克服物理學習障礙 發展學生思維品質

摘" 要：在高中物理學習中，受前概念不清、思維定式、遷移不當等學習障礙的影響，學生對物理問題理解不深刻，喪失學習動力和探究興趣.教學中，教師要通過梳理主要思維障礙，關注學生物理審辯意識的激發與培養，化解學生物理學習難點，發展學生思維品質，提升學生創新思維力.

關鍵詞：高中物理；思維障礙；思維品質

中圖分類號：G632""" 文獻標識碼：A""" 文章編號：1008-0333（2024）18-0095-03

收稿日期：2024-03-25

作者簡介：王傳光（1991.8—），男，四川省達州人，本科，中學二級教師，從事高中物理教學研究.

審辯思維是衡量一個人創新素養的重要標志，也是學好物理的必備品質.當下，很多學生在面對物理問題時，受諸多因素的影響，對物理問題缺乏辯證、質疑、批判意識，導致生搬硬套解題方法，難以抓住物理學科本質.從思維的養成過程來看，感覺、知覺是基礎，審辯思維更加注重審慎思維的培養，在質疑批判、分析論證、綜合生成中貫穿問題解決的全過程.因此，聚焦學生思維品質，全面梳理制約學生學習物理的思維障礙，從審辯思維培養中增強學生思維的邏輯性和連貫性，更好地提升學生對物理學科的學習積極性和創新思維力.

1" 制約學生物理學習思維障礙的主要表現

1.1" 受前概念影響帶來思維障礙

物理學科概念多，一些概念與概念之間具有相互關聯性.學生在學習前概念后，會在頭腦中形成對物理問題的初步認知.在學習新概念時，如果對前概念理解存在偏差，就會干擾新概念的學習，從而形成學習思維障礙［1］.

比如，在學習“力和運動的關系”時，從日常生活現象中的提物、搬物、推物等活動，需要用到力，當力停止后，物體就靜止不動.由此，學生在頭腦中會形成“物體的運動需要力來維持”這一概念.顯然，該認知會對后面所學“牛頓第一定律”帶來思維障礙.同樣，在學習物理知識后，學生會積累相應的經驗，這些經驗會對學生帶來思維定式影響.高中階段物理知識點較多，思維定式可能會帶來錯誤理解，進而影響后續知識的學習.

1.2" 概念理解不清晰帶來思維障礙

在解決物理問題時，往往需要學生深刻理解物理概念，明晰內涵，把握外延，才能準確得出求解思路［2］.實際上，一些學生對物理概念辨析不清，理解不深，可能會不自覺地放大或縮小概念的外延，導致解題錯誤.

比如，運動員在運球起跳投籃時，有哪些力做了功？有哪些能相互轉化？運動員起跳時，腳對地有作用力，地面對運動員有反作用力，并在起跳過程中，反作用力做功，讓運動員獲得動能.在上升過程中，動能又轉化為勢能，整個過程中又受到重力的作用.如果學生對相關概念理解不深刻，則無法準確辨析有哪些力，以及做了哪些功.同樣，在運用物理知識解決問題時，有正向遷移、負向遷移的影響.能夠準確辨析物理概念，有助于正向遷移，提高學生解題能力.反之，則可能阻礙學生學習物理，干擾物理思維的形成.如帶負電的手在靠近金屬門鎖時會有電擊的感覺，該過程中，手與門鎖之間的場強如何變化？很多學生認為，因為手接觸金屬門鎖，所以兩者場強不變.事實上，手與門鎖之間，構成平行板電容器，在未有外接電源時，板間距離變小，場強會變大.

1.3" 問題情境復雜引發思維障礙

在探究物理問題時，因物理情境相對復雜，學生無法構建正確的物理認知模型，導致思維障礙.一些物理問題因研究對象、狀態、結構、過程的不確定性，在構建物理模型時，需要學生辨析主要因素，對次要因素進行忽略［3］.

