突破學(xué)生思維障礙 提升習(xí)題課的有效性

何海衛(wèi)

高中物理新課程標(biāo)準(zhǔn)指出：一個(gè)好的習(xí)題，就是一個(gè)科學(xué)問(wèn)題。由此可以看出習(xí)題在高中物理學(xué)習(xí)和教學(xué)中的價(jià)值。但是由于高中物理知識(shí)邏輯性和抽象性很強(qiáng)，學(xué)生很容易在解題過(guò)程中出現(xiàn)思維障礙。本文期望通過(guò)對(duì)高中物理習(xí)題訓(xùn)練中出現(xiàn)的思維障礙進(jìn)行分析和討論，找到突破學(xué)生思維障礙的方法，以提高習(xí)題課的效率。

一、學(xué)生練習(xí)中存在的思維障礙

（一）思維的表面性障礙

由于學(xué)生在學(xué)習(xí)物理的過(guò)程中，對(duì)一些物理概念或物理規(guī)律的內(nèi)涵和適用條件缺乏深刻的理解，往往停留在表象的概括水平上，不能脫離具體表象而形成抽象的概念，自然也無(wú)法擺脫局部事實(shí)的片面而把握事物的本質(zhì)。由此產(chǎn)生如下兩種現(xiàn)象。

1.學(xué)生在分析和解決物理問(wèn)題時(shí)，往往思維單一，不善于多方挖掘題目的隱含條件。

【例1】在平直公路上，汽車(chē)以15m/s的速度做勻速直線運(yùn)動(dòng)，從某時(shí)刻開(kāi)始剎車(chē)，在阻力作用下，汽車(chē)以2m/s2的加速度做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，則剎車(chē)后10s內(nèi)汽車(chē)的位移大小為（）。

A.50mB.56.25mC.75mD.150m

相當(dāng)一部分學(xué)生稍加思索，就很容易由勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位移時(shí)間關(guān)系得出A選項(xiàng)，事后統(tǒng)計(jì)知得出這樣結(jié)論的同學(xué)占了一半，這反映了學(xué)生在思維上的不足，沒(méi)有意識(shí)到題目中隱含的條件：剎車(chē)后的汽車(chē)做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)其速度減至0后不會(huì)反向運(yùn)動(dòng)，而汽車(chē)有可能在剎車(chē)后不到10s，其速度就已減為0。所以應(yīng)該先求出汽車(chē)從剎車(chē)到速度減為0所用的時(shí)間t=7.5s，可知?jiǎng)x車(chē)后10s內(nèi)的位移即為剎車(chē)至速度減為0時(shí)的位移。正確選項(xiàng)為B。

2.缺乏足夠的抽象思維能力。學(xué)生往往善于處理一些直觀的或熟悉的物理問(wèn)題，而對(duì)那些抽象的、不熟悉的物理問(wèn)題常常不能抓住其本質(zhì)，將其轉(zhuǎn)化為已知的物理模型。

【例2】磁卡的磁條中有用于存儲(chǔ)信息的磁極方向不同的磁化區(qū)，刷卡器中有檢測(cè)線圈。當(dāng)以速度v0刷卡時(shí)，在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，其E-t關(guān)系如圖1所示。如果只將刷卡速度改為v02，線圈中的E-t關(guān)系圖可能是圖2中的（）。

這是2013年浙江高考物理卷第二道選擇題，從高考試卷的編排要求來(lái)看，本題還是屬于物理選擇題部分相對(duì)簡(jiǎn)單的，但很多學(xué)生在第一次遇到此題時(shí)竟然出現(xiàn)了無(wú)從下手的感覺(jué)。其實(shí)學(xué)生對(duì)線圈切割磁感線產(chǎn)生動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的基本模型還是很熟悉的，對(duì)公式E=BLv也沒(méi)問(wèn)題。但問(wèn)題的根源在于本題并不是直觀給出磁卡的內(nèi)部構(gòu)造，也沒(méi)有將實(shí)際問(wèn)題用學(xué)生熟悉的物理圖景展示出來(lái)，這樣很多學(xué)生無(wú)法從題目給出的信息中抽象出切割產(chǎn)生動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的物理模型。當(dāng)刷卡速度由v0變成v02時(shí)，動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的大小由E=Blv0變?yōu)镋′=Blv02；刷卡器的長(zhǎng)度一定，當(dāng)刷卡速度由v0變成v02時(shí)，刷卡時(shí)間由t0變?yōu)?t0，故D選項(xiàng)正確。

