例談初中物理“思維斷層”教學(xué)

翁麗紅

摘 要：通過六個典型案例，具體分析初中物理教學(xué)中學(xué)生思維斷層的原因。在教學(xué)中要順應(yīng)學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)和發(fā)展規(guī)律，將重點落在學(xué)生的思維斷層上，銜接思維，明暢思路，提高科學(xué)素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：思維斷層;夯實基礎(chǔ);墊高思維起點;激活思維;優(yōu)化思維

筆者作為教研員，從對每次統(tǒng)考的質(zhì)量分析，以及下校聽課、學(xué)生的反應(yīng)情況中總結(jié)，“物理難學(xué)”是因為出現(xiàn)了“思維斷層”。所謂“思維斷層”，是指學(xué)生在認(rèn)知過程中知識是零散的、片面的，鏈接出現(xiàn)了障礙。筆者就幾個典型案例來說明教學(xué)必須順應(yīng)學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)和發(fā)展規(guī)律，將重點落在學(xué)生的思維斷層上，以提高科學(xué)素養(yǎng)。

一、注重基礎(chǔ)知識，夯實思維根基

【案例一】在初三復(fù)習(xí)了“力與運動”的相關(guān)知識后，學(xué)生練習(xí)：

試題：狗拉著雪橇沿水平冰面做直線運動。先以速度v做勻速運動，雪橇受到的水平拉力為F1，后以速度2v做勻速運動，雪橇受到的水平拉力為F2則（）

A.F22F1

筆者聽課的一個班50個學(xué)生，只有6個學(xué)生選擇正確，老師評講，強調(diào)了“勻速直線運動時受力是平衡力，力是一樣的”，但是在接下來的幾道相同知識點的練習(xí)上，正確率還是很低。

可見，對于力與運動的關(guān)系，學(xué)生不能理解 “速度越大，需要的力難道不是越大嗎”。學(xué)生的思維斷層在于對“力”與“運動”的邏輯關(guān)系沒有搞清楚，雖然知道“力是改變物體運動狀態(tài)的原因”，但是題目略去了“物體從v變?yōu)?v這個狀態(tài)變化過程”的分析要求，學(xué)生便不會主動運用分析。

究其原因，在教師備課環(huán)節(jié)欠缺“備學(xué)生”。物理難學(xué)，多數(shù)在于學(xué)生讀題后對于物理變化的中間過程不明確，教師只有認(rèn)真研究教材，深入了解學(xué)生認(rèn)知能力而產(chǎn)生的思維斷層，在課堂中用適當(dāng)?shù)姆椒?，如本題中，找到被學(xué)生忽略分析的中間過程，搭建知識鏈接。很多時候需要用圖示法，做出中間變化過程，引導(dǎo)學(xué)生理清物體運動過程的前、后及中間的變化過程，找到學(xué)生已知的和未知的之間的思維斷層，弄清楚事物的本質(zhì)和事物間規(guī)律性的邏輯聯(lián)系，夯實學(xué)生的思維根基，是教學(xué)的出發(fā)點。

二、注重知識延展，墊高思維起點

【案例二】初二第一學(xué)期期末統(tǒng)考試題：一根繩子受200 N的拉力會被拉斷。小舒與小野兩人沿反方向同時拉繩，他們每人用力為N時，繩子會被拉斷;如果將繩的一端固定在樹干上，小舒用力拉繩的另一端，則小舒用力為N時，繩子會被拉斷。

全區(qū)4000左右考生，第一個空的難度值達(dá)到0.32，第二空難度值為0.51。

題干簡單，繩子也司空見慣，隱含的卻是比較深刻的物理觀念、物理思維，很多老師在接觸類似問題時，基本是一兩句話一帶而過，沒有深入分析，造成類似問題總成為學(xué)生的學(xué)習(xí)難點。

