初中科學(xué)解題思維障礙成因分析及對(duì)策研究

吳群芳

摘要：作為初中科學(xué)課程的內(nèi)容之一，力學(xué)一直以來都是初中科學(xué)、物理教學(xué)中的難點(diǎn)和重點(diǎn)、隨著國(guó)家教育改革的逐漸推廣，對(duì)于初中教師的教學(xué)能力有了更高的要求，所以，如何更加深入的挖掘?qū)W生的綜合理解、分析和思維能力，更好的掌握關(guān)于物理力學(xué)的知識(shí)，提高教學(xué)水準(zhǔn)，是當(dāng)前初中教師面臨的難題，鑒于以上因素，本文對(duì)如何提高中學(xué)教師的教學(xué)水平、提高學(xué)生的解題能力這一論點(diǎn)進(jìn)行系統(tǒng)分析與探討。

關(guān)鍵詞：力學(xué)；教學(xué)能力；解題能力；邏輯思維；

在教學(xué)過程中，經(jīng)常會(huì)發(fā)現(xiàn)有一種現(xiàn)象，就是學(xué)生在考慮問題的時(shí)候，經(jīng)常會(huì)發(fā)現(xiàn)自己想不明白，想的不對(duì)，想的不對(duì)自己還不知曉等，這種現(xiàn)象我們稱之為思維障礙，思維障礙主要表現(xiàn)在考慮問題的起始點(diǎn)上不清楚，思維的方向偏離，腦海中思維形象的模糊，邏輯的不合理性，使得思維得不到真正的引導(dǎo)，學(xué)生對(duì)外部信號(hào)的主觀選擇偏離，降低了學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)的激情，降低了學(xué)習(xí)的效率，因此必須讓學(xué)生克服思維障礙，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)熱情，才可以提高物理學(xué)科的課堂教學(xué)質(zhì)量。

一、中學(xué)生形成課堂解題思維障礙的原因分析

（一）對(duì)于生活經(jīng)驗(yàn)的理解力不足

時(shí)間是檢驗(yàn)真理的唯一途徑，生活經(jīng)驗(yàn)中為課堂教學(xué)提供了許多資源。但是中學(xué)生由于閱歷較低，很容易存在直接將生活經(jīng)驗(yàn)照搬到學(xué)習(xí)科學(xué)實(shí)驗(yàn)的過程中，形成了思維偏差，導(dǎo)致了思維方向的錯(cuò)誤，形成了思維障礙，從而加劇了課堂上思維障礙。

例如：在平面運(yùn)動(dòng)的物體是否在運(yùn)動(dòng)過程中受到了力的作用？

錯(cuò)誤的解釋：凡是在運(yùn)動(dòng)中的物體，一定是在受到了力的作用。

錯(cuò)誤原因的分析：學(xué)生在平時(shí)的觀察和學(xué)習(xí)中，對(duì)一些自然現(xiàn)象形成的原因形成了根深蒂固的錯(cuò)誤。如疾風(fēng)知?jiǎng)挪?，沒有疾風(fēng)，小草就不會(huì)運(yùn)動(dòng)，因此在課堂上在對(duì)力學(xué)分析的時(shí)候，就很難理解運(yùn)動(dòng)與力之間的關(guān)系，認(rèn)為物體運(yùn)動(dòng)必須有力的參與，力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因，反而對(duì)牛頓發(fā)明的第一定律，感到很難理解，從而心里上很難接受，產(chǎn)生課堂上解題的思維障礙。

應(yīng)對(duì)方法：采用相反舉例的辦法，從相反的方向進(jìn)行解釋，如果說物體是在力的作用下才會(huì)發(fā)生運(yùn)動(dòng)，那么物體在不受外力的時(shí)候?qū)⒈３朱o止?fàn)顟B(tài)，這與牛頓第一定律“即物體在不受力的作用時(shí)可以保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)”相互矛盾，所以原假設(shè)并不成立[1]。