（二）思維定勢(shì)性障礙

由于高中學(xué)生已經(jīng)具備一定的解題經(jīng)驗(yàn)，對(duì)一些題型形成了一種固定的解題套路，也形成了一些思維定勢(shì)，不能根據(jù)新問(wèn)題的特點(diǎn)作出靈活的反應(yīng)。調(diào)查表明，思維定勢(shì)對(duì)知識(shí)的遷移和運(yùn)用，對(duì)思維的進(jìn)步和發(fā)展往往起著阻礙的作用，并嚴(yán)重制約著學(xué)生創(chuàng)造力的提高。

A.所受浮力大小為4830N

B.加速上升過(guò)程中所受空氣阻力保持不變

C.從地面開(kāi)始上升10s后的速度大小為5m/s

D.以5m/s勻速上升時(shí)所受空氣阻力大小為230N

很多學(xué)生想當(dāng)然地認(rèn)為，熱氣球豎直上升的加速度為0.5m/s2是定值，且題目后來(lái)說(shuō)明“若離開(kāi)地面后熱氣球所受浮力保持不變，上升過(guò)程中熱氣球總質(zhì)量不變”，由F=ma得出加速上升過(guò)程中，所受空氣阻力保持不變的結(jié)論，從而錯(cuò)選B。其實(shí)熱氣球從地面剛開(kāi)始豎直上升時(shí)，如果一直勻加速上升，則上升到180m時(shí)的速度v=2ah=65m/s>5m/s，故熱氣球不是勻加速上升，說(shuō)明隨著速度的增加，空氣阻力也越來(lái)越大，故B錯(cuò)誤。這就是思維定勢(shì)對(duì)學(xué)生答題造成的障礙。

由此可見(jiàn)，學(xué)生物理思維障礙的形成，不僅不利于學(xué)生物理思維的進(jìn)一步發(fā)展，而且也不利于學(xué)生解決物理問(wèn)題能力的提高。所以，在平時(shí)的物理習(xí)題教學(xué)中注重突破學(xué)生的物理思維障礙就顯得尤為重要。

二、幫助學(xué)生突破思維障礙，提升解題效率

（一）提高學(xué)生物理學(xué)習(xí)興趣，鼓勵(lì)學(xué)生自主思考，突破學(xué)習(xí)難點(diǎn)，消除畏懼心理

高中物理新課程標(biāo)準(zhǔn)指出：“普通高中教育仍屬于基礎(chǔ)教育，應(yīng)注重全體學(xué)生的共同基礎(chǔ)，同時(shí)應(yīng)針對(duì)學(xué)生的興趣、發(fā)展?jié)撃芎徒窈蟮穆殬I(yè)需求，設(shè)計(jì)供學(xué)生選擇的物理課程模塊，以滿足學(xué)生的不同學(xué)習(xí)需求，促進(jìn)學(xué)生自主地、富有個(gè)性地學(xué)習(xí)?！彼?，在高中物理習(xí)題教學(xué)中，教師必須著重了解和掌握學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)，嚴(yán)格遵循學(xué)生認(rèn)知發(fā)展的階段性特點(diǎn)，照顧學(xué)生認(rèn)知水平的個(gè)性差異，強(qiáng)調(diào)學(xué)生的主體意識(shí)，發(fā)展學(xué)生的主動(dòng)精神，培養(yǎng)學(xué)生良好的意志品質(zhì)，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，才能最大限度地預(yù)防學(xué)生思圖3維障礙的產(chǎn)生。

【例4】在發(fā)射高軌道衛(wèi)星的時(shí)候需要多次變換軌道才能將衛(wèi)星從低軌道發(fā)射到高軌道，其發(fā)射示意圖如圖3所示，衛(wèi)星圖4首先被送入近地的1號(hào)圓軌道，在Q點(diǎn)點(diǎn)火后進(jìn)入橢圓軌道2，最后在P點(diǎn)再次點(diǎn)火進(jìn)入較高軌道3，試比較衛(wèi)星在軌道2經(jīng)過(guò)P點(diǎn)和軌道3經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)的速度大小。

創(chuàng)設(shè)情境（一）：平拋運(yùn)動(dòng)。

（1）平拋運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律是什么？

（2）在高度一定的情況下，平拋的水平位移由什么決定？

（3）如果拋出的速度足夠大，物體還會(huì)落回地面嗎？它可能在地球表面做什么運(yùn)動(dòng)？

創(chuàng)設(shè)情境（二）：離心運(yùn)動(dòng)。

（1）物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的條件是什么？

（2）地球表面的物體繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的條件是什么？

（3）物體做離心運(yùn)動(dòng)要滿足什么條件？

（4）本題中衛(wèi)星在軌道2經(jīng)過(guò)P點(diǎn)和軌道3經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)的條件是什么？