關(guān)于繩子受力問題，要解釋清楚需要大學(xué)物理的材料力學(xué)知識作為支撐，對于初中生而言，如何給他們正確的物理觀念呢？首先，把繩子看成很多個小部分組成，當(dāng)繩子受外力時，內(nèi)部每一小部分，在繩子拉緊方向的橫截面的兩側(cè)，就產(chǎn)生等大反向的力，這個力就是“張力”;其次，再分析繩子的兩端，因為“力的作用是相互的”，可知，張力始終等于外力，所以，繩子能夠承受的最大的拉力為200 N時，張力也是200 N;再次，當(dāng)一個人在繩子一端花100 N的力拉繩子時，這端繩子的張力就是100 N，同理，繩子另一端張力一樣是100 N。如果繩子不是兩端同時受力，只受一個力的情況，是把它看成剛體或者一個質(zhì)點，此時我們認(rèn)為它不會變形，沒有張力，繩子兩端受力時，其中一端的力只是起到固定作用，如試題里的樹干，如果沒有樹干，繩子不會被拉斷。

本案例中，學(xué)生的定式思維是出錯的主要原因，認(rèn)為“左右各一個100 N 的力，合力是200 N ”，還因為缺乏足夠的知識儲備——“張力”這個物理概念，這時候教師的引領(lǐng)作用不可或缺，有了“張力”知識之后，墊高了思維起點，不僅解決了之前的認(rèn)知沖突，銜接了“生活經(jīng)驗與物理知識”之間的思維斷層，更容易明暢思路。

立足于教材，深入挖掘教材深層次價值，適當(dāng)補充課本、課標(biāo)不做要求的必要知識，提高學(xué)生的思維起點，深入淺出地掃清物理思維障礙，理順邏輯關(guān)系，有利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維等核心素養(yǎng)。

【案例三】關(guān)于摩擦起電問題，物理學(xué)規(guī)定了“與絲綢摩擦過的玻璃棒帶正電，與毛皮摩擦過的橡膠棒帶負(fù)電”。

學(xué)完摩擦起電知識后，學(xué)生會好奇，一定是毛皮與橡膠才起電嗎？為何摩擦?xí)痣姡恳贿B串的問題會出現(xiàn)在學(xué)生的思維里，因為此時學(xué)生還沒有足夠的知識基礎(chǔ)做鋪墊，鑒于課本不做要求、課時有限等多方面原因，很多老師不補充有關(guān)“摩擦起電”的相關(guān)知識，這樣就很難讓學(xué)生釋然心中的疑惑，只有講清楚摩擦起電本質(zhì)是電子轉(zhuǎn)移的知識后，銜接了思維斷層，才能讓學(xué)生夠豁然開朗，才容易對物理知識融會貫通。

之后，學(xué)生可能還會問：同種材料摩擦起電嗎？讓學(xué)生回家查閱資料。結(jié)果出人意料：同種材料摩擦也會起電！學(xué)生通過查閱資料不僅迅速掌握前人已經(jīng)研究過的知識，而且培養(yǎng)了自學(xué)能力。

教師以合理的方式幫助學(xué)生從認(rèn)識電子到摩擦起電，墊高了思維起點，完整走一遍科學(xué)家的思路及科學(xué)家的學(xué)習(xí)方法，構(gòu)建了完整認(rèn)知體系，提高了學(xué)習(xí)能力。

三、激發(fā)認(rèn)知沖突，激活認(rèn)知思維

【案例四】重100 N的水可以產(chǎn)生的最大浮力為：（D）

A.一定小于100 N B.一定大于100 N

C一定等于100 N D.可以大于100 N

“重100 N的水可以產(chǎn)生大于100 N的浮力？”“怎么可能？”根據(jù)阿基米德原理F浮=G排液，“怎么可能？”包括很多老師在內(nèi)，都產(chǎn)生這樣激烈的認(rèn)知沖突。

思維容易出錯在于F浮=G排液，認(rèn)為一定要把水排出來，才有浮力。依據(jù)圖1示的方法，左圖杯子裝有體積不多的一點水，右圖物體浸入后，可以被水包裹著很大一部分的體積，不難通過實驗說明，只要液體中可以使較大體積的物體保持在液面以下，就可以產(chǎn)生較大的浮力，與液體本身重力無關(guān)。通過這種認(rèn)知沖突的思考、分析，可以加深對阿基米德定律的理解，也進一步訓(xùn)練了分析能力。

