探讨物理学习中的思维障碍3

1、探讨物理学习中的思维障碍关注高中生的思维能力培养 物理学是以实验为基础的研究物质的结构，物质间的相互作用和物质运动规律的自然科学，物理学的相关知识具有高度的概括性和抽象性，而物理的学习过程，就是观察、思维、探索和应用的过程。在物理课程的学习中，学生极易产生畏难情绪，觉得学习起来很困难。这是由于学生在学习过程中不能真正把握知识的内涵、知识间的联系及其区别，产生了思维障碍，才导致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。一、影响学生物理学习中的思维障碍的主要因素1教材因素 高中物理的学习要求学生具备分析推理、综合归纳等抽象思维能力，要求学生能够熟练的应用数学知识来解决物理问题。对于

2、多个研究对象、多个状态、多个过程的复杂问题，从物理现象到构建物理模型，再到数学化的描述，建立一系列的方程，这一过程学生接受起来难度大，不易理解。另外，高中物理教材与所需数学知识的衔接不紧密，也让学生的物理学习变得困难。如高一新生尚未学到极限的概念，在学习瞬时速度时就难以理解；没有接受过微元思想，用v-t图像与相应时间轴所围成的面积来表示匀变速直线运动的位移就难以被接受；没有三角函数的知识，就不能灵活处理力的合成与分解；没有函数图像的知识，用图像法研究各种问题就很困难。由于学科之间横向联系的失调，也加大了物理学习的难度，使学生一开始在物理学习上就产生了思维障碍。 2 学生因素高中学生具备一定的认

3、知能力和逻辑思维能力，但由于他们的物理基础知识有限，物理思维没有经过系统训练，物理思维方法和思维能力还不成熟。具体表现为：思维具有片面性，缺乏逻辑性和严密性。有些学生往往只考虑那些能直接从日常生活的经验中所构建的事物的意义，而不能全面地分析问题，抓住事物的本质和解决问题的关键。思维的组织性、条理性差。有些学生的思维缺乏目的性和条理性，不善于将陌生、复杂、困难的问题转化为熟悉、简单、容易的问题，遇到问题往往简单直接的靠直觉经验进行判断，凭想当然推理。思维缺乏灵活性、变通性。以解题为例，对于一部分学生来说，在读题、解题中，习惯于生搬硬套公式，而不是努力弄懂问题的含义，不善于根据具体问题灵活选择方法

4、，将实际问题转化为物理问题。很难做到通过弄清物理过程而得出清晰的解题思路。3教师因素教师在教学过程中，往往将大量的时间用于备课做题，忽视了对课堂教学中知识呈现的方法、知识构建的逻辑思维的过程以及与学生交往的方式等方面的精心设计。缺乏课堂教学与学生的实际情景相匹配，没有认真分析学生的现有知识状况，对于学生的知识能力有时估计过高，常常觉得有些物理概念很简单，学生一看就懂，没有必要花费时间引导学生去探讨、挖掘物理概念的内涵和外延，游离于学生思考和生生互动之外门，甚至有些教师只关注解题能力的教学，技巧和“二级规律”的教学。教授新课时常是“一个定义，几项注意”、“10分钟新课，35分钟习题讲解训练”。这

5、样，导致不能真正理解物理概念和规律，从而在物理学习上出现了思维障碍。二、高中学生在物理学习中思维障碍的主要表现1物理概念混淆导致学习思维障碍 物理概念是物理基础理论知识中一个最重要的组成部分，是构建知识体系的基本元素，它准确地反映了物理现象及过程的本质属性。学生学习物理知识的过程，实际上就是不断地建立物理概念，弄清物理规律的过程。在解决物理问题时，由于对某些概念的理解不到位，导致挖掘不出有效信息，不能快速建立未知量与已知量之间的联系，常常出现选择题选不全，计算题解题效率低下的现象。例如：在地球赤道上的物体受到几个力的作用？多数学生回答，受到4个力的作用，分别是万有引力、重力、支持力和向心力。错

6、因分析：首先向心力是按照力的作用效果来命名的，它可能是某一个力来提供，也可由某个力的分力来提供，还可以是几个力的合力来提供，不能说受到向心力。更何况可进行受力分析的应是性质力，不能将效果立混为一谈。这个问题暴露出学生没有真正理解重力和万有引力之间的关系，出现概念混淆从而导致思维障碍。2思维定势的消极影响导致学习思维障碍思维定势是人们在思维中普遍存在的一种心理现象，当人们采取特定的思路去思考问题并取得成功时，以后遇到其他问题时也会采取同的思路去分析思考，这种沿着固定思路和模式去考虑问题的现象，称之为“思维定势”。它是人思维活动的惯性，表现为思维的倾向性和专注性。思维定势具有双重性、既有积极的作用