上述設(shè)計(jì)層層遞進(jìn)，每思考完一個(gè)問(wèn)題，適時(shí)指出這類(lèi)問(wèn)題的要點(diǎn)，極大地調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，提高了課堂教學(xué)效率。

（二）認(rèn)真分析，通過(guò)暴露學(xué)生的思維過(guò)程，消除思維定勢(shì)的消極作用，突破思維定勢(shì)

思維定勢(shì)在習(xí)慣上被稱(chēng)為思維上的慣性，學(xué)生解題時(shí)如果受到思維慣性的限制，往往會(huì)做出誤判或者在解答一半的時(shí)候突然找不到突破口。所以，讓學(xué)生暴露其原有的思維過(guò)程，對(duì)于突破學(xué)生的思維障礙會(huì)起到極其重要的作用。

【例5】如圖6所示，擺球的質(zhì)量為m，從偏離水平方向θ=30°的位置由靜止釋放，求小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)繩子受到的拉力T。

圖6解析：小球從起點(diǎn)到最低點(diǎn)的過(guò)程中機(jī)械能守恒，可得：

在最低點(diǎn)，由牛頓第二定律可得：

這是典型的定勢(shì)思維下的解答，學(xué)生想當(dāng)然地認(rèn)為這個(gè)模型下的小球就應(yīng)該是遵守機(jī)械能守恒定律的。當(dāng)我判定這個(gè)解答錯(cuò)誤后，學(xué)生眼中全是驚訝，同時(shí)還有好奇和強(qiáng)烈的求知欲望。

此時(shí)我們只需要用事先準(zhǔn)備好的帶細(xì)線的小球，演示本題所述情境，相信絕大多數(shù)學(xué)生在看完演示實(shí)驗(yàn)后便能明白，原來(lái)小球在繩子繃緊前，不會(huì)做想象中的圓周運(yùn)動(dòng)，而是做自由落體運(yùn)動(dòng)，繃緊后才是一段圓周運(yùn)動(dòng)，所以在繃緊的過(guò)程中伴有機(jī)械能損失。

在教學(xué)中可以有多種方式，讓學(xué)生暴露其真實(shí)的想法，例如可以精心設(shè)計(jì)一些診斷性題目，事先了解學(xué)生可能產(chǎn)生的錯(cuò)誤；有時(shí)也可以設(shè)置疑難，讓學(xué)生展開(kāi)討論，通過(guò)討論暴露學(xué)生的思維過(guò)程，也能在一定程度上消除消極的思維定勢(shì)在解題中的影響。

總之，在物理教學(xué)中，教師要采用多樣化的教學(xué)模式，幫助學(xué)生打破思維障礙，真正發(fā)揮習(xí)題的價(jià)值，鞏固所學(xué)知識(shí)，提高學(xué)生對(duì)知識(shí)的綜合應(yīng)用能力。

（責(zé)任編輯 易志毅）

高中物理新課程標(biāo)準(zhǔn)指出：一個(gè)好的習(xí)題，就是一個(gè)科學(xué)問(wèn)題。由此可以看出習(xí)題在高中物理學(xué)習(xí)和教學(xué)中的價(jià)值。但是由于高中物理知識(shí)邏輯性和抽象性很強(qiáng)，學(xué)生很容易在解題過(guò)程中出現(xiàn)思維障礙。本文期望通過(guò)對(duì)高中物理習(xí)題訓(xùn)練中出現(xiàn)的思維障礙進(jìn)行分析和討論，找到突破學(xué)生思維障礙的方法，以提高習(xí)題課的效率。

一、學(xué)生練習(xí)中存在的思維障礙

（一）思維的表面性障礙

由于學(xué)生在學(xué)習(xí)物理的過(guò)程中，對(duì)一些物理概念或物理規(guī)律的內(nèi)涵和適用條件缺乏深刻的理解，往往停留在表象的概括水平上，不能脫離具體表象而形成抽象的概念，自然也無(wú)法擺脫局部事實(shí)的片面而把握事物的本質(zhì)。由此產(chǎn)生如下兩種現(xiàn)象。

1.學(xué)生在分析和解決物理問(wèn)題時(shí)，往往思維單一，不善于多方挖掘題目的隱含條件。

【例1】在平直公路上，汽車(chē)以15m/s的速度做勻速直線運(yùn)動(dòng)，從某時(shí)刻開(kāi)始剎車(chē)，在阻力作用下，汽車(chē)以2m/s2的加速度做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，則剎車(chē)后10s內(nèi)汽車(chē)的位移大小為（）。