實踐告訴我們，很多容易出錯的問題，即使老師提前總結(jié)，也一遍遍告知了，但總有“不撞南墻不回頭”的，非得遇到挫折后才會明白。因此，教學(xué)中，可以讓學(xué)生先自己展示出思維后，誘發(fā)認(rèn)知沖突，激發(fā)興趣，教師再糾正他們思維的偏差或思維的斷層，從而達(dá)到思維的新高度。

【案例五】做探究“杠桿平衡條件”的分組實驗中，一般的同學(xué)是豎直方向拉彈簧測力計的，但是，總是有同學(xué)是斜拉彈簧測力計，他們也同樣從杠桿上直接讀出力臂的數(shù)值。在匯報數(shù)據(jù)時，斜拉彈簧測力計的同學(xué)的結(jié)論肯定不滿足“動力×動力臂=阻力×阻力臂”杠桿平衡條件，此時，教師因勢利導(dǎo)：“難道杠桿平衡時不滿足這個條件嗎？”全班一起思考：“是有其他的原因？”老師請斜拉彈簧測力計的同學(xué)板演了他們的實驗操過程。當(dāng)全班同學(xué)一起找到了錯誤的根源在于“斜拉時力臂不再是杠桿上直接讀出的”這一錯誤之后，就順利實現(xiàn)了新的認(rèn)知的同化。

對于物理概念或者解題過程的教學(xué)，需要教師充分挖掘教學(xué)內(nèi)容以及學(xué)生活動中矛盾的因素，巧妙地設(shè)置認(rèn)知沖突，暴露學(xué)生的問題，讓學(xué)生置身于認(rèn)知沖突的矛盾氛圍中，因勢利導(dǎo)，幫助學(xué)生提高認(rèn)知水平，激活認(rèn)知思維。

四、體驗探究過程，優(yōu)化思維方式

【案例六】學(xué)習(xí)了浮力知識之后，讓學(xué)生動手做圖2所示的兩次實驗，比較“冰融化之后，水面怎么變化？”。

學(xué)生在家里開始用碗做實驗，發(fā)現(xiàn)碗不透明，不好標(biāo)水面位置的刻度，改用燒杯做，發(fā)現(xiàn)水面幾乎看不清楚變化，教師繼續(xù)引導(dǎo)，怎么樣讓實驗更加精確？——改用大一點的試管，因為比較細(xì)，冰塊大小受到試管的限制，怎么辦？——教師出示如圖3所示的長頸燒瓶，這樣，基本可以比較明顯地比較出兩次液面的變化情況了。在此基礎(chǔ)上，教師進一步提問“在長頸燒瓶里插上更細(xì)的玻璃管（如圖3右）會起到什么作用？”

教育家蘇霍姆林斯基說過：“在人的心靈深處，有一種根深蒂固的需要，就是希望自己是一個發(fā)現(xiàn)者、研究者、探索者?！北緦嶒炛?，學(xué)生經(jīng)歷了一次次失敗，覺得麻煩、泄氣，但是，正是這樣一次次的失敗，得到教師一次次的鼓勵與引導(dǎo)之后，他們才體會科學(xué)家研究的摸索過程，主動引發(fā)思考每一個實驗裝置更深層次的作用，對于“長頸燒瓶里插上更細(xì)的玻璃管會起到什么作用”的問題不言而喻。

教師有意識地將概念教學(xué)與實驗教學(xué)相結(jié)合，適時、適量地改進實驗課的教學(xué)組織形式，創(chuàng)設(shè)一些開放型的探究式實驗，幫助學(xué)生搭建一個思維的臺階，形成更為直觀的理解與感受，讓學(xué)生親身經(jīng)歷科學(xué)家研究之路，真正進入科學(xué)學(xué)習(xí)的狀態(tài)和角色，不僅避免了思維斷層的出現(xiàn)，而且提高了綜合能力。

綜上所述，教師在教學(xué)中全面地研究教材、分析學(xué)生，重視學(xué)生出現(xiàn)的“思維斷層”現(xiàn)象，幫助學(xué)生建立有效思維斷層的銜接，優(yōu)化學(xué)生邏輯思維，提高分析、解決問題的科學(xué)思維，是教師努力的一個方向。

參考文獻：

呂海霞.優(yōu)化知識教學(xué)，耦合學(xué)生的思維斷層[J].數(shù)學(xué)教學(xué)通訊，2017（12）：3-4.

編輯 溫雪蓮