（二）無法建立三維空間形象或者形象建立錯(cuò)誤帶來的難題

第一、學(xué)生無法構(gòu)建三維空間而導(dǎo)致的思維困難，在思考過程中，不能夠建立起相關(guān)的形象，或者建立起來的形象混沌不清，那么所學(xué)的知識(shí)和力學(xué)的問題形不成相應(yīng)的聯(lián)系，導(dǎo)致思維孤立，思維形成了堵塞，所以面對(duì)題目，便不知從何處下手。

例：如圖所示，A球用一根細(xì)線懸掛在空中，細(xì)線為絕緣材料，如果A球吸收了一部分的熱量，那么A球的機(jī)械能將如何變化

A.會(huì)相應(yīng)的增加 B.會(huì)相應(yīng)的減少

C.機(jī)械能不變 D.不知道怎么變化

錯(cuò)誤答案：A

分析：在思維過程中，無法將機(jī)械能與重心的高低建立相關(guān)聯(lián)系，導(dǎo)致學(xué)生死路不順暢，解題思路堵塞，其錯(cuò)誤思維是如果A球吸收熱量，那么能量肯定會(huì)有所增長(zhǎng)，那么機(jī)械能也會(huì)做相應(yīng)的增長(zhǎng)。所以選A。

正確解題思路：機(jī)械能包含動(dòng)能和勢(shì)能，其中A球不動(dòng)，動(dòng)能為0，A球受熱后膨脹，重心向下，則重力勢(shì)能減少，故而機(jī)械能減少，所以選項(xiàng)B為正確答案。

思路啟示：在做題過程中，通過草圖建立空間思維，從而再進(jìn)一步進(jìn)行分析。

第二、在原有固定的錯(cuò)誤的思維模式的困擾

學(xué)生在答題過程中，思維被大腦中原有的、固定的、錯(cuò)誤的形象所干擾，無法形成或根本形成不了新的思維形象，運(yùn)用舊的形象進(jìn)行分析從而思維方向發(fā)生了偏差，向著反方向進(jìn)行發(fā)展，從而得不到正確的答案。例如：1kg的水裝在了容器里，如果再水面上放一塊2kg的木塊，那么它是否會(huì)漂浮在水面上。錯(cuò)誤答案：不能漂浮。分析原因：受到了阿基米德定律的影響，浸在水中的木塊所受到的浮力等于物體排開液體的重力，浮力等于排水的重力，因?yàn)槟緣K漂浮在水面，故而浮力等于排水重力等于水的重力，從而等于2kg，這盆水裝有1kg的水，重量才10N，故而得出不能漂浮的2kg的木頭這樣的錯(cuò)誤的結(jié)論。

（三）傳統(tǒng)概念帶來的沖突

學(xué)習(xí)是一個(gè)循序漸進(jìn)的過程，就像蓋樓房一樣，需要挖地基奠定房子的基礎(chǔ)，學(xué)習(xí)也是如此，前面所學(xué)的知識(shí)為后面的學(xué)習(xí)帶來了基礎(chǔ)和鋪墊，前期學(xué)習(xí)的知識(shí)，掌握的理論，原理，概念等對(duì)后續(xù)的學(xué)習(xí)起到了積極促進(jìn)的作用，但是如果原有的概念和新學(xué)的概念有所相近是，則很容易混淆，也會(huì)對(duì)新的知識(shí)的理解產(chǎn)生干擾，思維產(chǎn)生偏差，解題的思路就容易被原有的思維帶偏，從而導(dǎo)致錯(cuò)誤的結(jié)論[2]。

例：將小鐵片放在豎直的磁性黑板上，我們松開手后，小鐵片并沒有掉下來，在磁性黑板上處于靜止?fàn)顟B(tài)。出現(xiàn)此情況的主要原因?yàn)椋?）？