A.50mB.56.25mC.75mD.150m

相當(dāng)一部分學(xué)生稍加思索，就很容易由勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位移時(shí)間關(guān)系得出A選項(xiàng)，事后統(tǒng)計(jì)知得出這樣結(jié)論的同學(xué)占了一半，這反映了學(xué)生在思維上的不足，沒(méi)有意識(shí)到題目中隱含的條件：剎車(chē)后的汽車(chē)做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)其速度減至0后不會(huì)反向運(yùn)動(dòng)，而汽車(chē)有可能在剎車(chē)后不到10s，其速度就已減為0。所以應(yīng)該先求出汽車(chē)從剎車(chē)到速度減為0所用的時(shí)間t=7.5s，可知?jiǎng)x車(chē)后10s內(nèi)的位移即為剎車(chē)至速度減為0時(shí)的位移。正確選項(xiàng)為B。

2.缺乏足夠的抽象思維能力。學(xué)生往往善于處理一些直觀的或熟悉的物理問(wèn)題，而對(duì)那些抽象的、不熟悉的物理問(wèn)題常常不能抓住其本質(zhì)，將其轉(zhuǎn)化為已知的物理模型。

【例2】磁卡的磁條中有用于存儲(chǔ)信息的磁極方向不同的磁化區(qū)，刷卡器中有檢測(cè)線圈。當(dāng)以速度v0刷卡時(shí)，在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，其E-t關(guān)系如圖1所示。如果只將刷卡速度改為v02，線圈中的E-t關(guān)系圖可能是圖2中的（）。

這是2013年浙江高考物理卷第二道選擇題，從高考試卷的編排要求來(lái)看，本題還是屬于物理選擇題部分相對(duì)簡(jiǎn)單的，但很多學(xué)生在第一次遇到此題時(shí)竟然出現(xiàn)了無(wú)從下手的感覺(jué)。其實(shí)學(xué)生對(duì)線圈切割磁感線產(chǎn)生動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的基本模型還是很熟悉的，對(duì)公式E=BLv也沒(méi)問(wèn)題。但問(wèn)題的根源在于本題并不是直觀給出磁卡的內(nèi)部構(gòu)造，也沒(méi)有將實(shí)際問(wèn)題用學(xué)生熟悉的物理圖景展示出來(lái)，這樣很多學(xué)生無(wú)法從題目給出的信息中抽象出切割產(chǎn)生動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的物理模型。當(dāng)刷卡速度由v0變成v02時(shí)，動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的大小由E=Blv0變?yōu)镋′=Blv02；刷卡器的長(zhǎng)度一定，當(dāng)刷卡速度由v0變成v02時(shí)，刷卡時(shí)間由t0變?yōu)?t0，故D選項(xiàng)正確。

（二）思維定勢(shì)性障礙

由于高中學(xué)生已經(jīng)具備一定的解題經(jīng)驗(yàn)，對(duì)一些題型形成了一種固定的解題套路，也形成了一些思維定勢(shì)，不能根據(jù)新問(wèn)題的特點(diǎn)作出靈活的反應(yīng)。調(diào)查表明，思維定勢(shì)對(duì)知識(shí)的遷移和運(yùn)用，對(duì)思維的進(jìn)步和發(fā)展往往起著阻礙的作用，并嚴(yán)重制約著學(xué)生創(chuàng)造力的提高。

A.所受浮力大小為4830N

B.加速上升過(guò)程中所受空氣阻力保持不變

C.從地面開(kāi)始上升10s后的速度大小為5m/s

D.以5m/s勻速上升時(shí)所受空氣阻力大小為230N

很多學(xué)生想當(dāng)然地認(rèn)為，熱氣球豎直上升的加速度為0.5m/s2是定值，且題目后來(lái)說(shuō)明“若離開(kāi)地面后熱氣球所受浮力保持不變，上升過(guò)程中熱氣球總質(zhì)量不變”，由F=ma得出加速上升過(guò)程中，所受空氣阻力保持不變的結(jié)論，從而錯(cuò)選B。其實(shí)熱氣球從地面剛開(kāi)始豎直上升時(shí)，如果一直勻加速上升，則上升到180m時(shí)的速度v=2ah=65m/s>5m/s，故熱氣球不是勻加速上升，說(shuō)明隨著速度的增加，空氣阻力也越來(lái)越大，故B錯(cuò)誤。這就是思維定勢(shì)對(duì)學(xué)生答題造成的障礙。

