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思维定势是指由一定的心理活动所形成的准备状态,影响或决定同类后继心理活动的趋势或形成的现象.思维定势是一种客观存在的现象.心理学的研究表明,人在学习过程中使用某一认知方式进行思维,重复的次数越多,越有效,那么,在新的相似情境中就会优先运用这一方式.这是一种不甚自觉发生的行为.它是思维的“惯性”现象.
心理学中“问题解决能力”是学生运用所学知识去分析与解决问题.在物理问题解决的过程中,思维定势存在着思维的功能固定和迁移两种.所谓功能固定,是指多数物体都具有特定的功能,如小刀是用来切东西的,火柴盒是用来装火柴的,这种功能固定定势往往阻碍问题解决;所谓迁移是指一种学习对另一种学习的影响,它既具有正迁移的作用,又有负迁移的影响.正迁移是指人们把自己头脑中已有的思维模式恰当的迁移到新的物理情境中,顺利的解决新问题.负迁移是学生把自己头脑中已有的、习惯了的思维方法、思维模式不适当的生搬硬套的迁移到新的物理情境中去.
一、“思维定势”的负迁移影响
1.传统物理教学方式的影响
图1例1组装好单摆后在摆球自然下垂的情况下,用毫米刻度尺从悬点量到摆球的最低端的长度L=0.9990 m,在用游标卡尺测量摆球直径,结果如图1所示,则该摆球的直径为 mm,单摆摆长为 m.
解析:从考查的知识点来看,无非就是游标卡尺的读数和摆长的含义,是非常简单的问题,但为什么只涉及简单运算的第二个空出错率更高一些呢?学生在做该实验时,常犯的错误是把线长当摆长,所以在学习和复习过程中,为了强化对摆长的认识老师会反复强调操作时要测小球直径,计算摆长时要用摆线长加上小球的半径,这个认识经验对学生解决高考中出现的问题使学生产生了思维定势.在考场上,当学生看到此题时,题中情境的变化,不足以克服这个定势,导致了本该减去半径长结果却给加上了,导致问题不能解决而失分.
由此看来,在教学过程中,由于反复强调摆长等于线长加小球半径,造成“求摆长只能加”的思维定式导致本题错误.如果只强调摆长是从悬点到球心的距离效果是不是会更好呢?
反思我们的中学物理教学,基本就是知识的传授,即教师把书本上的知识传输给学生,学生只要把书本上的知识记熟即可.这种教学方式形成了固定的“概念、规律、习题教学”的教学模式,在这些教学模式下,学生学得的知识根本就没有经过发现问题、提出问题、探究和解决问题、验证结论的过程.所以思维定势的负迁移也在所难免了.
2.情景相似性的影响
图2例2测电流表内阻实验中,需要利用如图2所示的电路测定电流表的内阻,其主要操作步骤如下:
①接通S1,调节R1,使电流表指针偏转到满刻度;
②再接通S2,调节R2,使电流表指针偏转到满刻度的一半;
③读出R2的阻值,即认为电流表的内阻rg=R2
现备有如下器材:
(A) 电流表(量程0~100 μA,内阻约为100 Ω)
(B) 电阻箱(范围0~10 Ω)
(C) 电阻箱(范围0~9 999 Ω )
(D) 电阻箱(范围0~99 999 Ω )
(E) 滑动变阻器(范围0~200 Ω )
(F) 电源(电动势3 V,内阻不计)
(G) 开关和若干导线
(Ⅰ)电路图中R1应选,R2应选.(填入所选器材的字母代号)
(Ⅱ)实验中读得R2的阻值为100 Ω,则测量值和真实值相比(填“偏大”或“偏小”)
解析:从题的难度看,高考题的难度降低了,可是学生为什么会出错,而且错的答案多半是填“偏小”而不是填“偏大”呢?例2用的半偏法测电流表内阻时,从实验设计原理看,由于并入电阻箱电阻,使干路电流增大,待测电流表示数半偏时,电阻箱分得的电流会大一些,所以电阻箱的电阻值要比电流表的内阻偏小.而这一结果也早就深刻记忆在显示的脑海了,导致了大多数学生写出了“偏小”的错误答案.其实,本题已经发生了变化,题中干路有一只电流表,且有“使G1的示数仍为I1”,所以测量值与真实值是相等的.
情景的相似性可以分为本质特征的相似和非本质特征的相似性.本质特征的相似性如在原理、规则和事件间关系等方面的相似性,非本质特征的相似性指在表面特征的相似性,而本题正是问题表面相似造成的错解.
二、思维定势的功能固定影响
例3如图3,摆动图像真实地描述了对摆长约为1 m的单摆进行周期测量的四种操作过程,图中横坐标原点表示计时开始,A、B、C均为30次全振动图像,已知sin5°=0.087,sin15°=0.026,这四种操作过程合乎实验要求且误差最小的是 (填字母代号)
解析:很多学生在解决该题时看到题中给了两个角度的正弦值,考生自然会想到要有角度运算,但是,怎样用这两个正弦值?正弦值与题目的问题是什么关系?这种定势思维产生了功能固定,找不出解决问题的方法.其实,纵观全题之后,是不要经过计算的,考虑到在“单摆周期公式的成立条件下(教材中要求摆角要小于10°),通过图像给出的直接信息判断振幅(角度)大小,提高周期测量准确度的方法是多次测量取平均值,还要从平衡位置开始.所以选择(A)选项.
