摘要：現(xiàn)代教育心理學(xué)揭示的新素質(zhì)觀、新知識觀、新教學(xué)觀為探討物理學(xué)習(xí)思維障礙的成因打開了一扇新的窗口，這對提高物理課堂教學(xué)效率、采取積極教學(xué)策略是一種新的理論支持。本文旨在據(jù)此探討物理學(xué)習(xí)思維障礙的成因及相應(yīng)對策。

關(guān)鍵詞：物理學(xué)習(xí)；思維障礙；成因；對策

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1003-6148(2008)3(S)-0003-4

現(xiàn)代教育心理學(xué)的研究成果不僅為提高課堂教學(xué)效率提供了新的教育科學(xué)的支持，也為物理教學(xué)的實(shí)踐與研究打開了一扇新的窗口。本文以現(xiàn)代教育心理學(xué)揭示的新素質(zhì)觀、新知識觀、新教學(xué)觀為指導(dǎo)，探討物理學(xué)習(xí)思維障礙的成因及其對策。

1 現(xiàn)代教育心理學(xué)揭示的“新三觀”

1.1 新的素質(zhì)觀

當(dāng)代美國著名教育心理學(xué)家羅伯特·加涅把學(xué)生素質(zhì)的形成分為三類：先天的、后天習(xí)得和自然發(fā)展中形成的。先天的素質(zhì)主要指大腦接受信息、提取信息的快慢及信息短時記憶的容量大小，它不受教育的影響。自然發(fā)展中形成的素質(zhì)包括“差別能力”和“人格特質(zhì)”?！安顒e能力”是指“言語流利、數(shù)理推理、視覺形象記憶等”，即通常所說的智力；“人格特質(zhì)”是指“焦慮性、成就動機(jī)、性格傾向性、謹(jǐn)慎性、沖動性、自我滿足性等”。這兩方面素質(zhì)是先天和后天相互作用的產(chǎn)物，表現(xiàn)出長期穩(wěn)定、不易受教學(xué)影響的特點(diǎn)。

加涅認(rèn)為，后天習(xí)得的素質(zhì)，表現(xiàn)為五種學(xué)習(xí)結(jié)果，即：言語信息、智慧技能、認(rèn)知策略、態(tài)度（含品德）和動作技能。這五種學(xué)習(xí)結(jié)果也稱為“五種習(xí)得的性能”，它是學(xué)校教學(xué)的目標(biāo)，并構(gòu)成新的學(xué)習(xí)的“內(nèi)部條件”。由此可知，學(xué)習(xí)結(jié)果表現(xiàn)出學(xué)生后天習(xí)得的素質(zhì)，也就是后天習(xí)得的知識（廣義的）。

1.2 新的知識觀

現(xiàn)代認(rèn)知心理學(xué)把知識分為廣義和狹義兩種，狹義的知識概念僅指陳述性知識；廣義的知識概念包含兩類知識，即陳述性知識和程序性知識。本文結(jié)合物理學(xué)知識對知識觀的內(nèi)涵作適當(dāng)闡述。

陳述性知識是指能用言語陳述信息，信息包括符號、事實(shí)和有組織的整體知識。這類知識的作用是回答“世界是什么”和“為什么“的問題，是個人有意識地提取線索，是能直接陳述的知識，相當(dāng)于我國“雙基”教學(xué)中的基礎(chǔ)知識。如“力是物體對物體的作用”；“因?yàn)榈厍蚶@太陽運(yùn)轉(zhuǎn)，所以地球上的物體都繞太陽運(yùn)轉(zhuǎn)”等等都屬陳述性知識。程序性知識包括對外辦事的程序性知識和對內(nèi)調(diào)控的程序性知識。這類知識的作用是用來回答“怎么辦”的知識。如“能通過常見力的現(xiàn)象歸納出力是物體對物體的作用”；“能用示意圖描述力”；“會測量力的大小”等等都是陳述性知識。