7、，又有消极的作用。积极一面是思维定势的形成有助于学生快速掌握某一类知识和物理规律，形成了一定正向迁移；消极一面是使思维陷入固定模式，造成思维的惰性和呆板性，压抑了学生的思维发散。案例1（江苏省2012年高考第8题）2011年8月，“嫦娥二号”成功进入了绕“日地拉格朗日点”的轨道，我国成为世界上第三个造访该点的国家，如图1所示，该拉格朗日点位于太阳和地球连线的延长线上，一飞行器位于该点，在几乎不消耗燃料的情况下与地球同步绕太阳做圆周运动，则此飞行器的（ ）太阳地球拉格朗日点图1A线速度大于地球的线速度B向心加速度大于地球的向心加速度C向心力仅由太阳的引力提供D向心力仅由地球的引力提供思维障碍分析

8、 许多同学一看到该题，就把“嫦娥二号”飞行器和地球看成是环绕太阳运行的两颗行星，认为是由于太阳的引力使得它们围绕太阳做圆周运动，因此太阳的引力提供了它们在各自轨道上做圆周运动所需要的向心力。即 GMmr2=mv2r 得v=GMr ，GMmr2=man得an=GMr2 于是得出轨道半径越大，线速度和向心加速度则越小，结果认为A.B和D 都是错误的。形成这一错误的原因是由于受到地球的几个卫星绕地球做圆周运动的模型影响，形成了思维定势。正确思维分析 由于两者绕太阳同步移动，角速度相同。根据公式 v=r 和a=2r得出半径越大，线速度和向心加速度越大。至于飞行器做圆周运动所需向心力是由太阳和地球对它的

9、引力的合力提供。因此正确答案为A.B。3不能正确建立物理模型导致学习思维障碍物理模型是一种理性化的物理状态或物理过程，是物理学中最常见、最重要的科研方法之一。模型思维方法是对研究对象加以简化和抽象，突出主要因素，忽略次要因素，是分析研究物理问题的一种思维方法，建立一个清晰简洁的物理模型是分析问题和解决问题的关键所在。学生在分析和解答物理问题的过程中，就是识别和还原，开发和利用物理模型的过程。如果在研究和解决物理问题时，不懂得通过科学的抽象，剔粗取精、去伪存真，就不能建立正确的物理模型，导致碰到比较抽象的物理情景时形成思维障碍。4物理问题的复杂性导致学习思维障碍 高中物理知识不仅要求观察、实验能

10、力，还要求具备分析归纳以及综合等抽象思维能力，能熟练地应用数学知识来解决物理问题。对于多个研究对象、多个状态、多个过程的复杂问题，从物理现象到构建物理模型，从物理模型到数学化的描述，建立一系列的方程，学生接受起来难度大，从而形成思维障碍。案例2 地球赤道上有一物体随地球自传而做圆周运动，所受到的向心力为F1，向心加速度为a1，线速度为v1，角速度为1；绕地球表面附近做圆周运动的人造卫星（高度忽略）所受到的向心力为F2，向心加速度为a2，线速度为v2，角速度为2 ；地球同步卫星所受到的向心力为F3，向为心加速a3，线速度为v3，角速度为3；地球表面的重力加速度为g，第一宇宙速度为v，假设三者质量

11、相等，则（ ）A. F1= F2 > F3B. a1= a2=g> a3C. v1= v2=v> v3D. 1=3<2思维障碍分析：该题涉及的研究对象有三个，描述每个研究对象的物理量就有4个，而各个研究对象和相关物理量之间的关系又较为复杂，从而导致学生产生思维障碍，具体表现在：1 学生对各个物理量的概念理解不透学生不能正解建立地球赤道上物体，近地卫星、地球同步卫星三者做圆周运动的物理模型学生找不出各研究对象及相关物理量之间的联系，挖掘不出隐含的条件。正确思维分析：建立三者做圆周运动的物理模型，找出三者之间的联系，挖出隐含的关系，明确向心力的来源。三者向心力的来源不同：同

12、步卫星和近地卫星绕地球运行的向心力由地球对它们的万有引力提供，而赤道上的物体随地球自转的向心力由万有引力和支持力的合力提供。由于向心力的来源不同，所以万有引力提供向心力的表达方式不同。三者周期不同；赤道上的物体随地球自转的周期为了T1=24h，近地卫星的周期约为T2=84min，同步卫星的周期T3=24h。可见T1= T3> T2三者轨道半径不同：赤道上的物体随地球自转的轨道半径r1=R，近地卫星的轨道半径r2=R，同步卫星的轨道半径r3=R+h。可见r1= r2< r3由此找出各物理量之间的关系应是：向心力关系F2>F3>F1，向心加速度关系a2=g>a3>

