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物理學習的思維障礙探源及對策


五、概念內涵和外延的模糊形成的思維障礙。
任何一個物理概念都是內涵和外延的統一,我們通常所說的使學生掌握物理概念,一方面指的是要理解物理概念的內涵,同時也要求明確其外延。所謂外延,即概念所涉及的范圍和條件,公式的適用范圍和成立條件。教學實踐告訴我們,使學生弄清概念的外延是深化對概念的理解、正確運用物理概念解決實際問題的前提條件。但由于概念的外延指的是適用該概念的一切有關事物,因此,學生在理解或實際運用概念時,有時會不自覺地縮小或擴大概念的外延,因而造成錯誤的結果。
縮小概念外延主要表現為,忽視了同一概念所包含的物理圖景的多樣性,以較熟悉的個別的圖景代替圖景的全部。如對在豎直方向上運動處于超重狀態的物體,學生只考慮其向上加速的情況,忽視了向下減速的情況等等。發生這一錯誤的原因,一方面由于學生頭腦中的物理情景建立的不全面,同時也暴露出學生思維缺乏周密性。
相反,也有無意識地擴大外延的情況,如摩擦力的方向總是阻礙物體間的相對運動,而學生有時就擴大為總是阻礙物體的運動。有的學生因忽視勻變速直線運動的平均速度公式的適用范圍,用它來分析其它非勻變速運動的問題。為了克服這種思維障礙,在教學中必須把基本概念的物理意義講清楚,講清公式的適用范圍,配合練習加強運用,在運用中進行檢查,深化理解,逐步達到正確掌握基本知識的目標。
六、思維定勢干擾形成的思維障礙。
學生運用掌握的知識,形成了一套切實有效的分析解決問題的推理方式和方法,變成了學生的一種能力,一定的思維模式,這種現象叫思維定勢。但這種現象具有雙重性,既有積極的作用,又有消極的作用。從正面說,思維定勢的形成表明學生不僅掌握了知識,并且也形成了一定的思維推理能力;從反面說,這種思維定勢對分析解決能力的發展和提高也具有一定的阻礙作用,這種現象在教學中是很常見的。比如,在物理中常用的正負號,它可用來表示矢量的方向,不表示矢量的大小;也可用來表示標量的正負,如溫度的高低,功的正負,能量的正負,電勢的高低;也可用來表示物體的性質,如透鏡的性質,電荷的性質等等。而學生有時片面理解為表方向,忘記有的表示性質,有的表示大小。再如,學生學完高中力學后,解決動力學問題的方法主要有三種,一是運用牛頓運動定律和運動學公式,用來分析簡單的勻變速運動的問題;二是動量的觀點,運用動量定理和動量守恒定律,這是一種普遍的規律;三是運用功能觀點,運用動能定理和能量守恒定律,也是一種普遍的規律。雖然后兩種規律學生能夠達到的知識水平有限,但在教學大綱和高考說明的范圍內,對一些典型問題的分析上,仍然可以暴露出學生思維上的障礙和慣性。事實上,有許多典型的問題是應該用后兩種觀點容易解決的,學生仍往往用運動學公式和牛頓運動定律來分析,這就說明這種方法對動量和功能原理的知識的理解和提高產生了阻礙作用。還有,帶電粒子在電場中的運動分析中,首先要分析粒子的受力情況,對重力是否要考慮應根據狀態判斷,但學生往往直接將重力分析進去,使問題不能得到解決。要克服這種思維定勢,應該注意運用典型的事例加強練習,增強訓練的新穎性,增強題目的靈活性,重在提高具體問題具體分析的能力,切實加強審題能力的培養,使學生形成正確的分析習慣和方法,克服想當然的按頭腦中的思維套路來解題的不良習慣。
總之,為了有效克服以上所述的各種思維障礙,就必須認真研究學生思維障礙產生的根源,采取各種教學手段,增強預見性和針對性,切實糾正學生思維過程中的錯誤偏差,并且在運用中不斷鞏固、深化、提高思維能力。

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