分析學(xué)生思維障礙提高習(xí)題教學(xué)效益

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物理習(xí)題的教學(xué)是中學(xué)物理教學(xué)的一個重要組成部分,它對于深化學(xué)生的認(rèn)知過程,發(fā)展認(rèn)知結(jié)構(gòu),培養(yǎng)學(xué)生分析解決問題的能力都有十分重要的作用。于是教師就去找大量的習(xí)題讓學(xué)生練,企圖以此來加深印象從而掌握物理知識。教師疲于找題,無精力找規(guī)律,學(xué)生疲于解題,無精力消化,高耗低能的題海戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)致師生負(fù)擔(dān)加重,教學(xué)效益不高。那么怎樣才能提高物理習(xí)題的教學(xué)效益呢?筆者認(rèn)為必須先研究學(xué)生在解決物理問題時存在哪些思維障礙,然后對癥下藥。本人經(jīng)過幾年的教學(xué)實踐,總結(jié)了學(xué)生在解決物理問題時常見的幾種思維障礙,在這里與同仁們探討。
    一、生活直覺的誘導(dǎo)
    “一切真知都是由直接經(jīng)驗發(fā)源的”。物理是一門與生活緊密聯(lián)系的學(xué)科,學(xué)生學(xué)習(xí)某一物理規(guī)律前已經(jīng)接觸到這一問題的許多現(xiàn)象,但由于學(xué)生認(rèn)識水平的局限性,難以從大量的實例中揭示出物理現(xiàn)象的本質(zhì)特征,使學(xué)生得到了有關(guān)問題的錯誤觀點。一旦接觸到相關(guān)的問題時,這些錯誤的觀點就會先入為主,從而影響學(xué)生做出正確的判斷。比如“鐵比棉花重”;“速度大慣性大”;“物體越重,下落越快”;“摩擦力就是阻礙物體運動的力”;“物體浸入液體越深,所受浮力越大”等觀點根深蒂固。
    例1 如圖,一質(zhì)量為10kg的木箱在摩擦因數(shù)為0.2的水平面上向右運動,同時受到水平向左的大小為20N的力的作用。求物體在這一過程中的摩擦力的大小和方向。
    對于這樣的一道題我們教師看來是很簡單的,但對剛上高一的學(xué)生卻足以迷惑他們很長一段時間,他們總固執(zhí)的認(rèn)為既然木箱向右運動,就應(yīng)受到一個向右的作用力,而拉力是向左,所以摩擦力的方向向右。即使學(xué)過牛頓第一定律,這一錯誤觀點仍在他們心里揮之不去。教師在教學(xué)中遇到這一類問題時,應(yīng)事先能預(yù)見到學(xué)生會出現(xiàn)哪些問題,在講解分析時就能剖析到位,糾正他們的錯誤觀念。
    二、聯(lián)想的干擾
    物理問題的解決離不了物理概念的運用,而概念總是大量的長時間的儲存在學(xué)生的頭腦里,當(dāng)我們遇到某個具體的物理問題,需要某一對應(yīng)的物理規(guī)律或概念時,與之相關(guān)的,相近的內(nèi)容也會顯現(xiàn)。例如在電場中一部分學(xué)生對“電場,電勢,電勢能”這三個完全不同的概念容易混淆,在功這一章中“有用功,總功,功率,機(jī)械效率”也不能正確區(qū)分。在一些解題的方法中也會出現(xiàn)聯(lián)想的干擾。
    例2 兩個互相垂直的力F1,F(xiàn)2作用于同一物體上,使物體運動。物體通過一段位移時,力F1對物體做功4J,力只對物體做功刀,則合力對物體做功為多少?
    有相當(dāng)一部分的學(xué)生做出的答案為5J。這是他們看到圖上的兩個力便聯(lián)想到力的平行四邊形定則,所以不假思索對功這個標(biāo)量的計算也用起平行四邊形定則。
    三、思維定勢的束縛
    思維定勢就是用某種固定的思維模式去分析和解決問題,在學(xué)習(xí)中,學(xué)生由于經(jīng)常接觸同一類問題或同一種直觀模型,因而往往形成一種習(xí)慣性思維方向。有時也會將學(xué)生的思維束縛在一個狹小的范圍內(nèi)造成消極的作用。當(dāng)在學(xué)生非常熟悉的一類題上改變個別條件,學(xué)生往往不去認(rèn)真分析題設(shè)條件帶來的差異,而是一拿到題看到似曾相識,馬上按習(xí)慣的思路,方法求解。
    例3 如圖忽略滑輪的重力,求繩子拉力的大小。
    根據(jù)力的平衡知識可得F=Mg/2cosθ,但是他們卻固執(zhí)的認(rèn)為F=Mg/2,因為初中老師說:動滑輪省一半力。
    例4 如圖在電梯里的一個斜面上放了一個物體,電梯以加速度a勻加速上升,求物體所受的支持力與摩擦力的大小。
    這道題學(xué)生進(jìn)行受力分析后利用正交分解來列方程求解。但有一部分學(xué)生受物體在斜面上運動這一類題的影響,不假思索就沿斜面方向和垂直斜面方向來建立坐標(biāo)。
    如果我們加以留心,會發(fā)現(xiàn)這種思維定勢對學(xué)生的學(xué)習(xí)所造成的負(fù)面影響是嚴(yán)重的。
    四、數(shù)學(xué)知識的負(fù)遷移
    學(xué)生建立或?qū)W習(xí)某一物理概念所必要的相關(guān)的數(shù)學(xué)知識準(zhǔn)備不足,或數(shù)學(xué)與物理知識不匹配,會影響對物理知識的理解和掌握。例如,學(xué)生學(xué)習(xí)“合力與分力”以及“力的平行四邊形法則”時,感到比較困難,主要是因為學(xué)生的幾何知識和三角函數(shù)知識基礎(chǔ)不牢,所以在教學(xué)中注意有關(guān)數(shù)學(xué)知識的復(fù)習(xí),使學(xué)生順利地把數(shù)學(xué)知識遷移到物理問題地解決中。
    由于數(shù)學(xué)是一門抽象的科學(xué),而物理學(xué)是一門具體的科學(xué),如果不注意這一點,從純數(shù)學(xué)的角度去理解和使用物理概念,規(guī)律,公式,也會出現(xiàn)思維障礙。例如在數(shù)學(xué)中Z=X/Y中X,Y,Z泛指變量,并無具體的含義,公式變形后,函數(shù)關(guān)系依然存在,但物理公式中每一文字符號都有確定的意義,公式變形后其物理意義有的發(fā)生了根本的變化。公式E=F/Q,R=U/I,C=Q/U等雖與Z=X/Y形式相同,但E與F,Q;R與U,I;C與Q,U并不存在函數(shù)關(guān)系,所以在教學(xué)中要強調(diào)公式的物理意義。
    我們知道物理習(xí)題的教學(xué)是為了促使學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)的建立和發(fā)展。要想提高教學(xué)活動的效益,教師應(yīng)從學(xué)生的思維特點和知識結(jié)構(gòu)出發(fā),使學(xué)生能通過最少量的習(xí)題練習(xí),取得的效果。在物理問題的解決中,千千萬萬個學(xué)生會有千千萬萬個思維障礙,但這些思維障礙都具有相似性和重復(fù)性,在各種各樣失誤的表象的后面,往往有其相似的心理誘因。筆者在這里只列舉了幾種較常見的,影響較大的思維障礙。要想切實提高習(xí)題教學(xué)的效益,我們必須在平時教學(xué)中不斷的去發(fā)現(xiàn),去總結(jié)。