中學物理學習的思維障礙及其克服方法

所謂“思維障礙”是指思維活動過程中所遇到的障礙。由于物理學科自身的特點，決定了“思維障礙”較其它學科突出。阜康市一中穆尚禮老師對此進行了有益的探索。物理學是一門有其自身發(fā)展規(guī)律的學科。中學物理是以觀察和實驗為基礎(chǔ)，從而形成概念和規(guī)律為主要內(nèi)容的學科。1.錯誤的“日常經(jīng)驗”先人為主，成為建立科學概念的思維障礙由于物理學與日常生活和生產(chǎn)關(guān)系最為密切，在學習物理以前，學生已從那些膚淺、模糊以至錯誤的認識中獲得了不少“日常經(jīng)驗”。這些“日常經(jīng)驗”先入為主，常常干擾科學概念的形成，成為建立科學概念的思維障礙。從物體要運動必須施加力，沒有力作用物體就會停止運動這一日常認識中，產(chǎn)生“力是產(chǎn)生運動的原因”的“日常經(jīng)驗”，從而對力的概念的建立形成思維障礙；從池水淺，大魚就無法浮起的日常認識中，產(chǎn)生“浮力大小與液體深淺有關(guān)”的“日常經(jīng)驗”從而對浮力概念的建立形成思維障礙；從剎車后，地面阻力總是與車運動方向相反這一日常認識中，產(chǎn)生“阻力總做負功”的“日常經(jīng)驗”，從而對阻力做功問題產(chǎn)生思維障礙；從自行力剎閘后停下來的現(xiàn)象，產(chǎn)生閘皮和瓦圈間的摩擦力是自行車停下來的原因的認識，而不認為是依靠車輪與地面間的滑動摩擦力使自行車停下來。從而對分析剎車的物理過程形成思維障礙；從空中雞毛比石塊落得慢的日常認識中，產(chǎn)生“物體下落快慢與重量有關(guān)”的“日常經(jīng)驗”，從而對自由落體運動的學習形成思維障礙。另外，從日常的習慣用語中也可形成思維障礙。如燒水時，把壺嘴噴出的“白氣”叫水蒸氣，為正確解釋這一現(xiàn)象形成思維障礙；“安全生產(chǎn)，質(zhì)量第一”中的“質(zhì)量”一詞，為物理中“質(zhì)量”概念的建立形成思維障礙；“目光短淺”中的“目光”一詞，為光學中“像”概念的建立形成思維障礙等。克服“日常經(jīng)驗”形成的思維障礙的方法是：在建立每個概念前，教師應(yīng)對有關(guān)“思維障礙”進行調(diào)查，以便在教學中采取恰當“對策”。
即：做實驗以前產(chǎn)生強刺激，引導學生認真觀察，進行本質(zhì)的探究，經(jīng)過分析、推理、綜合，得出科學結(jié)論。2.物理公式數(shù)學化，造成思維障礙用數(shù)學式子表達的物理概念或規(guī)律，學生往往只從數(shù)學的意義去理解，從而對正確理解物理公式的物理意義形成思維障礙。從歐姆定律公式I=U/R導出 R=U/I，學生則說“導體的電阻跟加在導體兩端的電壓成正比，跟通過它的電流強度成反比。”豈不知數(shù)學式 y=x/z中的 x、y、z三者均可為變量，而 R=U/I中的R卻是由導體本身所決定的不變量，R=U/I只不過是在特定條件下的量度式而已，絕不存在與U和I成正比、反比的關(guān)系。從萬有引力公式F=GM1M2/r2和庫侖定律公式 F=KQ1Q2/r2，學生認為當 r→0時，萬有引力和庫侖力將無窮大。豈不知前兩公式成立的條件是M1和M2為質(zhì)點，Q1和Q2為點電荷�？朔�物理公式數(shù)學化這一思維障礙的方法是：在推導或總結(jié)出物理公式時，一定要強調(diào)公式成立的前提，即強調(diào)物理公式的物理意義。有的概念和規(guī)律可用物理公式表示，但絕對不能不看條件而將物理公式數(shù)學化。3.思維定勢使知識發(fā)生負遷移，形成思維障礙思維定勢就是思維慣性。思維慣性會使舊有知識對新知識的掌握產(chǎn)生不利影響，這便是知識的負遷移現(xiàn)象。負遷移就是一種思維障礙。物理學中有許多概念、現(xiàn)象和物理過程都比較相似，稍不留意，就會產(chǎn)生知識的負遷移，從而形成思維障礙。如細桿的一端連接一小球，另一端有一轉(zhuǎn)動軸，使其繞軸在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動。桿端小球運動到圓周最高點的速度可以為零。但若將此結(jié)論遷移到細繩拴小球在豎直面內(nèi)做圓周運動時的情況，認為小球運動到圓周最高點的速度也可以為零那就錯了；又如把小球沿豎直平面內(nèi)的圓形軌道的內(nèi)側(cè)做圓周運動時結(jié)論遷移到小物體沿光滑球面的頂點滑下時的情況就不正確了�？朔�由于思維定勢所形成的思維障礙的最好方法是比較法。如將速度與加速度比較，動量與動能比較，電阻與電阻率比較，軟繩與硬桿比較，帶電粒子在電場與磁場中受力情況的比較以及運動情況的比較等。

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