由此可見(jiàn)，學(xué)生物理思維障礙的形成，不僅不利于學(xué)生物理思維的進(jìn)一步發(fā)展，而且也不利于學(xué)生解決物理問(wèn)題能力的提高。所以，在平時(shí)的物理習(xí)題教學(xué)中注重突破學(xué)生的物理思維障礙就顯得尤為重要。

二、幫助學(xué)生突破思維障礙，提升解題效率

（一）提高學(xué)生物理學(xué)習(xí)興趣，鼓勵(lì)學(xué)生自主思考，突破學(xué)習(xí)難點(diǎn)，消除畏懼心理

高中物理新課程標(biāo)準(zhǔn)指出：“普通高中教育仍屬于基礎(chǔ)教育，應(yīng)注重全體學(xué)生的共同基礎(chǔ)，同時(shí)應(yīng)針對(duì)學(xué)生的興趣、發(fā)展?jié)撃芎徒窈蟮穆殬I(yè)需求，設(shè)計(jì)供學(xué)生選擇的物理課程模塊，以滿足學(xué)生的不同學(xué)習(xí)需求，促進(jìn)學(xué)生自主地、富有個(gè)性地學(xué)習(xí)?！彼?，在高中物理習(xí)題教學(xué)中，教師必須著重了解和掌握學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)，嚴(yán)格遵循學(xué)生認(rèn)知發(fā)展的階段性特點(diǎn)，照顧學(xué)生認(rèn)知水平的個(gè)性差異，強(qiáng)調(diào)學(xué)生的主體意識(shí)，發(fā)展學(xué)生的主動(dòng)精神，培養(yǎng)學(xué)生良好的意志品質(zhì)，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，才能最大限度地預(yù)防學(xué)生思圖3維障礙的產(chǎn)生。

【例4】在發(fā)射高軌道衛(wèi)星的時(shí)候需要多次變換軌道才能將衛(wèi)星從低軌道發(fā)射到高軌道，其發(fā)射示意圖如圖3所示，衛(wèi)星圖4首先被送入近地的1號(hào)圓軌道，在Q點(diǎn)點(diǎn)火后進(jìn)入橢圓軌道2，最后在P點(diǎn)再次點(diǎn)火進(jìn)入較高軌道3，試比較衛(wèi)星在軌道2經(jīng)過(guò)P點(diǎn)和軌道3經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)的速度大小。

創(chuàng)設(shè)情境（一）：平拋運(yùn)動(dòng)。

（1）平拋運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律是什么？

（2）在高度一定的情況下，平拋的水平位移由什么決定？

（3）如果拋出的速度足夠大，物體還會(huì)落回地面嗎？它可能在地球表面做什么運(yùn)動(dòng)？

創(chuàng)設(shè)情境（二）：離心運(yùn)動(dòng)。

（1）物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的條件是什么？

（2）地球表面的物體繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的條件是什么？

（3）物體做離心運(yùn)動(dòng)要滿足什么條件？

（4）本題中衛(wèi)星在軌道2經(jīng)過(guò)P點(diǎn)和軌道3經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)的條件是什么？

上述設(shè)計(jì)層層遞進(jìn)，每思考完一個(gè)問(wèn)題，適時(shí)指出這類(lèi)問(wèn)題的要點(diǎn)，極大地調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，提高了課堂教學(xué)效率。

（二）認(rèn)真分析，通過(guò)暴露學(xué)生的思維過(guò)程，消除思維定勢(shì)的消極作用，突破思維定勢(shì)

思維定勢(shì)在習(xí)慣上被稱(chēng)為思維上的慣性，學(xué)生解題時(shí)如果受到思維慣性的限制，往往會(huì)做出誤判或者在解答一半的時(shí)候突然找不到突破口。所以，讓學(xué)生暴露其原有的思維過(guò)程，對(duì)于突破學(xué)生的思維障礙會(huì)起到極其重要的作用。

【例5】如圖6所示，擺球的質(zhì)量為m，從偏離水平方向θ=30°的位置由靜止釋放，求小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)繩子受到的拉力T。

圖6解析：小球從起點(diǎn)到最低點(diǎn)的過(guò)程中機(jī)械能守恒，可得：

在最低點(diǎn)，由牛頓第二定律可得：

這是典型的定勢(shì)思維下的解答，學(xué)生想當(dāng)然地認(rèn)為這個(gè)模型下的小球就應(yīng)該是遵守機(jī)械能守恒定律的。當(dāng)我判定這個(gè)解答錯(cuò)誤后，學(xué)生眼中全是驚訝，同時(shí)還有好奇和強(qiáng)烈的求知欲望。