對外辦事的程序性知識包括智慧技能和動作技能，是處理外部世界的能力。其中智慧技能是人們應(yīng)用符號辦事的能力，相當(dāng)于我國“雙基”教學(xué)中的基本技能。加涅認(rèn)為，智慧技能由高到低分為四個層次，即辨別、概念、規(guī)則、高級規(guī)則，分別指對相似事物進(jìn)行區(qū)分的能力、對同類事物進(jìn)行歸類的能力（形成概念）、聯(lián)系幾個概念建立規(guī)則并運(yùn)用規(guī)則辦事的能力、將簡單規(guī)則重新組合成新的規(guī)則并解決復(fù)雜問題的能力。如能了解生活中常見的各種力并能區(qū)分（辨別）；能根據(jù)力的性質(zhì)將力分類，形成重力、彈力、摩擦力等定義（概念）；能通過實(shí)驗(yàn)得出動摩擦定律并運(yùn)用它求出不同情形下的摩擦力（規(guī)則）、能將各種力（運(yùn)用重力公式、胡克定律、摩擦定律等規(guī)則及平行四邊形法則）進(jìn)行力的合成（高級規(guī)則）。動作技能是運(yùn)用規(guī)則（操作規(guī)則）支配自身肌肉協(xié)調(diào)的能力，如按操作程序做共點(diǎn)力合成的實(shí)驗(yàn)。

對內(nèi)調(diào)控的程序性知識又稱為認(rèn)知策略，是處理內(nèi)部世界的能力，指運(yùn)用習(xí)得的概念和規(guī)則來調(diào)節(jié)、控制自己的認(rèn)知加工活動，有些類似于學(xué)習(xí)方法，但內(nèi)涵要豐富得多。如用肢體（手）感覺的辦法體驗(yàn)力的大小、用觀察實(shí)驗(yàn)的辦法得出胡克定律、用平行四邊形法則求合力的大小、用類比的方法建立電勢差的概念。

心理學(xué)家認(rèn)為，人們不僅通過后天習(xí)得的知識得到提升，同時“態(tài)度”也會發(fā)生變化，態(tài)度是指習(xí)得對人對事的反應(yīng)傾向（情感領(lǐng)域的學(xué)習(xí)結(jié)果，不屬于知識范疇）。

奧蘇伯爾提出有意義的學(xué)習(xí)必須具備三個條件：第一，要求學(xué)習(xí)的材料本身具有邏輯意義；第二，學(xué)生原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)中具有同化新材料的知識，即新材料能在學(xué)生原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)中找到固定點(diǎn)；第三，學(xué)生具有意義學(xué)習(xí)的心向，即學(xué)生在新的學(xué)習(xí)任務(wù)面前能主動激活自己的原有知識，使新舊知識發(fā)生相互作用。而加涅提出學(xué)習(xí)條件分為必要條件和支持性條件，他認(rèn)為智慧技能從辨別到概念，再到規(guī)則與高級規(guī)則，是一個遞進(jìn)的層次關(guān)系：高級規(guī)則學(xué)習(xí)以規(guī)則學(xué)習(xí)為必要條件；規(guī)則學(xué)習(xí)以概念學(xué)習(xí)為必要條件；概念學(xué)習(xí)以辨別學(xué)習(xí)為必要條件。言語信息和認(rèn)知策略是智慧技能學(xué)習(xí)的支持性條件。認(rèn)知策略以認(rèn)知的基本功能，如注意、感覺、思維和想象等為必要條件；言語信息和智慧技能則是認(rèn)知策略的支持性條件。言語信息本身又是以其它信息的學(xué)習(xí)為必要條件，以智慧技能和認(rèn)知策略的學(xué)習(xí)為支持性條件。動作技能學(xué)習(xí)以部分動作技能的掌握為必要條件；言語信息則是動作技能學(xué)習(xí)的支持性條件。學(xué)習(xí)態(tài)度對任何類型的學(xué)習(xí)都是重要的支持性條件。

1.3 新的教學(xué)觀

20世紀(jì)我國的基礎(chǔ)教育課程改革，各科的課程標(biāo)準(zhǔn)是從知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價值觀三個維度來制定課程目標(biāo)。用現(xiàn)代心理學(xué)的知識觀相比照，課程標(biāo)準(zhǔn)的“知識”與言語信息相對應(yīng)；“技能”與智慧技能和動作技能相對應(yīng)；“方法”與認(rèn)知策略相對應(yīng)；“情感態(tài)度與價值觀”與態(tài)度相對應(yīng)，唯獨(dú)“過程”找不到對應(yīng)的知識塊?，F(xiàn)代心理學(xué)家對學(xué)生素質(zhì)內(nèi)涵的要求和知識的定義都把知識構(gòu)建、發(fā)展的過程包含在內(nèi)，如前述加涅把智慧技能由高到低分為辨別、概念、規(guī)則、高級規(guī)則，顯現(xiàn)“過程”已貫穿其中。這里的“過程”應(yīng)就是教學(xué)過程，它不僅是一個接受知識的學(xué)習(xí)過程，而且是一個探究知識的過程，是一個發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的過程。新的課程標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)調(diào)“過程”的重要性，以改變過于強(qiáng)調(diào)接受學(xué)習(xí)、死記硬背、機(jī)械訓(xùn)練的現(xiàn)狀，倡導(dǎo)學(xué)生要主動參與教學(xué)過程，樂于探究、勤于動手，培養(yǎng)學(xué)生搜集和處理信息的能力、獲取新知識的能力、分析解決問題的能力以及交流合作的能力。