图3我们在教学中,应充分发挥学生思维定势的积极的作用,引导学生按照已有的认识和良好的习惯思路去研究新问题,应对变化,在积极的思维定势中进行知识和能力的正迁移,使问题在短时间内得到解决.
心理学中“问题解决能力”是学生运用所学知识去分析与解决问题.在物理问题解决的过程中,思维定势存在着思维的功能固定和迁移两种.所谓功能固定,是指多数物体都具有特定的功能,如小刀是用来切东西的,火柴盒是用来装火柴的,这种功能固定定势往往阻碍问题解决;所谓迁移是指一种学习对另一种学习的影响,它既具有正迁移的作用,又有负迁移的影响.正迁移是指人们把自己头脑中已有的思维模式恰当的迁移到新的物理情境中,顺利的解决新问题.负迁移是学生把自己头脑中已有的、习惯了的思维方法、思维模式不适当的生搬硬套的迁移到新的物理情境中去.
一、“思维定势”的负迁移影响
1.传统物理教学方式的影响
图1例1组装好单摆后在摆球自然下垂的情况下,用毫米刻度尺从悬点量到摆球的最低端的长度L=0.9990 m,在用游标卡尺测量摆球直径,结果如图1所示,则该摆球的直径为 mm,单摆摆长为 m.
解析:从考查的知识点来看,无非就是游标卡尺的读数和摆长的含义,是非常简单的问题,但为什么只涉及简单运算的第二个空出错率更高一些呢?学生在做该实验时,常犯的错误是把线长当摆长,所以在学习和复习过程中,为了强化对摆长的认识老师会反复强调操作时要测小球直径,计算摆长时要用摆线长加上小球的半径,这个认识经验对学生解决高考中出现的问题使学生产生了思维定势.在考场上,当学生看到此题时,题中情境的变化,不足以克服这个定势,导致了本该减去半径长结果却给加上了,导致问题不能解决而失分.
由此看来,在教学过程中,由于反复强调摆长等于线长加小球半径,造成“求摆长只能加”的思维定式导致本题错误.如果只强调摆长是从悬点到球心的距离效果是不是会更好呢?
反思我们的中学物理教学,基本就是知识的传授,即教师把书本上的知识传输给学生,学生只要把书本上的知识记熟即可.这种教学方式形成了固定的“概念、规律、习题教学”的教学模式,在这些教学模式下,学生学得的知识根本就没有经过发现问题、提出问题、探究和解决问题、验证结论的过程.所以思维定势的负迁移也在所难免了.
2.情景相似性的影响
图2例2测电流表内阻实验中,需要利用如图2所示的电路测定电流表的内阻,其主要操作步骤如下:
①接通S1,调节R1,使电流表指针偏转到满刻度;
②再接通S2,调节R2,使电流表指针偏转到满刻度的一半;
③读出R2的阻值,即认为电流表的内阻rg=R2
现备有如下器材:
(A) 电流表(量程0~100 μA,内阻约为100 Ω)
(B) 电阻箱(范围0~10 Ω)
(C) 电阻箱(范围0~9 999 Ω )
(D) 电阻箱(范围0~99 999 Ω )
(E) 滑动变阻器(范围0~200 Ω )
(F) 电源(电动势3 V,内阻不计)
(G) 开关和若干导线
(Ⅰ)电路图中R1应选,R2应选.(填入所选器材的字母代号)
(Ⅱ)实验中读得R2的阻值为100 Ω,则测量值和真实值相比(填“偏大”或“偏小”)
解析:从题的难度看,高考题的难度降低了,可是学生为什么会出错,而且错的答案多半是填“偏小”而不是填“偏大”呢?例2用的半偏法测电流表内阻时,从实验设计原理看,由于并入电阻箱电阻,使干路电流增大,待测电流表示数半偏时,电阻箱分得的电流会大一些,所以电阻箱的电阻值要比电流表的内阻偏小.而这一结果也早就深刻记忆在显示的脑海了,导致了大多数学生写出了“偏小”的错误答案.其实,本题已经发生了变化,题中干路有一只电流表,且有“使G1的示数仍为I1”,所以测量值与真实值是相等的.
情景的相似性可以分为本质特征的相似和非本质特征的相似性.本质特征的相似性如在原理、规则和事件间关系等方面的相似性,非本质特征的相似性指在表面特征的相似性,而本题正是问题表面相似造成的错解.
二、思维定势的功能固定影响
例3如图3,摆动图像真实地描述了对摆长约为1 m的单摆进行周期测量的四种操作过程,图中横坐标原点表示计时开始,A、B、C均为30次全振动图像,已知sin5°=0.087,sin15°=0.026,这四种操作过程合乎实验要求且误差最小的是 (填字母代号)
解析:很多学生在解决该题时看到题中给了两个角度的正弦值,考生自然会想到要有角度运算,但是,怎样用这两个正弦值?正弦值与题目的问题是什么关系?这种定势思维产生了功能固定,找不出解决问题的方法.其实,纵观全题之后,是不要经过计算的,考虑到在“单摆周期公式的成立条件下(教材中要求摆角要小于10°),通过图像给出的直接信息判断振幅(角度)大小,提高周期测量准确度的方法是多次测量取平均值,还要从平衡位置开始.所以选择(A)选项.
图3我们在教学中,应充分发挥学生思维定势的积极的作用,引导学生按照已有的认识和良好的习惯思路去研究新问题,应对变化,在积极的思维定势中进行知识和能力的正迁移,使问题在短时间内得到解决.