此時(shí)我們只需要用事先準(zhǔn)備好的帶細(xì)線的小球，演示本題所述情境，相信絕大多數(shù)學(xué)生在看完演示實(shí)驗(yàn)后便能明白，原來(lái)小球在繩子繃緊前，不會(huì)做想象中的圓周運(yùn)動(dòng)，而是做自由落體運(yùn)動(dòng)，繃緊后才是一段圓周運(yùn)動(dòng)，所以在繃緊的過(guò)程中伴有機(jī)械能損失。

在教學(xué)中可以有多種方式，讓學(xué)生暴露其真實(shí)的想法，例如可以精心設(shè)計(jì)一些診斷性題目，事先了解學(xué)生可能產(chǎn)生的錯(cuò)誤；有時(shí)也可以設(shè)置疑難，讓學(xué)生展開(kāi)討論，通過(guò)討論暴露學(xué)生的思維過(guò)程，也能在一定程度上消除消極的思維定勢(shì)在解題中的影響。

總之，在物理教學(xué)中，教師要采用多樣化的教學(xué)模式，幫助學(xué)生打破思維障礙，真正發(fā)揮習(xí)題的價(jià)值，鞏固所學(xué)知識(shí)，提高學(xué)生對(duì)知識(shí)的綜合應(yīng)用能力。

（責(zé)任編輯 易志毅）

高中物理新課程標(biāo)準(zhǔn)指出：一個(gè)好的習(xí)題，就是一個(gè)科學(xué)問(wèn)題。由此可以看出習(xí)題在高中物理學(xué)習(xí)和教學(xué)中的價(jià)值。但是由于高中物理知識(shí)邏輯性和抽象性很強(qiáng)，學(xué)生很容易在解題過(guò)程中出現(xiàn)思維障礙。本文期望通過(guò)對(duì)高中物理習(xí)題訓(xùn)練中出現(xiàn)的思維障礙進(jìn)行分析和討論，找到突破學(xué)生思維障礙的方法，以提高習(xí)題課的效率。

一、學(xué)生練習(xí)中存在的思維障礙

（一）思維的表面性障礙

由于學(xué)生在學(xué)習(xí)物理的過(guò)程中，對(duì)一些物理概念或物理規(guī)律的內(nèi)涵和適用條件缺乏深刻的理解，往往停留在表象的概括水平上，不能脫離具體表象而形成抽象的概念，自然也無(wú)法擺脫局部事實(shí)的片面而把握事物的本質(zhì)。由此產(chǎn)生如下兩種現(xiàn)象。

1.學(xué)生在分析和解決物理問(wèn)題時(shí)，往往思維單一，不善于多方挖掘題目的隱含條件。

【例1】在平直公路上，汽車(chē)以15m/s的速度做勻速直線運(yùn)動(dòng)，從某時(shí)刻開(kāi)始剎車(chē)，在阻力作用下，汽車(chē)以2m/s2的加速度做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，則剎車(chē)后10s內(nèi)汽車(chē)的位移大小為（）。

A.50mB.56.25mC.75mD.150m

相當(dāng)一部分學(xué)生稍加思索，就很容易由勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位移時(shí)間關(guān)系得出A選項(xiàng)，事后統(tǒng)計(jì)知得出這樣結(jié)論的同學(xué)占了一半，這反映了學(xué)生在思維上的不足，沒(méi)有意識(shí)到題目中隱含的條件：剎車(chē)后的汽車(chē)做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)其速度減至0后不會(huì)反向運(yùn)動(dòng)，而汽車(chē)有可能在剎車(chē)后不到10s，其速度就已減為0。所以應(yīng)該先求出汽車(chē)從剎車(chē)到速度減為0所用的時(shí)間t=7.5s，可知?jiǎng)x車(chē)后10s內(nèi)的位移即為剎車(chē)至速度減為0時(shí)的位移。正確選項(xiàng)為B。

2.缺乏足夠的抽象思維能力。學(xué)生往往善于處理一些直觀的或熟悉的物理問(wèn)題，而對(duì)那些抽象的、不熟悉的物理問(wèn)題常常不能抓住其本質(zhì)，將其轉(zhuǎn)化為已知的物理模型。