A.小鐵片受到了磁性黑板的吸引力 B.小鐵片受到了磁性黑板的靜摩擦力

C.小鐵片對(duì)黑板有吸引力 D.小鐵片受到了磁性黑板的滑動(dòng)摩擦力

錯(cuò)誤答案：A

分析原因：在傳統(tǒng)概念及慣性思維的雙重沖擊下，很多學(xué)生都會(huì)選擇使得多數(shù)同學(xué)選擇答案A，理所當(dāng)然認(rèn)為是黑板這個(gè)磁體有磁性，所以把小鐵片吸住。

正確解題思路：通過畫草圖我們對(duì)小鐵片進(jìn)行受力分析，發(fā)現(xiàn)磁性黑板對(duì)小鐵片的支持力、吸引力均作用在垂直于黑板的方向。也正因?yàn)槿绱?，其與重力之間是不會(huì)產(chǎn)生平衡力的，吸引力和支持力才是一對(duì)平衡力。

之所以小鐵片會(huì)產(chǎn)生下滑的趨勢(shì)，其根本的原因在于小鐵片受到了重力的作用。但是這種重力作用與磁性黑板相對(duì)于小鐵片的靜摩擦力作用之間形成了一對(duì)平衡力，所以使得小鐵片處于靜止?fàn)顟B(tài)。因此，小鐵片在黑板上不掉下去的根本原因是收到了磁性黑板的靜摩擦力，故B為正確答案。endprint

二、如何培養(yǎng)學(xué)生正確的解題思維

（一）消除定勢(shì)思維的不利影響

其一，日常教學(xué)中，注意對(duì)于力學(xué)中基本概念等相關(guān)知識(shí)的教學(xué)。同一個(gè)概念在不同的學(xué)習(xí)階段的表達(dá)方式是不同的，力學(xué)概念具有其嚴(yán)密性，在初中的科學(xué)教材中，力學(xué)概念雖然并不艱深晦澀，可是對(duì)于初中生來說，還是過于抽象了，所以，初中生在學(xué)習(xí)力學(xué)概念的時(shí)候非常容易出現(xiàn)概念混淆、思維不清的情況[3]。比如說：彈力與重力、彈力與摩擦力、平衡力和相互作用力等等。老師在平時(shí)教課的過程中要對(duì)這些概念的區(qū)分點(diǎn)做出重點(diǎn)講解，尤其突出它們的不同點(diǎn)，便于學(xué)生進(jìn)行區(qū)分和分析。初中階段所學(xué)的力學(xué)規(guī)律例如牛頓第一定律都是比較簡(jiǎn)單的，但要注意這其使用條件以及應(yīng)用范圍。

其二，老師也要結(jié)合習(xí)題冊(cè)，變換題型，著重訓(xùn)練。找出相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的習(xí)題，按照同樣的規(guī)則，多出幾道變形題。從各個(gè)角度去考察學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握情況，“書讀百遍，其義自見”，同理，如果學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)了解得不透徹，那就通過利用不同題型對(duì)他進(jìn)行訓(xùn)練，直到學(xué)生對(duì)這個(gè)知識(shí)了然于胸，不管怎么考察，都能觸類旁通，這樣才是真正的學(xué)好了、學(xué)會(huì)了。

例：將小球A懸吊在一輛勻速行駛的列車車廂頂上，在 A 點(diǎn)的正下方車廂地面上有一點(diǎn) B，如下圖所示，如果在某個(gè)時(shí)刻繩子突然斷裂，那么小球 A 將（ ）？

A.掉落在B點(diǎn)上 B.掉落在B點(diǎn)的前面

C.掉落在B點(diǎn)的后面 D.均有可能

要想解決這個(gè)問題，首先就要該小球進(jìn)行受力分析。具體來說，在繩子斷裂之后，小球只受到了一個(gè)垂直向下的重力，但因?yàn)樾∏蛳鄬?duì)于列車是處于靜止的，所以就可以判斷出小球相對(duì)于列車做出了自由落體運(yùn)動(dòng)，掉落在懸掛點(diǎn)的正下方。

