物理知识由物理概念、物理规律、物理实验和物理研究思想方法等组成,是人们解决物理问题的基础。高中阶段的物理知识具有高度的概括性和抽象性,学生学习时若不能真正把握知识的内涵、联系及其区别,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。本文拟就学生在物理学习中经常出现的几种思维障碍的形成原因作以下的分析,并提出相应的矫正办法。
　　一、先入为主的生活观念形成的思维障碍
　　物理学的研究对象是自然界中的客观物体及其运动规律,学生天天置身于千变万化的物理世界中,会自然地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,这是学生学习物理知识的前提条件。先入的生活观念有的基本正确,对学习有积极的促进作用,也有的观念是错误的,对物理概念的形成、物理规律的正确理解和运用,将起一定的消极作用,造成一定的学习障碍。主要表现有两点:一是妨碍概念理解的全面性、完整性,造成对概念的片面理解;二是阻断知识间的内在联系,造成知识与应用脱节。比如,学过牛顿第二定律的应用之后,学生已经知道物体间的相互作用力跟加速度即物体的状态有关系的,提出了超重和失重两个现象,并给出了分析这两个现象的方法。但一遇到稍有变化的超重和失重问题时,有些学生,受先前的观念支配,仍按原来的想法判断,认为绳对物体的拉力就等于物体的重力,水平面对物体的支持力等于物体的重力等。
　　先入为主的生活观念、错误经验往往驱使学生作出想当然的错误判断,阻碍学生对物理知识的掌握。要克服和纠正这类错误观念,可采取如下几个做法:一是讲解概念时,应展开充分的分析、讨论,让学生弄清概念的来龙去脉,明确概念的形成过程,以达到对概念内涵的准确理解和掌握。二是加强知识训练环节,反复矫正反复巩固,加深理解。三是用一些生动的物理实验或物理现象给学生以更强烈的刺激,形成鲜明的对比,说明原有观念的错误所在,使原有观念发生动摇,直至清除。
　　二、相近物理概念混淆形成的思维障碍
　　物理上有许多相近的物理概念,它们既相互联系又相互区别,具有不同的本质属性。有的学生对它们的物理意义理解不透,区分不清,加上头脑中没有完整的物理情境,容易将它们之间的关系简单化,要么同时变大,要么同时变小。如表示物理量大小及表示它变化快慢的两个量,学生就容易混淆,以速度和加速度为例来说,二者都是描述物体运动的物理量,速度表示物体运动的快慢,而加速度则是表示速度变化的快慢。有的学生认为,物体的加速度大,速度就大,加速度变大时,速度就随之也变大。
　　要克服这种思维障碍,可以抓住两个概念的差异,从不同的角度突出这种差异,进行区别。一是可以通过列举具体的典型例子加以纠正,使概念深化,找出两者之间的内在联系和区别,如在物体的振动过程中,物体向平衡位置运动的过程中,加速度是变小的,直至为零,速度是变大的;而离开平衡位置的过程中,加速度是变大的,速度反而是变小的,直至为零。为了特别强调加速度和速度这两个大小的差别和变化的不一致性,再让学生分别说明始末位置它们的大小,学生通过这一物理情境就可以具体地理解这两个量的区别,避免混淆。二是可以运用图像进行区别,说明在v-t图像中,斜率表示物体的加速度,纵坐标表示物体的速度,等等。
　　三、类比不当形成的思维障碍
　　类比是一种重要的推理方式,是人们认识新事物或有所新发现的重要思维方式。但类比不是一种严密的推理,类比推理的结果是否正确,还需要经过实践的检验。学生在学习物理的过程中,正确恰当地运用类比,可以帮助学生掌握所学的知识。如可以把原子中电子绕核的圆周运动与人造卫星绕地球的圆周运动进行类比,它们遵守相同的向心力方程,解题的方法也相似,只是应用的具体知识不同。这样的学习,既可以加强知识之间的联系,深化对知识的理解,也能提高学习的效率,促进思维方式的发展。同时,也要让学生认识到,有时类比不当,反而会造成学习知识的思维障碍。如机械波和光波在介质中的传播速度大小的决定因素是不相同的,这两者就不可作类比联想,否则就会作出错误的结论。振动图像和波的图像是非常相近的两个图像,形同意不同,差别只在于横轴表示的物理量不同。只因这一差别,使两个图像的物理内容、物理意义完全不同。它们的意义可用一个形象的例子来比喻,就像正在演出的舞蹈节目,振动图像所表示的就是每一个演员的规定动作,而波的图像所表示出来的就是整个群体所呈现的优美的造型。但学生往往把二者等同起来,画波的图像的变化按振动图像的画法延伸补画,就像是拿一个演员表演当成了整体舞蹈造型。但由于整体造型跟单个演员的表演是两码事,整体造型是由个体演员的表演组合出来的。因此,振动图像随时间的变化和波的图像随时间的变化的画法是不具有可类比性的。学生如果忽略了这一点,就会形成思维上的障碍,思维的结果就是错误的。
　　我认为,克服这种思维障碍的有效办法,就是抓住两个现象之间的突出差别,分析其差异,找出类比不具备的前提条件,才能消除这种思维障碍,培养学生良好的类比思维方法。
　　四、物理公式数学化形成的思维障碍
　　数学是学习和研究物理学的重要工具,运用数学工具解决物理问题的能力是中学物理教学大纲和高考说明中要求的一项重要能力。在教学中,我们往往发现,学生在运用数学知识解决物理问题的过程中,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,因而造成了运用公式分析物理问题的思维偏差。如场强公式E=F/q,左端代表一物理事实,而右边仅代表一种定义的方法、测定方法,并不存在E正比于F或反比于q的问题。克服这种思维偏差的主要措施,一是要强调公式的物理意义,理解公式所描述的物理现象、物理事实之间的因果关系、决定关系。二是要明确公式的来龙去脉,增强公式的物理色彩,突出对问题的物理意义的分析,防止单纯数学公式的教学法,减少纯公式数值代入计算的训练,让学生善于运用数学知识、数学方法描述物理问题,真正建立起物理上的数量关系,增强运用数学知识的意识,提高运用数学工具的能力。
　　(秦皇岛市抚宁县第四中学)