【例2】磁卡的磁條中有用于存儲(chǔ)信息的磁極方向不同的磁化區(qū)，刷卡器中有檢測(cè)線圈。當(dāng)以速度v0刷卡時(shí)，在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，其E-t關(guān)系如圖1所示。如果只將刷卡速度改為v02，線圈中的E-t關(guān)系圖可能是圖2中的（）。

這是2013年浙江高考物理卷第二道選擇題，從高考試卷的編排要求來(lái)看，本題還是屬于物理選擇題部分相對(duì)簡(jiǎn)單的，但很多學(xué)生在第一次遇到此題時(shí)竟然出現(xiàn)了無(wú)從下手的感覺(jué)。其實(shí)學(xué)生對(duì)線圈切割磁感線產(chǎn)生動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的基本模型還是很熟悉的，對(duì)公式E=BLv也沒(méi)問(wèn)題。但問(wèn)題的根源在于本題并不是直觀給出磁卡的內(nèi)部構(gòu)造，也沒(méi)有將實(shí)際問(wèn)題用學(xué)生熟悉的物理圖景展示出來(lái)，這樣很多學(xué)生無(wú)法從題目給出的信息中抽象出切割產(chǎn)生動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的物理模型。當(dāng)刷卡速度由v0變成v02時(shí)，動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的大小由E=Blv0變?yōu)镋′=Blv02；刷卡器的長(zhǎng)度一定，當(dāng)刷卡速度由v0變成v02時(shí)，刷卡時(shí)間由t0變?yōu)?t0，故D選項(xiàng)正確。

（二）思維定勢(shì)性障礙

由于高中學(xué)生已經(jīng)具備一定的解題經(jīng)驗(yàn)，對(duì)一些題型形成了一種固定的解題套路，也形成了一些思維定勢(shì)，不能根據(jù)新問(wèn)題的特點(diǎn)作出靈活的反應(yīng)。調(diào)查表明，思維定勢(shì)對(duì)知識(shí)的遷移和運(yùn)用，對(duì)思維的進(jìn)步和發(fā)展往往起著阻礙的作用，并嚴(yán)重制約著學(xué)生創(chuàng)造力的提高。

A.所受浮力大小為4830N

B.加速上升過(guò)程中所受空氣阻力保持不變

C.從地面開(kāi)始上升10s后的速度大小為5m/s

D.以5m/s勻速上升時(shí)所受空氣阻力大小為230N

很多學(xué)生想當(dāng)然地認(rèn)為，熱氣球豎直上升的加速度為0.5m/s2是定值，且題目后來(lái)說(shuō)明“若離開(kāi)地面后熱氣球所受浮力保持不變，上升過(guò)程中熱氣球總質(zhì)量不變”，由F=ma得出加速上升過(guò)程中，所受空氣阻力保持不變的結(jié)論，從而錯(cuò)選B。其實(shí)熱氣球從地面剛開(kāi)始豎直上升時(shí)，如果一直勻加速上升，則上升到180m時(shí)的速度v=2ah=65m/s>5m/s，故熱氣球不是勻加速上升，說(shuō)明隨著速度的增加，空氣阻力也越來(lái)越大，故B錯(cuò)誤。這就是思維定勢(shì)對(duì)學(xué)生答題造成的障礙。

由此可見(jiàn)，學(xué)生物理思維障礙的形成，不僅不利于學(xué)生物理思維的進(jìn)一步發(fā)展，而且也不利于學(xué)生解決物理問(wèn)題能力的提高。所以，在平時(shí)的物理習(xí)題教學(xué)中注重突破學(xué)生的物理思維障礙就顯得尤為重要。

二、幫助學(xué)生突破思維障礙，提升解題效率

（一）提高學(xué)生物理學(xué)習(xí)興趣，鼓勵(lì)學(xué)生自主思考，突破學(xué)習(xí)難點(diǎn)，消除畏懼心理

高中物理新課程標(biāo)準(zhǔn)指出：“普通高中教育仍屬于基礎(chǔ)教育，應(yīng)注重全體學(xué)生的共同基礎(chǔ)，同時(shí)應(yīng)針對(duì)學(xué)生的興趣、發(fā)展?jié)撃芎徒窈蟮穆殬I(yè)需求，設(shè)計(jì)供學(xué)生選擇的物理課程模塊，以滿足學(xué)生的不同學(xué)習(xí)需求，促進(jìn)學(xué)生自主地、富有個(gè)性地學(xué)習(xí)?！彼裕诟咧形锢砹?xí)題教學(xué)中，教師必須著重了解和掌握學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)，嚴(yán)格遵循學(xué)生認(rèn)知發(fā)展的階段性特點(diǎn)，照顧學(xué)生認(rèn)知水平的個(gè)性差異，強(qiáng)調(diào)學(xué)生的主體意識(shí)，發(fā)展學(xué)生的主動(dòng)精神，培養(yǎng)學(xué)生良好的意志品質(zhì)，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，才能最大限度地預(yù)防學(xué)生思圖3維障礙的產(chǎn)生。

