物理学习中思维障碍及消除对策

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  进入高中之后,很多学生都反映高中物理要比初中物理难得多,而且感觉怎么也考不出初中时的成绩.产生这些问题的关键在于高中物理对学生的抽象思维能力提出了更高的要求.高中物理显然不像初中物理那样生动形象,很多高中学生的思维仍然停留在初中形象思维的阶段,这造成了高中生物理学习的思维障碍.
  下面就高中学生思维障碍产生的原因进行分析,并提出一定的解决方案.
  一、生活经验的先入为主
  高中生在初中阶段已经有一定的生活经验,生活经验是学生学习物理的前提,但同时也会成为物理学习的阻碍因素.物理知识来源于生活,但同时又高于生活.先入为主的生活经验往往使学生形成一定的思维定式,这影响了学生对高中物理原理和知识的理解及运用.
  例如,牛顿第二定律的学习,使学生理解到物体间的相互作用力与加速度有关系,并据此提出失重和超重的概念,但是,一旦问题的条件变化,有些学生就会受到生活经验产生的观念的支配.比如,他们会认为绳子对物体的拉力等于物体的重力,水平面对物体的支持力等于物体的重力.
  针对生活经验的先入为主,应当从以下几个方面帮助学生突破障碍:一是讲解概念时,一定要详细透彻,让学生真正明白概念的形成过程,达到对概念的真正掌握;二是通过典型习题的训练来强化刺激,以纠正学生的错误观念;三是用一些生动的实验或者典型的例子与学生固有的生活经验形成鲜明的对比,逐渐清除错误印象.比如,伽利略的“两个铁球同时着地”的故事,可以和学生“物体的质量与下落速度成正比”的生活经验形成对比.
  二、物理概念的抽象性
  物理概念具有很强的抽象性,一般地,物理概念都有严格的外延和内涵,这给仍停留在抽象思维发展初级阶段的中学生,造成了很大的思维障碍.这种思维障碍,在中学物理教学中,主要表现在对于相似概念的混淆.以加速度和速度为例,雖然两者都是描述物体运动状态的物理量,但是实际上却有着本质的区别,速度是衡量物体速度快慢的物理量,而加速度则是衡量物体速度变化快慢的物理量.有的学生会认为物体的速度越大,加速度就越大,而且当加速变大时,速度也会变大.
  对于这种思维障碍,教师需要在讲解的过程中抓住概念差异的本质,从不同的角度进行分析.一方面,可以通过具体典型的例子进行区分.例如,在钟摆向底部运动时,速度逐渐变大,加速度逐渐变小,至底部时变为零,而当它越过底部向上运动时,加速度不断变大,而速度则不断变小.这样分析,可以使学生区分加速度和速度的不同;另一方面,可以运用图象法,在v-t的图象中,纵坐标表示速度,而斜率则表示加速度,从而直观对两者进行了区分.
  三、物理公式的数学化
  数学是解决物理问题的重要工具,很多物理问题都通过数学问题进行解决.在物理教学中,有些学生会忽略物理公式所代表的物理意义,将它们和数学公式等同起来.
  例如,在场强公式E=Fq中,公式的左端代表一个物理事实,而公式右边仅代表一种定义的方法、测定方法,实际上并不存在E正比于F或反比于q的问题.
  要解决这种问题,一方面要明确物理公式所代表的物理意义,通过分析物理现象的因果关系,讲明物理公式的来龙去脉,增强公式的物理色彩;另一方面,要在实际的教学和训练中防止单纯数学公式的教学方法,减少纯数学方法的运算.通过让学生运用数学公式来描述物理问题,来提高学生运用数学模型解决物理问题的能力.
  四、迁移不当
  迁移是学生运用类比思维的重要思维形式.类比推理是一种不严密的推理,是否正确还需要实践的检验.在物理学习中,恰当的迁移可以帮助学生掌握所学的知识.
  例如,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,解题的方法也十分相似,只是应用的具体知识不同.
  类比思维运用的不恰当,就会形成“负迁移”,这会对学生的物理学习造成负面影响,形成物理学习的思维障碍.
  例如,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,否则就会得出错误的结论.振动图象和波的图象是非常相近的两个图象,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,使两个图象的物理内容、物理意义完全不同.突破这种思维的主要方法就在于抓住两个现象的突出差别,细致地分析其中的差异,找出类比不同的根本原因是前提条件的不同.同时,通过消除这种思维障碍,也能够培养学生运用类比思维的能力.
  总之,物理的学习重在对学生思维能力的培养,帮助学生突破物理学习中的思维障碍的过程也就是帮助学生提高思维能力的过程,需要教师在教学实践中进行总结.
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