魯塞特指出：教師完成一知識塊、一節(jié)或一單元教學(xué)任務(wù)后，要注意收集信息，并藉此澄清以下五個方面的問題：

（1）實(shí)際的行為表現(xiàn)：當(dāng)前學(xué)生的行為表現(xiàn)怎樣？在學(xué)習(xí)中表現(xiàn)出的知識、技能是什么樣的狀況？

（2）理想的行為表現(xiàn)：應(yīng)該發(fā)生哪些改變？這需要描述預(yù)想的行為表現(xiàn)以及所需要相應(yīng)的知識、技能等。

（3）感受：學(xué)生對教學(xué)有什么樣的感受？這需要關(guān)注與教學(xué)有關(guān)的問題。

（4）原因：為什么教學(xué)或?qū)W生的學(xué)習(xí)中存在問題？這些問題是由什么原因造成的？這需要關(guān)注問題的各種根源。

（5）解決辦法：有哪些方法可以解決或者緩解當(dāng)前的問題？解決問題的辦法應(yīng)該是基于對問題產(chǎn)生的原因所做的分析而提出。

結(jié)合物理學(xué)知識介紹現(xiàn)代教育心理學(xué)中知識觀和學(xué)生習(xí)得知識的條件和過程，力圖明了學(xué)生習(xí)得知識的一般心理過程，了解學(xué)生物理學(xué)習(xí)思維障礙的心理成因，從而尋求幫助教師提高教學(xué)效果的策略，這就是本文在上述現(xiàn)代教育心理學(xué)揭示的“新三觀” 指導(dǎo)下所要探討的問題。

2 物理學(xué)習(xí)思維障礙的成因分析

中學(xué)生物理學(xué)習(xí)思維障礙的成因一般有下述幾方面的表現(xiàn)：

2.1 先入為主的生活觀念形成的思維障礙

先入為主的生活觀念形成的思維障礙，即為物理學(xué)習(xí)中的前概念（preconception），曾是國際物理教學(xué)研究中的一個熱點(diǎn)問題。前概念是學(xué)生對物理現(xiàn)象的直觀認(rèn)識，在他們接受正規(guī)的物理課程學(xué)習(xí)之前就已經(jīng)存在，并在這些認(rèn)識的基礎(chǔ)上形成了自己的思維體系。這里所說的“概念”和心理學(xué)中的一般狹義理解不同，它是指關(guān)于某一對象的觀點(diǎn)或看法。比如“地球繞著太陽轉(zhuǎn)”便是一個概念。前概念中，有些與科學(xué)概念有相通之處，但是學(xué)生對這種概念的理解大多還是相當(dāng)膚淺的，停留在表面上而不能深入到概念的本質(zhì)，更多的則是與科學(xué)的概念相悖的，因此前概念又常常被稱為“錯誤概念”（misconception）或者“相異構(gòu)想”（alternative framework）。芬德等（Pfundt Duit，1991）的文獻(xiàn)目錄中列出了1100多個這類研究，其中物理學(xué)方面的錯誤概念占總數(shù)的70%。例如，在學(xué)習(xí)力和運(yùn)動的關(guān)系這部分知識之前，許多學(xué)生都有這種看法，認(rèn)為靜止的物體，用力推動它時，它才會運(yùn)動，力停止作用時，它就會停下來；推物體的力越大，物體運(yùn)動的就越快，速度就越大。實(shí)際上，這種生活中形成的觀念是片面的，結(jié)論是錯誤的。