13、;a1，速度关系v2=v>v3>v1，角速度关系1=3<2 三、克服思维障碍、培养思维能力的关键策略 思维能力是智力发展的核心问题，也是中学物理教学中培养学生能力发展的核心问题。因此培养学生的思维能力，是物理教学的重要任务之一。思维能力是在思维活动中发展起来的，要发展学生的思维能力前提就是激发学生的积极思维，并且引导他们掌握正确的思维方法。怎样培养学生的思维能力呢？1创设物理情景，营造和谐气氛，激发启迪思维学起于思，思源于疑，疑则诱发探究，诱发思维，诱发创新。在课堂教学中教师应创设情境，营造和谐的氛围，建立师生平等的互动沟通平台，引导学生敢于质疑，鼓励学生积极思考，激发学生不

14、断思维，让学生自主学习，主动参与，充分调动学生的学习兴趣和积极性。案例3 “自由落体运动“创设情境教学片断多媒体片头播放落体运动情景（伴背景音乐）（创设意图：创设物理情景，激发学生的学习兴趣和求知欲望）1 活动设计：创设情景导入 课前设计好“测反应时间的刻度尺”引问：一般刻度尺是用来测量什么的呢？学生答：用来测量长度的。老师：老师手中的这把尺很神奇，它还能用来测量反应时间，谁想知道自己大脑反应的时间是多少？可以用我的这把尺来测量。（选几个同学上来测反应时间，比比谁反应快。）创设意图：充分调动学生积极参与，激发学生思维。2 引入课题师：同学们一定想知道这把尺为什么能测出你的反应时间，它的奥妙与我

15、们今天所要认知和研究的一种运动密切相关。播放视频动画 蹦极运动；雨滴从屋檐下落；树叶从空中飘落 引问：观察并指出以上画面情景中物体相似的运动特点。教师在学生表述的基础上提出问题；画面中的物体都做下落运动，这类下落的运动称为落体运动，这节课我们一起来研究落体运动是否具有一定的规律。创设意图：从生活情景中创设物理情景，以培养学生在生活中联系物理的习惯。3 物理学史情景导入简单介绍亚里士多德和伽利略关于落体运动的研究。创设意图；创设物理学史情景，以培养学生的科学方法和素养。2强化物理概念和规律形成过程，培养抽象思维能力物理概念是抽象思维的成果，物理概念教学的目标之一就是培养学生的思维能力。良好的物理

16、抽象思维能力不是与生俱来的，后天的生活和学习经历才是培养它的主要途径。首先，在物理概念和规律教学中，教师应该积极引导学生在感性材料的基础上运用分析与综合、抽象与概括、归纳与演绎、比较与分类、还有科学推理的等抽象思维方法来建立概念。其次，在解决物理问题过程中，教师应引导学生从不同调度、不同侧面去分析问题。做到一题多思、一题多变、一题多解、多题一解。教师应当有目的地对学生进行各种思维训练。例如：逻辑思维、直觉思维、逆向思维、聚合和发散思维、类比和联想思维、局部和整体思维、批判和创新思维等等。3引导学生设计实验，培养创新思维能力实验是物理教学的核心，任何物理概念和规律建立的过程都是不断实验的过程。若

17、没有实验的过程，学生的思维能力就成了无本之源。教师要重视实验，多开展些设计性实验。设计实验过程是一个不断设计、探索和创新的过程，应鼓励学生根据教师提供的实验目的，根据已有实验条件，自主查阅参考资料，设计实验方案，自选实验设备，自似实验步骤，多次实验后，还要对实验结果进行系统的分析和调试，逐步完善实验方案。在这一过程中需要学生动脑思考、动手操作，既培养了学生的实践能力，又训练了学生的创新思维能力。案例4 要求学生运用已学过的物理知识和规律，设计测量当地重力加速度的实验方案。学生积极思考，设计方案如下：1 利用打点计时器测出当地重力加速度；2 利用单摆的周期公式测出当地重力加速度；利用频闪照相机拍

18、出做自由落体运动物体的频闪照片，测出当地重力加速度；根据物体自由下落，由h=12gt2，测出自由下落时间，从而求出加速度。设计的方案很多，凡是涉及重力加速度的物理规律，都可以作为设计测定实验方案的依据，但从实践上看，并非所有的方案都可行，需综合考虑，甚至要通过不断实验、再完善，再改进，最后选出最佳实验方案。通过这一系列的探索过程和不断地思考，不仅大大激发了学生的学习兴趣，学生的创新思维能力也受到了系统的训练和培养。4渗透科学方法教育，提高思维能力 物理知识是在应用了一定的物理方法的前提下产生的，学习和掌握物理知识也必须遵循一定的方法。只有掌握了科学方法，才能提高学生的思维能力，才能使学生在以后的学习和工作中少走弯路。正如笛卡尔所说：“最有价值的知识是关于方法的知识”，也就是说学校教育给学生的最具生命力的教育成果应该是教会学生