中學物理教學三類典型錯誤分析

蔣月月++徐海鵬++葉建柱

在中學物理教學當中，常見的有三類錯誤：一是知識性錯誤，即在物理知識的表述或者物理知識的運用當中出現知識內容方面的錯誤；二是方法性錯誤，即在物理知識的得出過程或者運用當中出現的科學方法方面的錯誤；三是邏輯性錯誤，即在物理知識的表述當中出現邏輯方面的錯誤，表現為物理概念的定義沒有遵循邏輯規則、物理規律，表述不符合邏輯要求。

物理教學錯誤中學在中學物理教學當中，總會不可避免地存在著這樣那樣的錯誤。有的出現在課本上，有的存在于教師的教學之中。常見的有三類：一是知識性錯誤；二是方法性錯誤；三是邏輯性錯誤。下面分別給予簡單的討論。

一、知識性錯誤

所謂知識性錯誤，是指在物理知識的表述或者物理知識的運用當中出現知識內容方面的錯誤。比如，高中物理教材當中關于機械波的內容，就有知識性錯誤。它說：“介質中有正弦波傳播時，介質的質點在做簡諧運動。”[1]實際上，介質中的質點的振動雖然遵循正弦（或余弦）規律，但不是做簡諧運動，而是做受迫振動。所以，介質中質點的振動周期不等于固有周期，而是決定于振源；能量在傳播之中的勢能與動能變化的相位相同，而非簡諧運動那樣勢能與動能相互轉化總機械能守恒……諸多特征表明，介質中各質點不是做簡諧運動，而是做受迫振動。但是這種錯誤的說法并不是個別現象，有些大學物理教材當中也這樣說：“該質元也做簡諧振動”[2]。

知識性錯誤在課本上出現的情況是比較少的，因為課本終究是比較權威的教學資料。知識性錯誤在日常教學當中出現的可能性會大一些，尤其是在新教師的教學當中。比如某高級中學2013~2014學年度高中一年級上學期期中考試物理卷中有如下題目：

下列物理量中屬于矢量的是：

A．速率 B．路程C．加速度D．電流

該題正確答案是C。但是在試卷分析當中指出“速率指速度的大小，故不是矢量；路程是運動軌跡的長度，也不是矢量；電流有方向，但是人為規定的，也不是矢量。”[3]這里就有問題，好像方向是人為規定的量就不是矢量。D選項的電流從題意上理解（因題目當中說：下列物理量中）是指電流強度，電流強度是標量，沒有錯。但是試卷分析把這歸為因電流的方向是人為規定的所以不是矢量，就不對了。因為還有一個物理量叫電流密度，是描述電流強弱與方向的物理量，它的方向也就是電流方向，也是人為規定的，但它是矢量！所以說“電流有方向，但是人為規定的，也不是矢量”存在知識性錯誤。

為了避免出現知識性錯誤，教師應該加強物理專業知識的學習，對疑難問題多開展教研活動，促進教師共同發展。

二、方法性錯誤

所謂方法性錯誤，是指在物理知識的得出過程或者運用當中出現的科學方法方面的錯誤。比如，有些老師通過拋體運動得出運動獨立性原理：“運動的獨立性原理是指當物體同時參與多個運動時，這些分運動相互聯系（等時性）又相互獨立（互不干擾），物體的實際運動是這些分運動的合運動，它是分析復雜的曲線運動的一把‘利器”[4]。“在研究平拋運動中，運動獨立性得到充分應用。但運動的獨立性原理絕不是拋體問題的專利，它的應用十分廣泛。”[5]這里就犯了方法性錯誤，是把特殊情況隨便推廣到一般情況。實際上，中學物理中是在不計空氣阻力的情況下，把拋體運動分解成水平方向和豎直方向的兩個分運動，此時這兩個分運動是相互獨立的。當速度較小時空氣阻力與速度大小成正比，這時這兩個分運動仍然是相互獨立的。當速度較大時空氣阻力與速度大小的二次方成正比，這時這兩個分運動就不再是相互獨立的了。所以，“運動獨立性”并非一般原理，而在中學物理教學當中，不少老師把它當作一般原理，這一現象應該得到更正。

方法性錯誤更多地是出現在探究過程當中。探究過程需要模擬科學家進行科學研究的過程，讓學生體會和掌握科學方法，體驗科學探索的樂趣與艱辛，實現科學課程的三維教學目標。單就科學方法而言，探究教學應該按照科學方法的確切含義與要求進行設計，否則只能是形似而神不似了。比如，在科學探究當中，猜想與假設是一種重要的方法，這種方法用于現有知識不足以解釋某種現象時提出假定性說明。但是有的老師卻說：“眾所周知，假設法是科學研究中的重要方法，在中學物理題中，也常常用到假設法。用假設法解題，一般依據題意從某一假設入手，然后運用物理規律得出結論”[6]。顯然，這不是科學探究之中的假設。

