高中物理中的思維錯(cuò)誤及成因

李松霞

對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)物理情況的調(diào)查中，發(fā)現(xiàn)一半學(xué)生普遍存在物理成績(jī)不理想的現(xiàn)象，這其中有一大部分初中學(xué)得挺好，到了高中，要么是同其他學(xué)科相比成績(jī)偏低甚至偏低幅度較大，呈現(xiàn)學(xué)科間的顯著不平衡；要么是物理學(xué)科的多次檢測(cè)或是成績(jī)欠佳，或是有一定下降.對(duì)這部分學(xué)生的進(jìn)一步調(diào)查，發(fā)現(xiàn)他們的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)、學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)表現(xiàn)都比較好，為什么會(huì)出現(xiàn)效果與動(dòng)機(jī)的明顯反差呢？這促使我們不得不從學(xué)習(xí)方法尤其是思維方式、方法上尋找原因.

一、形象思維中的形象淡漠

形象思維在學(xué)生的物理學(xué)習(xí)中起著極為重要的作用.如果學(xué)生對(duì)特定條件下的物理現(xiàn)象和過(guò)程，在頭腦中沒(méi)有建立起正確的物理形象，不會(huì)利用物理形象進(jìn)行思維，就難以把文字?jǐn)⑹?、?shù)學(xué)表達(dá)式和現(xiàn)實(shí)過(guò)程聯(lián)系起來(lái)，也就難以正確地進(jìn)行分析、推理、判斷等邏輯思維活動(dòng).物理上為了使所研究的問(wèn)題簡(jiǎn)化、形象化，往往將研究對(duì)象理想化如：質(zhì)點(diǎn)、剛體等；將研究過(guò)程理想化如：勻速運(yùn)動(dòng)、簡(jiǎn)諧振動(dòng)等；還將研究條件理想化如：光滑平面、絕熱容器等.然而，如質(zhì)點(diǎn)，勻速運(yùn)動(dòng)等在實(shí)際中都是不存在的，有的同學(xué)對(duì)此感到迷惑不解.既然不存在，那又何必研究呢？其實(shí)這正是物理學(xué)研究問(wèn)題時(shí)常用的簡(jiǎn)化方法.它的實(shí)質(zhì)是，忽略次要方面，突出主要方面的一種科學(xué)的抽象.

二、因果思維條件的制約

事物的因果聯(lián)系總受條件制約.對(duì)條件的認(rèn)識(shí)是一種較復(fù)雜的思維過(guò)程，一些思維能力不強(qiáng)的學(xué)生難于進(jìn)行這類思維；對(duì)教材不理解或理解不透的學(xué)生也無(wú)法對(duì)一些條件進(jìn)行分析和選用，從而使得在有條件關(guān)系的習(xí)題面前一些學(xué)生顯得無(wú)能為力.如關(guān)于功的定義及計(jì)算方法，絕大多數(shù)學(xué)生都能流暢地表達(dá)出來(lái)，但解答具體問(wèn)題時(shí)，很多學(xué)生又往往不自覺(jué)地把“在力的方向上” 這一限制條件拋在腦后，從而出現(xiàn)錯(cuò)誤；又如公式U=Ed中的d，說(shuō)起來(lái)都知道應(yīng)該是“沿場(chǎng)強(qiáng)方向的位移”，做起題來(lái)便又不自覺(jué)地隨便代入兩點(diǎn)間的距離了.