【例4】在發(fā)射高軌道衛(wèi)星的時(shí)候需要多次變換軌道才能將衛(wèi)星從低軌道發(fā)射到高軌道，其發(fā)射示意圖如圖3所示，衛(wèi)星圖4首先被送入近地的1號(hào)圓軌道，在Q點(diǎn)點(diǎn)火后進(jìn)入橢圓軌道2，最后在P點(diǎn)再次點(diǎn)火進(jìn)入較高軌道3，試比較衛(wèi)星在軌道2經(jīng)過(guò)P點(diǎn)和軌道3經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)的速度大小。

創(chuàng)設(shè)情境（一）：平拋運(yùn)動(dòng)。

（1）平拋運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律是什么？

（2）在高度一定的情況下，平拋的水平位移由什么決定？

（3）如果拋出的速度足夠大，物體還會(huì)落回地面嗎？它可能在地球表面做什么運(yùn)動(dòng)？

創(chuàng)設(shè)情境（二）：離心運(yùn)動(dòng)。

（1）物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的條件是什么？

（2）地球表面的物體繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的條件是什么？

（3）物體做離心運(yùn)動(dòng)要滿足什么條件？

（4）本題中衛(wèi)星在軌道2經(jīng)過(guò)P點(diǎn)和軌道3經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)的條件是什么？

上述設(shè)計(jì)層層遞進(jìn)，每思考完一個(gè)問(wèn)題，適時(shí)指出這類(lèi)問(wèn)題的要點(diǎn)，極大地調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，提高了課堂教學(xué)效率。

（二）認(rèn)真分析，通過(guò)暴露學(xué)生的思維過(guò)程，消除思維定勢(shì)的消極作用，突破思維定勢(shì)

思維定勢(shì)在習(xí)慣上被稱(chēng)為思維上的慣性，學(xué)生解題時(shí)如果受到思維慣性的限制，往往會(huì)做出誤判或者在解答一半的時(shí)候突然找不到突破口。所以，讓學(xué)生暴露其原有的思維過(guò)程，對(duì)于突破學(xué)生的思維障礙會(huì)起到極其重要的作用。

【例5】如圖6所示，擺球的質(zhì)量為m，從偏離水平方向θ=30°的位置由靜止釋放，求小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)繩子受到的拉力T。

圖6解析：小球從起點(diǎn)到最低點(diǎn)的過(guò)程中機(jī)械能守恒，可得：

在最低點(diǎn)，由牛頓第二定律可得：

這是典型的定勢(shì)思維下的解答，學(xué)生想當(dāng)然地認(rèn)為這個(gè)模型下的小球就應(yīng)該是遵守機(jī)械能守恒定律的。當(dāng)我判定這個(gè)解答錯(cuò)誤后，學(xué)生眼中全是驚訝，同時(shí)還有好奇和強(qiáng)烈的求知欲望。

此時(shí)我們只需要用事先準(zhǔn)備好的帶細(xì)線的小球，演示本題所述情境，相信絕大多數(shù)學(xué)生在看完演示實(shí)驗(yàn)后便能明白，原來(lái)小球在繩子繃緊前，不會(huì)做想象中的圓周運(yùn)動(dòng)，而是做自由落體運(yùn)動(dòng)，繃緊后才是一段圓周運(yùn)動(dòng)，所以在繃緊的過(guò)程中伴有機(jī)械能損失。

在教學(xué)中可以有多種方式，讓學(xué)生暴露其真實(shí)的想法，例如可以精心設(shè)計(jì)一些診斷性題目，事先了解學(xué)生可能產(chǎn)生的錯(cuò)誤；有時(shí)也可以設(shè)置疑難，讓學(xué)生展開(kāi)討論，通過(guò)討論暴露學(xué)生的思維過(guò)程，也能在一定程度上消除消極的思維定勢(shì)在解題中的影響。

總之，在物理教學(xué)中，教師要采用多樣化的教學(xué)模式，幫助學(xué)生打破思維障礙，真正發(fā)揮習(xí)題的價(jià)值，鞏固所學(xué)知識(shí)，提高學(xué)生對(duì)知識(shí)的綜合應(yīng)用能力。

（責(zé)任編輯 易志毅）