引申：由例題可以延伸出兩個(gè)問題供學(xué)生討論：

（1）如果一個(gè)人站在地面上進(jìn)行觀察，小球是怎樣運(yùn)動(dòng)的呢？

上面的例題明顯是相對(duì)于車廂的，那么如果我們以地面作為參照物，那么繩子斷裂之后，處于勻速直線運(yùn)動(dòng)的小球即只會(huì)受到垂直向下的重力（類似于平拋運(yùn)動(dòng)）。所以站在地面上來看，下落的小球并不是做自由落體運(yùn)動(dòng)，而是平拋運(yùn)動(dòng)。

（2）若列車正處于加速或減速運(yùn)動(dòng)中，小球會(huì)下落在什么地方？

如果列車處于加速狀態(tài)，那么繩子繼裂之后，因小球在水平方向是不受力的。保持繩子斷裂時(shí)的速度來勻速前進(jìn)，此時(shí)的速度就慢于加速運(yùn)動(dòng)的列車，因此小球就會(huì)掉落在B點(diǎn)的左側(cè)。相反，若列車處于減速運(yùn)毒，小球則會(huì)下落到B點(diǎn)的右側(cè)。

不可否認(rèn)，通過舉一反三的解題思路，不僅可以讓學(xué)生真正將前后所學(xué)知識(shí)聯(lián)系在一起，達(dá)到觸類旁通的效果，同時(shí)也能增加透徹地認(rèn)識(shí)、理解力與運(yùn)動(dòng)之間的關(guān)系，為接下來的學(xué)習(xí)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

（二）設(shè)置生活化問題，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

物理力學(xué)與實(shí)際生活密不可分，教學(xué)不能脫離課堂，但是更要結(jié)合生活實(shí)際，在課堂外也能教育學(xué)生，用生活中的各種事例來引導(dǎo)學(xué)生，什么是杠桿原理，什么是平衡力，什么是阿基米德定律，學(xué)習(xí)簡(jiǎn)單機(jī)械有什么作用，這些知識(shí)在我們?nèi)粘Ｉ钪卸即嬖谥?，老師們要學(xué)會(huì)化簡(jiǎn)為繁，將晦澀抽象的知識(shí)融入到生活中常見的現(xiàn)象中，增強(qiáng)學(xué)生們對(duì)物理力學(xué)的興趣，增強(qiáng)學(xué)生們自主解題、自主學(xué)習(xí)的能力[3]。

例如在對(duì)學(xué)生進(jìn)行利用阿基米德原理及物體的沉浮條件判斷船上的石塊拋入水中容器中水面的變化情況的知識(shí)教學(xué)時(shí)，我們可以要求學(xué)生先用剪刀剪去空礦泉水瓶的上半部分向里面放入一些小石子，使它能豎直地漂浮在水中。然后向“船”內(nèi)放入幾塊大一點(diǎn)的石頭，等到水面靜止后用記號(hào)筆在容器的內(nèi)壁畫出水面的位置。再把“船”內(nèi)大一點(diǎn)的石頭扔入水中，等到水面靜止后用記號(hào)筆在容器的內(nèi)壁畫出第二次水面位置的記號(hào)。比較記號(hào)所在的位置，得到初步的結(jié)論，通過這樣的方式讓學(xué)生親身體驗(yàn)，再引導(dǎo)學(xué)生用筆紙演算進(jìn)行理性思維，不僅可以增加學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，更能夠加深學(xué)生對(duì)此的印象，讓學(xué)生牢記于心。同時(shí)還可以讓學(xué)生用同樣的過程和思維來解決“冰融化后水面變化”的系列問題。

（二）利用新技術(shù)教學(xué)——傳感器實(shí)現(xiàn)物理知識(shí)直觀化、生動(dòng)化，理順學(xué)生解題思路

教學(xué)實(shí)踐表明，學(xué)生在物理學(xué)習(xí)上出現(xiàn)的問題大多是由于對(duì)物理知識(shí)和規(guī)律理解不透徹，混淆相關(guān)知識(shí)、公式、定律的內(nèi)在聯(lián)系和含義。所以將物理知識(shí)直觀化、生動(dòng)化，是十分重要的環(huán)節(jié)。