比如，李明打算從A地走路到B地，在利用高德地圖設定導航線路時，有兩種不同出行方案.對比兩種方案，考查學生對“平均速度”“路程”“位移”“平均速率”“加速度”等概念的理解，一些學生會把行走的距離當成位移.另外，對于物理問題的探究，需要學生能夠從題意中挖掘隱含條件.

2" 聚焦“審”與“辯”，提升學生思維品質

學習物理要重視學生審辯思維品質的培養.審辯思維的關鍵在于“審”與“辯”.所謂的“審”，就是要觀察、發現、質疑、批判；所謂的“辯”，就是要分析、論證、綜合、生成.面對物理問題時要多審辯、多推敲，促進學生思維品質的發展.

2.1" 審辯思維，從去偽存真中獲得

物理問題的探究，從審題開始.審題時，要認真閱讀題意，弄清題設條件，找準所要求解的問題，以解決問題為目標，探尋求解思路.但在現實中，很多學生對題意的把握不清晰，弄不清楚題意及內涵，導致解題思路與目標南轅北轍［4］.

比如，有一長為L、寬為b、高為d的矩形靜電除塵裝置，上下板為金屬材質，與高壓直流電源相接，內阻不計.塵埃顆粒質量為m、電荷量為q，無初速度進入兩板間的加速電場.加速電壓為U0，單位體積內的塵埃數為n.調整高壓直流電壓U，可以改變收集效率η.問題1：求△t時間內，兩板間加速電場對塵埃所做的功；問題2：所有塵埃都被收集，求通過高壓直流電源的電流；問題3：計算并推導η與直流輸出電壓U之間的函數關系.在分析該題時，學生回顧所學加速電場相關知識點，明白對單個電荷做功問題.但對于問題1，需要辨析如何計算△t時間內一群塵埃所做的功.從“單個”到“一群”，學生需要通過知識的有效遷移來建構相應的解題模型.同樣，對于問題2，求解電流時，如何去建構電路，哪些是用電器，需要學生審辯分析來理清解題思路.對于問題3，收集效率η的計算很多學生讀不懂題意，而細細品析，應該表示為“收集塵埃數量與進入矩形金屬板間的塵埃數量之比”.由此發現，學生要認真審讀題意，從中找準問題是什么，條件是什么，再向著目標梳理解題思路.

2.2" 審辯思維，從去粗存精中獲得

在物理學習中，對問題情境的理解一旦不準確、不全面，就可能得出錯誤的結論.閱讀題目時，學生要從中提煉相關信息，對其進行組織、加工并建構物理模型.一些學生受慣性思維的影響，生搬硬套所學的解題方法，導致計算結果與目標大相徑庭.去粗存精就是要圍繞物理問題情境，通過對關鍵信息的提煉、篩選來建構準確的物理圖景.

比如，對于上述帶電塵埃相關問題的求解，單個帶電粒子的加速與偏轉，與一群帶電粒子的加速與偏轉存在差異.對直流電源輸出電流的計算，需要結合題目情境，抽象出對應的電路結構.在計算收集效率η時，教師要引導學生細讀“該裝置處于穩定狀態”，從中發掘隱含條件.由此可知，審辯思維品質的培養，要深入研讀題設材料，挖掘關鍵信息，思考題設信息中隱含了哪些條件，對應與該問題相關的有哪些物理狀態量或物理過程量.

2.3" 審辯思維，從由表及里中獲得

審辯思維，需要通過科學的推理論證過程得出相應的論點.物理問題具有邏輯性，可以從定性、定量兩個方面來推理、論證.審辯思維，需要增強學生的科學證據意識，要建立在科學推理過程中，從問題的描述、解釋和預測中對物理問題進行評估和推斷.同樣，審辯思維要強化學生的批判意識，能夠基于證據，展開聯想、質疑，積極尋求解決問題的多種思路.

