高中物理学习中常见的思维障碍及其消除对策
作者：佚名
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更新时间：2016/06/09
高中物理学习中常见的思维障碍及其消除对策
众所周知，高中物理难，教师难教，学生难学，这是摆在高中物理教育工作者面前的一大难题。尤其是学生在学习过程中存在着一听就懂，一学就会，但却一做就错的现象，使得不少学生丧失了学习的信心和积极性。笔者认为，学生从初中进入高中以后，对物理知识的高度概括性和抽象性认识不足，导致学习时不能真正把握知识的内涵与外延、联系与区别，从而在运用物理知识进行物理思维时，往往会产生一些思维障碍，出现各种各样的错误，如乱套公式、张冠李戴、思维混乱等现象。因此，分析学生在高中物理学习中的常见思维障碍，并采取相应的消除对策，是当前物理教师应该也必须解决的课题。本文拟就此进行一些探讨。
一、错误或肤浅的生活经验形成的思维障碍
物理学所要研究的是自然界一切物体及其运动的特点和规律，学生始终置身于千变万化的物理世界中，自然会获得有关物理方面的感性认识，形成一定的生活观念和经验，这也是学生学习物理知识的前提和基础。而已有的生活经验有的是基本正确的，对学习有积极的促进作用，但也有的观念是错误的，会对物理概念的形成、物理规律的正确理解和运用，起着一定的消极作用，从而造成一定的学习障碍。例如，在学习力和运动的关系这部分知识之前，许多学生都有这种看法（类似于亚里斯多德的观点），认为静止的物体只有用力推动时，才会运动，力停止作用时，就会停下来，且推物体的力越大，物体运动得就越快，速度也就越大。实际上，这种生活中形成的观念是片面的，结论是错误的，而学完了牛顿运动定律之后，学生就会对此有了正确的认识，即受力的物体、受的力大加速度大，但速度不一定大；反之，速度大，力却不一定大。但是，仍有一部分学生因为受原有错误生活观念和经验的干扰、影响，运用物理概念和规律的思维判断被阻断，不能联系所学的知识，于是就想当然、习惯性地按错误的生活观念进行判断，从而妨碍了物理概念的建立和巩固。
消除对策：要克服和纠正这类错误或肤浅的生活经验，可采取如下方法：一是引导学生在课内和课外仔细观察、分析日常生活现象，特别是要分析产生错误的原因，以有意识地培养分析和解决问题的能力；二是多做实验或让学生主动探究，以形成鲜明的对比或强烈的刺激，使学生产生巨大的认知冲突，并明确原有观念的问题所在，从而逐步纠正错误的认识，形成正确的认知。
二、物理学习中思维定势形成的思维障碍
所谓思维定势，就是指人们从事某项活动的一种预先准备的心理状态，它能够影响后继活动的趋势、程度和方式。这种思维方法对人的大脑思维活动存在两种作用：当它对新认知的对象产生正迁移时，它所起的作用是积极的；但当它对新认知对象产生干扰作用时，即产生负迁移时，它所起到的作用却是消极的，不可取的。例如，对物体的重力与物体对接触面的压力之间的关系的认识，由于在初中物理中所研究的物体都处于平衡状态，且大多都放在静止的水平面上，因而其对支持面的压力等于其重力。在初中，教师总是讲重物对支持面的压力等于其重力，学生做练习也自觉不自觉地反复强化这一点，久而久之，就形成了思维定势，把这一规律绝对化、经典化。但在学习高中物理时，如果还这样看问题，就会错误百出而不自觉，因而在学习新知识时总遇到障碍。他们在计算重物在斜面上的摩擦力时，常常因为写成Ff=μmg而出错，原因就在于认为压力等于重力是天经地义的事情；他们不理解超重和失重，对压力不等于重力常抱半信半疑的态度；搞不清压力与弹力、重力和压力之间的关系。此外，很多学生到了高中后仍然习惯于用处理标量的方法去处理矢量的问题，还有平均速度的大小与平均速率的关系等，都是思维定势的结果。
