物理學習過程中思維定勢形成的因緣粗探

田亞洲

(河北保定一中 河北 保定 071000)

思維定勢(Thinking Set)，也稱“慣性思維” ，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，或活動的傾向性.在環境不變的條件下，定勢使人能夠應用已掌握的方法迅速解決問題.而在情境發生變化時，它則會妨礙人采用新的方法.消極的思維定勢是束縛創造性思維的枷鎖.

學生在學習物理的過程中，由于個別教師在課堂教學中重結論輕過程，重講解演示輕學生主動參與和構建，再加上學生長期低效重復的作業，使得學生在解決物理問題時形成思維定勢.這種情況對于具有中等學力的學生來說，影響尤為突出.

下面筆者根據自己在教學過程中遇到的幾個問題來談談思維定勢的問題.

1 理想模型的構建理解不透徹導致的思維定勢

理想變壓器模型，忽略磁損、鐵損和銅損.沒有磁損，根據互感原理才有電壓比等于匝數比.忽略鐵損和銅損，能量在轉換和傳遞過程中才沒有損失，所以輸入功率才等于輸出功率.在實際變壓器的生產制造過程中會通過材料及其構造來盡量減少這些損失，比如用閉合鐵芯、硅鋼材料制作等等.教師在教學過程中往往忽視理想變壓器結構和原理教學，重視結論在解題中的應用，加上日常訓練的習題中學生遇到的大多是理想變壓器，從而使學生對“理想變壓器”形成思維定勢.例如2011年高考浙江物理第3題，當年這個題正答率很低，成為大難度試題.

【例1】(2011年高考浙江卷)如圖1所示，在鐵芯上、下分別繞有匝數n1=800匝和n2=200匝的兩個線圈，上線圈兩端與u=51sin 314tV的交流電源相連，將下線圈兩端接交流電壓表，則交流電壓表的讀數可能是( )

A.2.0 V B.9.0 V

C.12.7 V D.144.0 V

圖1 例1題圖

從此題的情境敘述來看，該變壓器很明顯不是理想變壓器，鐵芯不閉合，而且題目通過設問“讀數可能”來提醒學生注意模型的構建，如果是理想模型，則只能有一種結果，何來“可能”之說？

2 對于物理結論的條件理解不透徹導致的思維定勢

電學實驗中用滑動變阻器來控制電路得到多組數據，電路有兩種：一是分壓電路，二是限流電路.“分壓電路的滑動變阻器總電阻一般比較小，在調節時線性好，而且電壓的調節范圍最大”，這是我們在教學過程中經常強調的結論，在實驗練習題中大多也是這樣來選擇.但是在實際實驗中或者考試題目中，選擇滑動變阻器還要考慮多方面的因素，比如滑動變阻器的額定電流，實驗電路有其他特殊要求等等，從實驗安全和操作上都會有不同的選擇.例如2007年高考江蘇物理電學實驗試題.

【例2】(2007年高考江蘇卷)要描繪某電學元件(最大電流不超過6 mA，最大電壓不超過7 V)的伏安特性曲線，設計電路如圖2所示，圖中定值電阻R為1 kΩ，用于限流；電流表量程為10 mA，內阻約為5 Ω；電壓表(未畫出)量程為10 V，內阻約為10 kΩ；電源電動勢E為12 V，內阻不計.

實驗時有兩個滑動變阻器可供選擇：

a.阻值零到200 Ω，額定電流0.3 A

b.阻值零到20 Ω，額定電流0.5 A

本實驗應選的滑動變阻器是______(填“a”或“b”).

圖2 例2題圖

此題給出的實驗電路，其控制部分為分壓電路，學生的思維定勢是選擇小電阻滑動變阻器，對給出的滑動變阻器的額定電流視而不見，從而導致做錯題目.

電學實驗“測電源電動勢和內阻”，教材上有兩種測量電路，如圖3所示.

圖3 測電源電動勢和內阻的兩種電路

根據實驗原理，分析誤差得到結論：用甲圖測量時，電動勢測量值等于真實值，內阻的測量值偏大；用乙圖測量時，電動勢和內阻的測量值都偏小.

所以，通過課堂教學，最后教師強調：由于干電池的內阻很小，用甲圖測量，內阻的測量相對誤差太大，而用乙圖測量，雖然電動勢和內阻的測量都有誤差，但都跟真實值比較接近，所以我們選擇乙圖來測量一節干電池的電動勢和內阻.于是在分組實驗中學生采用乙圖做實驗，很多實驗訓練題也是這樣，學生的思維定勢逐漸形成.

但考題對本部分內容考查時，電源不一定就是一節干電池，也不一定電動勢和內阻的測量同時考查.那么當題目條件發生變化時，學生的思維定勢就會帶來錯誤的結論.

【例3】某同學用伏安法測一節干電池的電動勢，現備有下列器材：

A.被測干電池一節

B.電流表：量程0～0.6 A，內阻rA=0.3 Ω

C.電壓表：量程0～3 V，內阻未知

D.電壓表：量程0～15 V，內阻未知

E.滑動變阻器：0～10 Ω，2 A

F.滑動變阻器：0～100 Ω，1 A

G.開關、導線若干

在現有器材的條件下，要盡可能準確地測量電池的電動勢.實驗電路圖應選擇圖3中的______(填“甲”或“乙”).

此題要求測量一節干電池的電動勢，不需要測量內阻，選擇乙圖測量電動勢有系統誤差，而甲圖測量不會有系統誤差.可是學生依然選擇乙圖，這就是思維定勢的危害.

【例4】測量“水果電池”的電動勢和內電阻的實驗中，將一銅片和一鋅片分別插入同一只蘋果內，就構成了簡單的“水果電池”，其電動勢約為1.5 V，可是這種電池并不能點亮額定電壓為1.5 V，額定電流為0.3 A的手電筒上的小燈泡,原因是流過小燈泡的電流太小了，經實驗測定電流約為3 mA.現有下列器材：

待測“水果電池”；

滑動變阻器R1：0～30 Ω；

滑動變阻器R2：0～3 kΩ；

開關、導線等實驗器材.

本實驗選用圖3中的哪個實驗原理圖？______.(填“甲”或“乙”)

此題測量的電池不再是干電池，而是水果電池，特點是內阻很大，遠大于電流表的內阻.全面考慮測量的誤差來看，顯然甲圖更適合用來做本實驗.雖然用甲圖測量時內阻的測量值還是偏大，但與真實值的相對誤差較小，而且電動勢的測量沒有系統誤差.

學生物理學習過程中，需要適當的練習，形成物理觀念和科學思維，甚至能夠熟悉科學探究的過程，形成科學態度和責任.但是過多的重復練習，重結論輕過程的教學方法，會使得學生學習負擔加重，把物理學習變成記憶物理公式和物理模型，套用解題模式等等，形成思維定勢.導致學生在解決實際問題的過程中，不注意物理情景的描述，審題粗糙，利用思維定勢錯誤解決問題.

因此，我們在物理教學過程中要注重學生深度參與，幫助學生實事求是，打破思維定勢.搜集典型例題，把那些學生司空見慣的題目進行深度挖掘，采用一題多解或一題多變(變換條件)的教學方法，讓學生親歷解題過程，在不斷犯錯的過程中糾正他們的思維方式和做題習慣，破除思維定勢，讓學生真正明確解決實際問題必須要弄清物理情境，挖掘隱含條件，具體問題具體處理，靈活應用物理學原理解決問題，而不是死記結論，不分條件亂套結論.