在九年級(jí)教材第三章第五節(jié)《物體的內(nèi)能》這節(jié)課的教學(xué)中，書本上是用實(shí)驗(yàn)來說明外界對(duì)物體做功，物體的內(nèi)能增加，書本上的實(shí)驗(yàn)是用麻繩來回搓動(dòng)帶塞子的厚金屬管，現(xiàn)象是塞子彈出。但是在實(shí)際的操作過程中，這個(gè)實(shí)驗(yàn)很難成功。學(xué)生很難理解這一知識(shí)點(diǎn)。如果利用溫度傳感器來演示這個(gè)實(shí)驗(yàn)，效果就非常明顯了。隨著麻繩的來回搓動(dòng)，厚金屬管的溫度不斷增加。說明麻繩對(duì)金屬管做功，金屬管的內(nèi)能增加。同樣在物質(zhì)的熔化和凝固過程中溫度的變化情況的知識(shí)教學(xué)中，按照傳統(tǒng)的儀器——溫度計(jì)來演示書本上的實(shí)驗(yàn)——萘和松香的熔化過程，實(shí)驗(yàn)很可能會(huì)失敗，但如果用溫度傳感器來演示這個(gè)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果數(shù)字化、直觀化。演示實(shí)驗(yàn)的效果表現(xiàn)的淋漓盡致。學(xué)生的印象非常的深刻。如果學(xué)生新課知識(shí)學(xué)習(xí)到位，知識(shí)掌握扎實(shí)，他們解決相對(duì)應(yīng)知識(shí)的題目也就得心應(yīng)手。解題思路也就非常清晰。學(xué)生的解題能力得到大大的提高。

（三）依托探究式教學(xué)，提升學(xué)生解決問題的能力

所謂探究式教學(xué)，即是要讓學(xué)生在“教師引導(dǎo)為輔、自主探究為主”的學(xué)習(xí)任務(wù)驅(qū)動(dòng)下逐漸實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)知識(shí)的深刻領(lǐng)悟，從而不斷增強(qiáng)自身解決問題的意識(shí)與能力。比如在力學(xué)知識(shí)的課堂教學(xué)中，為了通過探究式教學(xué)模式的融入來進(jìn)一步提升學(xué)生解決力學(xué)問題的能力，讓學(xué)生形成良好的解題思路，即可設(shè)計(jì)出如下這樣的問題：

某同學(xué)想對(duì)液體A的密度進(jìn)行檢測(cè)，但能提供該同學(xué)使用的檢測(cè)工具只有一根細(xì)線、一塊石頭、兩個(gè)燒杯、水、一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)。那么，以這些工具為基礎(chǔ)，怎樣才能檢測(cè)出液體A的密度呢？請(qǐng)利用小組討論，實(shí)驗(yàn)探究完成該同學(xué)的實(shí)驗(yàn)方案。

以這樣的實(shí)驗(yàn)探究方式教學(xué)，通過同學(xué)之間的幫、帶、教師的引導(dǎo)，學(xué)生能夠讓將前后所學(xué)知識(shí)結(jié)合在一起進(jìn)行綜合應(yīng)用、分析，有利于學(xué)生良好解題思維的形成。

三、結(jié)語(yǔ)

總而言之，對(duì)學(xué)生解題思維障礙成因的分析是一個(gè)比較繁瑣的研究課題，但是思維障礙的研究有利于提高廣大教育工作者課堂效率，完善學(xué)生解題思路，培養(yǎng)其學(xué)習(xí)知識(shí)的興趣，為以后的學(xué)習(xí)、生活奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。所以，在以后的教學(xué)過程中，思維障礙方面的研究依舊會(huì)是我們所持續(xù)關(guān)注的重點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)：

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