消除对策：唯物辩证法告诉我们，不同的事物之间既有相似性，又有差异性。定势思维所强调的是事物间的相似性和不变性。所以，教学中要注意培养学生的分析、比较能力，应教育学生对不同的事物要重在比同，对相似事物要重在比异，以促进知识和经验的正迁移，防止负迁移。同时，物理教师还应通过耐心细致的讲解，深挖定势思维产生的根源，引导学生进行对比分析，要注意加强有针对性的训练，反复刺激，不断强化，以培养学生的逆向思维和求异思维。
三、数学化物理公式形成思维障碍
数学是学习、研究和解决物理问题的非常重要的手段，运用数学方法去解决物理问题是一种重要的能力，同时也是中学物理课程标准和高考考试说明中要求的一项重要能力。但在教与学的过程之中，学生在运用数学知识解决物理问题时，经常撇开公式的物理意义，忘记公式所表达的物理现象之间的因果关系，从而造成了运用公式去解决物理问题的思维缺陷。如场强公式E=F/q，这仅仅是一种物理量的定义方法，并不存在E正比于F或反比于q的问题，事实上，E的大小和方向与F及q没有任何关系。类似的还有C=Q/U，U=W/q，R=U/I，等等。若不真正理解物理量或物理公式的意义，在应用中就容易出错。
消除对策：克服这种思维障碍的主要措施，是要在物理教学中突出物理定理、定律、公式的物理意义，理解它们与所描述的物理现象、物理事实之间的因果关系，明确公式的来龙去脉，增强公式的物理色彩，引导学生从透彻分析物理现象入手，在头脑中首先形成正确的物理图像，防止脱离物理概念单纯演算的“算术式”思维方式，减少纯公式数值代入计算的训练，使之学会运用数学知识、数学方法描述物理问题，真正建立起物理上的数量关系，从而提高运用数学工具解决物理问题的意识和能力。同时，在通过公式计算得出结论后，就应回到物理问题中作进一步的分析和讨论，以复核结果的真实性、可靠性、合理性。
四、物理公式或物理量的内涵与外延认识模糊形成思维障碍
任何一个物理量都是内涵和外延的统一，因此，学生要掌握好各个物理概念，一方面指的是要正确理解它的内涵，同时也要知道它的外延。所谓外延，即是所涉及的范围和条件。教学实践告诉我们，使学生弄清概念的外延是深化对概念的理解、正确运用物理概念解决实际问题的前提条件。但由于概念的外延指的是适用该概念的一切有关事物，因此，学生在理解或实际运用概念时，有时会不自觉地缩小或扩大概念的外延，因而造成错误的结果。例如，三个电场强度的公式，E=F/q，E=kQ/r2 和E=U/d，它们都可用于场强大小的计算，但使用条件却有很大区别，E=F/q适用于任何电场，而E=kQ/r2 和E=U/d则分别适用于点电荷电场和匀强电场，只有掌握了它们的内涵与外延，才能合理运用公式，而不至于计算错误。
消除对策：在教学中，教师必须让学生弄清每一个概念和规律的内涵、外延，弄清来龙去脉，弄清规律的性质、单位、适用条件及注意事项。如静力学中的合成和分解、运动学中速度的变化量和变化率、电学中的电场线与磁感线的性质，电场力与安培力，安培力与洛伦兹力的特点等，都是既有联系又有区别的。另外，在教学中还要有意识地加强物理概念和规律的比较、对比，加以区别，从本质上进行理解，从而实现合理而大胆地运用。
应该说进入高中以后，学生在学习物理的过程中遇到的思维障碍有很多，但以上四种思维障碍是较为常见的。在教学过程中，物理教师应当遵循认知规律，认真研究学生思维障碍产生的根源，采取积极有效的应对策略，加强教法和学法研究，突破思维障碍，提高思维品质，从而提高物理教与学的效果。