2.2 對物理概念、物理規(guī)律和物理公式缺乏全面、正確的理解

掌握物理概念最根本的是理解它所反映的物理事物、現(xiàn)象的本質(zhì)屬性，弄清其物理含義?？墒遣簧賹W(xué)生習(xí)慣于從字面上去理解，以致出現(xiàn)錯誤。如將失重、完全失重誤解為重力減小或不受到重力作用，從而誤以為放在人造地球衛(wèi)星內(nèi)的儀器所受的重力為零等；又如斷言環(huán)繞地球作勻速圓周運(yùn)動的衛(wèi)星速度一定等于或大于第一宇宙速度等。而物理規(guī)律的運(yùn)用一般是有其適用條件的，這一點(diǎn)往往為一些學(xué)生所忽視。如問將一物體放在地球球心其重為多少，相當(dāng)一部分學(xué)生不知道正確的答案是零，有的甚至得出無窮大的結(jié)論。此外，沒有弄清物理公式中各物理量的含義便亂套公式的現(xiàn)象更為普遍，恕不一一枚舉。

2.3 物理學(xué)習(xí)過程中的負(fù)遷移

有經(jīng)驗(yàn)的教師在講解物理問題時，往往喜歡引用相似的問題來協(xié)助討論和幫助學(xué)生理解與記憶，講授新知識引入新概念時，往往借助類比來促進(jìn)遷移。如講了力的合成和分解后，舉一反三，速度、場強(qiáng)及一切矢量的合成與分解就迎刃而解，因?yàn)榱Α⑺俣?、場?qiáng)的合成與分解所運(yùn)用的法則完全相同。而彼此類似的知識和技能之間還有一種負(fù)遷移，盡管表面上類似，本質(zhì)上卻存在著差異。而這種表面類似的東西常常阻礙和干擾新知識、新技能的學(xué)習(xí)。如振動圖形和波動圖形對學(xué)生就很容易產(chǎn)生干擾，因?yàn)閺耐庥^上看，兩者都是正弦或余弦曲線，盡管坐標(biāo)軸代表的意義不同，但有的學(xué)生還是把它們混為一談。

2.4 對研究對象及其物理過程不能建立物理模型

如質(zhì)量為m的木塊沿呈半球形的光滑碗邊滑下，讓學(xué)生判斷木塊在下滑過程中加速度和力的一些說法是否正確，有人認(rèn)為木塊的加速度方向始終指向球心；有人認(rèn)為它所受的合力數(shù)值不斷改變，但方向始終指向球心。究其原因，或者是把木塊的運(yùn)動誤判為勻速圓周運(yùn)動；或者沒有從受力分析出發(fā)判斷木塊受重力和碗的彈力作用，其加速度方向始終應(yīng)與合外力方向一致，錯以為無論勻速圓周運(yùn)動還是變速圓周運(yùn)動，其加速度方向都指向圓心。再有就是不能通過對題意的分析建立起清晰的物理圖景。如在討論由于地球自轉(zhuǎn)，靜止在地面上的物體的向心加速度的大小和方向時，一些學(xué)生斷定向心加速度的大小不會隨緯度的增加而減?。挥械膶W(xué)生認(rèn)為向心加速度的大小隨高度增加而減?。挥械膶W(xué)生則認(rèn)為向心加速度的方向總是指向地心。這主要是由于這些學(xué)生頭腦中未能對物體作圓周運(yùn)動形成清晰的圖景，也未通過畫示意圖來幫助自己分析，所以不能正確判斷物體作圓周運(yùn)動的平面，確定圓周運(yùn)動的圓心。

2.5 受心理定勢影響和思維膚淺性所產(chǎn)生的錯誤

在初中物理教學(xué)中，學(xué)生出現(xiàn)的一些錯誤往往與受心理定勢的影響有關(guān)。如“一個人立在平面鏡前，然后慢慢后退，則其像如何變化？”不少學(xué)生都選擇“他在平面鏡中的像越來越小，離平面鏡越來越遠(yuǎn)”這個答案。問出錯的學(xué)生為何作此選擇，回答說：“離得遠(yuǎn)就小?！边@是來源于視覺的通常經(jīng)驗(yàn)所產(chǎn)生的心理定勢，然而卻是兩種絕然不同的問題情景。

又如“熱水和冷水混合，冷水升高的溫度等于熱水降低的溫度，這是因?yàn)樗鼈兙哂邢嗤模?）?！背３Ｓ袑W(xué)生在括號中填寫“熱量”。但是這一答案只有表面的正確性。這種表面性是由于溫度與熱量具有某種類似造成的。它對于思維膚淺的學(xué)生有著極大的迷惑作用，這種認(rèn)為“溫度是熱，熱量也是熱”的物理概念泛化，容易導(dǎo)致更多的錯誤聯(lián)想：溫度越高，熱量越多；溫度變化，熱量變化；溫度變化相同，熱量就相同，等等。