為了避免出現方法性錯誤，教師應該加強科學方法論方面的學習。

三、邏輯性錯誤

所謂邏輯性錯誤，是指在物理知識的表述當中出現邏輯方面的錯誤，表現為物理概念的定義沒有遵循邏輯規則、物理規律的表述不符合邏輯要求。這種情況下，往往從物理知識方面來說并沒有什么錯誤，都是從邏輯上來說，不符合邏輯要求。比如，初中物理關于重力勢能是這樣定義的：“物體由于被舉高而具有的能量叫作重力勢能。”[7]這個定義就有定義過窄的錯誤。因為按照這個定義，物體由于被舉高而具有重力勢能，那么物體沒有被舉高呢？它就不具有重力勢能了？而且這又牽涉到什么叫“被舉高”的問題，放在地面上的物體算不算“被舉高”？這樣一來，這個概念的定義項是含糊不清的，這也是邏輯錯誤。也許有人會說：“初中物理概念的定義不要求那么嚴密”。誠然，如果超出學生的接受能力，我們只能退而求其次。但是本節內容要求學生理解“處于同樣高度，物體的質量越大，重力勢能越大；同一物體，高度越高，重力勢能越大”，那么我們不妨給重力勢能下這樣的定義，即“地球上的物體所具有的與質量和高度有關的能量叫作重力勢能”。這樣的定義初中學生是能夠接受的。并且在引出重力勢能的時候，也不要去強調物體被舉高就有了做功的本領，而是要強調物體的高度發生變化時，物體也能做功。這樣，既能夠被學生接受，也符合邏輯要求。

在這里，我們要指出的是，如果在并不嚴謹使用的情況下，“速度”有時是指速率，是可以接受的。但是教科書不應該這樣，教科書應該使用嚴謹定義的概念。當然除此之余，可以作出附加說明，說“日常生活和物理學中說到的“速度”，有時是指速率，要根據上下文判斷”，以便學生在其他場合下不至于無所適從，這是可以理解的。但教科書本身應該保持同一性，尤其是同一章節的上下文之中。這是邏輯思維的基本要求。

還有，比如玻意耳定律，有老師把它表述成：“對于一定質量的氣體，如果其溫度保持不變，則其壓強與體積的乘積就不變”。這樣的表述就是一個充分條件假言命題，那么就只能得到：“對于一定質量的氣體，如果其溫度保持不變，則其壓強與體積的乘積就不變”或者“對于一定質量的氣體，如果壓強與體積的乘積發生變化，那么其溫度也會變化”以及“對于一定質量的氣體，只有其壓強與體積的乘積不變，其溫度才保持不變”，卻得不到“對于一定質量的氣體，如果其壓強與體積的乘積不變，則其溫度保持不變”。所以老師把玻意耳定律表述成“對于一定質量的氣體，如果其溫度保持不變，則其壓強與體積的乘積就不變”是不完整的，應該表述成“對于一定質量的氣體，當且僅當其溫度保持不變，則其壓強與體積的乘積就不變”。這是規律表述的邏輯方面的問題。

為了避免出現邏輯性錯誤，教師應該加強邏輯知識的學習。

參考文獻

[1]人民教育出版社課程教材研究所物理課程教材研究開發中心.高中物理（選修3-4）：27[EB/OL].http：//www.pep.com.cn/gzwl/jszx/

tbjx/kb/dzkb/xx34.html，2013-10-04.

[2] 陳曙光.大學物理學（上冊）.長沙：湖南大學出版社，2010．

[3] 饒建剛.湖北省孝感高級中學2013-2014學年度高中一年級上學期期中考試物理[EB/OL].http：//www.ks5u.com/down/2013-11/25/

1251362.shtml，2013-10-04.

[4] 嚴萬軍.運動的獨立性原理.數理天地（高中版），2004（11）．

[5] 吳社英.運動獨立性原理應用[EB/OL].http：//www.dearedu.com，2013-10-04．

[6] 朱巨天.假設法巧解光學作圖.物理教學，1999，21（6）．

[7] 人民教育出版社課程教材研究所物理課程教材研究開發中心．初中物理（八年級下冊）：67[EB/OL].http：//www.pep.com.cn/czwl/

jszx/tbjx/czwldzkb/dzkb8x/201303/t20130326_1152039.htm，2013-

10-04.

【責任編輯付一靜】