三、逆向思維不知反其道而行之

逆向思維是從對(duì)立的角度去考慮問(wèn)題.逆向思維解題的顯著特點(diǎn)就是以未知為起點(diǎn)，運(yùn)用有關(guān)概念、定律、定理找出有關(guān)物理量方面的聯(lián)系，層層推理，確定解題路線的分析途徑.由于受平時(shí)大量的從已知到未知解題方法的思維定勢(shì)的影響，加之有的教師沒(méi)有注意進(jìn)行逆向思維的訓(xùn)練和能力的培養(yǎng)，很多學(xué)生不善于甚至不知道運(yùn)用逆向推理、逆向論證、逆向分析.特別是初中物理，已知量不多，往往用一兩個(gè)簡(jiǎn)單的公式便能解決問(wèn)題，到了高中，物理量多了起來(lái)，有時(shí)一道題里面，字母就達(dá)到十個(gè)以上，學(xué)生一看就蒙.如一半以上的學(xué)生總認(rèn)為拋出去的物體受到重力和拋力共兩個(gè)力的作用，其原因除受“拋” 字的干擾外， 更主要的是不善于進(jìn)行逆向分析或逆向論證，假如拋力存在，這個(gè)拋力的施力物體是誰(shuí)呢？反過(guò)來(lái)想一想問(wèn)題就迎刃而解了.再比如判斷有無(wú)彈力、判斷有無(wú)摩擦力時(shí)，假設(shè)法都行之有效，可見逆向思維在學(xué)習(xí)物理中的重要性.

四、比較思維中的操作不當(dāng)

現(xiàn)行高中物理教材很注重向讀者呈現(xiàn)知識(shí)類比的思想，如《靜電場(chǎng)》中“點(diǎn)電荷類似于力學(xué)中的質(zhì)點(diǎn)，也是一種理想化的物理模型”、“由于移動(dòng)物體時(shí)重力做的功……具有確定的重力勢(shì)能……同樣地，由于移動(dòng)電荷時(shí)靜電力做的功……這種勢(shì)能叫做電勢(shì)能”、“在地理課中常用等高線來(lái)表示……與此類似，在電場(chǎng)中常用等勢(shì)面來(lái)表示電勢(shì)的高低”、“電容器的電容……這類似于用不同的容器裝水……”、“帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)，跟重物在重力場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)相似……”等等知識(shí)類比性陳述都是顯而易見的，而且這些陳述中既有物理學(xué)科內(nèi)的知識(shí)類比，也有物理與其他學(xué)科或與生活實(shí)際的知識(shí)類比.

新授課教學(xué)中，教師大多會(huì)采用類比教學(xué)的手段來(lái)應(yīng)對(duì)較為抽象的或難度較高的教學(xué)內(nèi)容，如：“彈簧彈力做功和彈性勢(shì)能變化”與“分子力做功和分子勢(shì)能變化”的類比、“用試探電荷研究電場(chǎng)的強(qiáng)弱”與“用檢驗(yàn)電流元研究磁場(chǎng)

的強(qiáng)弱”的類比、“人造地球衛(wèi)星模型”與“原子核式結(jié)構(gòu)模型”的類比、“機(jī)械波”與“電磁波（光波）”的類比、“加速度a=

ΔvΔt”與“感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=ΔΦΔt”的類比、“安培力F=ILB”與“洛倫茲力f=qvB”的類比、“左手定則→電動(dòng)機(jī)”與“右手定則→發(fā)電機(jī)”的類比……這些慣常的類比教學(xué)實(shí)例中既有相似類比也有相反類比，既有原理類比也有方法類比，既有宏觀情境類比也有微觀情境類比.

比較思維是物理學(xué)習(xí)中最常見的一種思維方式，按理說(shuō)高中學(xué)生應(yīng)能較好的掌握比較思維的方法進(jìn)行比較推理、比較分析、比較論證.但實(shí)際情況并非如此， 調(diào)查表明近一半的學(xué)生在比較思維中不善于通過(guò)比較來(lái)認(rèn)識(shí)事物的本質(zhì)，有的完全不理解兩種事物的可比性， 有的不理解比較的一般作用在解題中的特殊作用， 不善比較兩種事物的共性和個(gè)性，不善于舍同求異或舍異求同.

