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物理学习的思维障碍探源及对策

二、相近物理概念混淆形成的障碍
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,二者都是描述物理运动的物理量,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。二是可以运用图象进行区别,说明在v-t图象中,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。它们的意义可用一个形象的例子来比喻,就象正在演出的舞蹈节目,振动图象所表示的就是每一个演员的规定动作,而波的图象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,画波的图象的变化按振动图象的画法延伸补画,就象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,振动图象随时间的变化和波的图象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、物理实事之间的因果关系、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。

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