比如，上述實例中對于△t時間內帶電塵埃的加速、偏轉問題，從過去單個粒子的分析拓展到多個粒子，學生要能夠計算出△t時間內進入電場的帶電塵埃的個數.有多少粒子發生偏轉并觸及極板，粒子數與偏轉量之間有何關系，利用數學作圖法，求解收集效率η的值.可見，對學生物理審辯思維的培養，要讓學生從題意中分析條件與結論之間的關系，分析推導思路是否妥當，對題中的概念有無混淆，解題邏輯是否符合相關規律，推理方法是否可靠準確，是否有遺漏的問題或條件，論證過程是否科學等.

3" 突破學習思維障礙，構建物理思辨課堂

3.1" 分析物理本質，讓物理思維更深刻

物理課堂不是為了解題而教學，而是要讓學生經歷物理規律的認知過程.在面對物理問題時，要讓學生能夠抓住物理的本質，認識物理現象，探究物理原理，激發學生深度思考.

比如，對“沖量”與“動量”概念的辨析時，聯系生活中的實例，用一把錘子不一定砸扁飛機的機頭，而一只小鳥卻能撞扁高速飛行的飛機機頭，為什么小鳥的破壞力比錘子還厲害？從這些現象中引入“沖量”與“動量”概念后，接下來引入實驗探究活動.同一顆鋼球，從同一高度自由下落，觀察木板和海綿，下落的作用力和時間變化.由此得出結論：在質量m和速度v相同時，碰撞作用力F與作用時間t的乘積為一個常數.即I=Ft，I表示沖量.同樣，對“動量”的認識，用牛頓第二運動定律F=ma表示，而加速度a=v-0t，由此得到Ft=mv.在物理學中將mv定義為動量，用p表示，得到p=mv.

3.2" 創設學習情境，讓物理思維更靈活

對物理知識的探究，可以借助于問題學習情境，或者采用一題多變，培養學生的靈活性思維.

比如，在探討“感應電流的產生條件”時，從導體切割磁感線，線圈不動，條形磁鐵插入線圈，閉合開關或調節滑動變阻器等角度進行探究，從實驗對比中觀察電流表指針的偏轉.由此，讓學生歸納感應電流產生的條件與磁通量變化有關，對于磁通量的改變，又有多種情況，根據Φ=BSsinθ可知，與磁感應強度B、垂直于磁感線的投影面積S，以及磁感應強度B與投影面積S的夾角θ等有關.

3.3" 構建審辯課堂，讓物理思維更開放

審辯課堂的構建，要鼓勵學生大膽表達、質疑，主動去發現問題，圍繞問題展開爭論.批判性思維需要營造開放、多元的對話氛圍，在物理探究中，教師要拓寬學生的認知空間，多視角聚焦物理的本質.

比如，對于“向心力”的學習，圍繞小球做圓周運動的狀態展開探究，讓學生思考并闡述哪些力提供向心力.有學生認為，小球的重力與繩子的拉力共同作用提供向心力；有學生認為，還有圓錐面所提供的支持力，即重力、拉力、支持力的共同作用.圍繞“角速度”的討論，鼓勵學生對自己的結論展開分析，創造自主、平等的學習氛圍，教師再通過總結和歸納，找準學生的思維障礙，從啟發、引領、多向互動中讓學生慢慢認識向心力，逐步明白向心力F=mgtanα，角速度ω=" gRtanα.

4" 結束語

教之道，在于導；學之道，在于悟.認識到學生學習物理的思維障礙點，教師要透過物理問題，有的放矢，突破學生認知障礙，幫助學生發展思維品質.

參考文獻：［1］ 羅忠誠.核心素養視域下的高中物理課程實踐研究［J］.廣西物理，2022，43（2）：184-187.

［2］ 李建江.高中物理習題教學中學生思維品質的培養［J］.中學生數理化（教與學），2020（3）：34.

［3］ 王廣昌.構建高中物理品質課堂，培養學生思維品質［J］.新課程，2021（23）：189.

［4］ 王偉風，趙海艷.高中物理核心概念教學中思維品質提升策略［J］.中學生數理化（學習研究），2019（Z1）：113.

［責任編輯：李" 璟］