的偏愛而造成絕對化，也是學生產(chǎn)生定勢思維的重要原因。例如，在岸上有人以不變的速度V0用繩子拉船靠岸，求當繩子與水面的夾角為Q時，小船的速度。

此題若讓學生解答，絕大多數(shù)學生根據(jù)他們以往的經(jīng)驗(定勢思維)，會得出如下結(jié)論:收繩子速度在水平方向上的投影V1就是小船的移動速度，V1=V0cosθ。

學生的解答為什么會出現(xiàn)錯誤?歸根結(jié)底，是因為學生的定勢思維過強，發(fā)散性思維過弱，他們一見到一個矢量三角形就把斜邊往直角邊上投影，而毫不考慮題目的具體條件。

3.受日常生活經(jīng)驗影響所形成的思維定勢。學生認識事物往往從觀察開始，而長期的經(jīng)驗觀察也往往形成很多對物理問題不正確的思維定勢。有一個典型的物理選擇題目，學生在此選擇題中表現(xiàn)出了日常生活經(jīng)驗定勢思維的強烈影響。

一個人立在平面鏡前，然后慢慢向后退，則:A.他在平面鏡中的像越來越小，像離平面鏡越來越遠。B.他的像越來越大，像離鏡越來越近。C.像的大小不變，但像離人卻越來越遠。D.像的大小不變，像與人的距離也不變。

對于此題，有很多學生選A。問其原因，回答說:“離得越遠就愈小”。因為站在平面鏡前的人直接觀察自己的像確實變小了，這是視角變化所致，但實質(zhì)是定勢思維的作用。

六、生搬硬套物理公式

根據(jù)圖式理論，圖式有等級的。等級低的圖式只能用來解決簡單的問題，而當問題復雜時，就需要有較高級的圖式參與，同時還需要有多個圖式參與才能解決問題。由于中學生頭腦中所建的圖式等級比較低。學生在學習物理規(guī)律時常常表現(xiàn)出思維膚淺性，不能深入地對物理問題進行分析、研究，因而造成在解決問題時出現(xiàn)錯誤。

例如，一輛汽車以V=10米秒的速度在水平路面上直線行駛，司機發(fā)現(xiàn)前方有障礙物后開始剎車，以加速度a=-0.2米秒2作勻減速運動，問剎車后1分鐘內(nèi)汽車前進了多少米?

對于這個問題，學生很容易作如下處理。根據(jù)v=v0t+ at2，把10米秒，t=60秒，a=-0.2米秒2代入公式，得s=240米。

這個結(jié)果是錯誤的，原因是沒有分析物理過程，就生搬硬套公式進行計算。實際上，汽車剎車后不到60秒就停下了。

隨著中學物理教學改革的逐步深入，人們愈來愈認識到，教學改革成敗的關(guān)鍵在于教學目的能否落實到學生身上，要做到這一點，就需要我們認真研究與掌握學生的心理特點與認知心理規(guī)律，能夠有效地指導具體的物理教學過程，診斷學生的學習，加快學生發(fā)展，用創(chuàng)造性的教育教學活動，培育出更多的具有創(chuàng)新能力的學生，為培養(yǎng)更多的創(chuàng)造型人才做出應有的貢獻。

(責任編輯楊子)

注:本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請以PDF格式閱讀原文