五、思維定勢(shì)導(dǎo)致思維嵌塞

思維定勢(shì)在習(xí)慣上也被稱作思維上的“慣性”.在物理學(xué)習(xí)中， 思維定勢(shì)還有著相當(dāng)程度的影響作用.

例如：先入為主的標(biāo)量概念對(duì)矢量概念的建立，就是一個(gè)干擾.如講勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心加速度時(shí)，由于一些同學(xué)把加速度理解為速度的量值變化的快慢，而不習(xí)慣考慮其方向的變化.所以，一提勻速圓周運(yùn)動(dòng)物體的加速度，他們頭腦中，預(yù)先就有這樣的圖景：“既然物體作勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則v2跟v1就應(yīng)該相等，從那兒來(lái)的速度的變化量Δv？ 加速度也就無(wú)從談起了”.但其向心加速度公式a=ω2R或a=v2/R，充分說(shuō)明了向心加速度確有實(shí)實(shí)在在的量值.這一事實(shí)，學(xué)生往往感到莫明其妙，思維也就阻塞在此.教學(xué)中不妨對(duì)“向心加速度”一節(jié)這樣處理的：索性一開始就給出其結(jié)論a=ω2R或a=v2/R，以建立懸念；接下來(lái)復(fù)習(xí)矢量的概念，并突出其“方向”；然后用矢量的平行四邊形法則，導(dǎo)出由于v2跟v1 “方向”不同而產(chǎn)生的Δv，這樣加速度也就在其中了，接著導(dǎo)出向心加速度公式，最后用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證.可見，學(xué)了向心加速度后，既擴(kuò)大了矢量和加速度的外延，又使學(xué)生對(duì)這些概念的內(nèi)涵有了更深刻的理解.

又如“離心力”對(duì)做圓周運(yùn)動(dòng)物體或單擺擺球和受力分析，就起干擾作用；生活中積累的錯(cuò)誤觀點(diǎn)，如：“物體運(yùn)動(dòng)需要力來(lái)維持”，對(duì)牛頓第一定律的理解起干擾作用；“馬拉車前進(jìn)是由于馬拉車的力大于車?yán)R的力”，對(duì)牛頓第三定律的學(xué)習(xí)起干擾作用等.還有學(xué)生的直覺(jué)經(jīng)驗(yàn)（想當(dāng)然）的思維定勢(shì)對(duì)理性認(rèn)識(shí)的干擾作用等，在教學(xué)中都不容忽視.

以上是學(xué)生學(xué)習(xí)物理中的幾種主要思維錯(cuò)誤，究其原因主要有：沒(méi)有深入理解物理概念的物理意義和概念所反映的物理事物、現(xiàn)象的本質(zhì)；不能準(zhǔn)確區(qū)分相近的物理量；忽視或誤解物理規(guī)律的適用條件；沒(méi)有搞清物理公式中各物理量的含義而亂寫亂套公式；片面分析問(wèn)題，只見局部不顧整體；憑自己的主觀想象， 缺乏從論證推理得出結(jié)論的習(xí)慣；死記硬背物理公式和某些結(jié)論，對(duì)具體問(wèn)題不會(huì)具體分析；不能全面、準(zhǔn)確地分析題目描述的全物理過(guò)程；不能對(duì)題意的分析建立起清晰的物理圖景等等.此外還有物理知識(shí)本身抽象程度高，與實(shí)際聯(lián)系緊密，運(yùn)用物理知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題時(shí)靈活多變；教材的編寫比較原則，缺少形象化的說(shuō)明；缺少訓(xùn)練學(xué)生思路的典型范例；學(xué)生還沒(méi)有把握住學(xué)習(xí)物理的科學(xué)方法，不善于從多方面去理解物理概念，不善于作比較分類工作，沒(méi)有掌握解決實(shí)際問(wèn)題的科學(xué)思維方法，不能從分析題中抽象出物理模型--確定遵循的規(guī)律——找出已知和未知的聯(lián)系——建立方程——探討答案的物理過(guò)程等等.endprint