3 消除物理學(xué)習(xí)思維障礙的對策

3.1 注意清除物理學(xué)習(xí)中的前概念

在教授新知識之前，教師只有充分了解學(xué)生已有的認(rèn)知情況，尤其是與新概念有密切關(guān)系的已有概念和原理的認(rèn)識，才能選擇有效的教學(xué)策略進(jìn)行有的放矢的教學(xué)。因?yàn)閷W(xué)生頭腦中的圖式是在潛移默化中形成的，具有隱蔽性，平時一般不會清晰地呈現(xiàn)在腦海里。奧蘇伯爾曾有一句名言：“如果我不得不把全部教育心理學(xué)還原為一條原理的話，我將會說，影響學(xué)習(xí)的唯一的最重要的因素是了解學(xué)習(xí)者已經(jīng)知道了什么?！苯處煈?yīng)事先采用診斷性測試等方式，了解學(xué)生的原認(rèn)知結(jié)構(gòu)。這樣通過教學(xué)前測或者提問，激活學(xué)生的經(jīng)驗(yàn)圖式，讓它從隱蔽之處呈現(xiàn)出來，為學(xué)生的重新建構(gòu)提供基礎(chǔ)框架，學(xué)生可以根據(jù)自己原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)進(jìn)行同化和順應(yīng)來獲得新概念的學(xué)習(xí)，避免在大腦一片空白的情況下進(jìn)行無意義的接受學(xué)習(xí)。同時教師還可以設(shè)置教學(xué)情境，讓學(xué)生在與實(shí)際情況相類似的教學(xué)情境中修正錯誤想法。因?yàn)閷W(xué)生頭腦中的前概念大多是在生活的具體情境中建立起來的，用他們獲得前概念的真實(shí)問題作為實(shí)例，會產(chǎn)生真實(shí)感和親切感。其做法是：選擇真實(shí)性任務(wù)或創(chuàng)設(shè)類似的情境；讓學(xué)生根據(jù)自己的理解，預(yù)測實(shí)驗(yàn)或問題的結(jié)果；讓他們用自己的前概念對現(xiàn)象進(jìn)行解釋，并為自己的前概念進(jìn)行辯護(hù)，從而引起思維結(jié)構(gòu)發(fā)生沖突，并強(qiáng)烈意識到前概念的存在；教師在適當(dāng)時機(jī)進(jìn)行指導(dǎo)，并步步引導(dǎo)他們用正確的物理概念來解釋問題。

3.2 建立理想模型和設(shè)計理想實(shí)驗(yàn)

所謂理想模型，就是利用理論的方法抓住事物的主要特征和性質(zhì)，舍去特定條件下無關(guān)緊要的因素而建立的抽象模型。例如質(zhì)點(diǎn)、剛體、彈簧振子、理想氣體、點(diǎn)電荷、無限長導(dǎo)體、純電阻、薄透鏡、盧瑟福模型等等。又如研究地球繞太陽運(yùn)動，由于地球的線度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于到太陽的距離，地球的形狀成為次要矛盾，所以可以忽略；沒有形狀的物體談自轉(zhuǎn)無意義，自轉(zhuǎn)也可以忽略。這樣建立的簡化模型就很容易計算出地球繞太陽轉(zhuǎn)動的周期、角速度等。理想實(shí)驗(yàn)與真實(shí)實(shí)驗(yàn)不同，它是人為構(gòu)造的理想過程，是一種邏輯推理的有效方法。

關(guān)于理想實(shí)驗(yàn)，牛頓曾經(jīng)有過這樣精彩的描述：“一個拋射體，如果不是由于重力的作用就不會回到地面，而會沿著直線飛出去；并且如果把空氣阻力消除掉，它就會以等速飛出去。如果從山頂用彈藥以一定的速度把一個鉛球平射出去，那么它將沿著一條曲線射到兩里外才落到地面；如果能消除空氣阻力，而且發(fā)射速度加到兩倍或十倍，那么鉛球的射程也可以增加到兩倍或十倍。而且用增加發(fā)射速度的辦法，我們可以隨意增加其射程，并同時減少它所畫曲線的曲率，使它終于在十倍、三十倍或九十倍遠(yuǎn)的距離處落到地面，或者在落地之前繞地球一轉(zhuǎn)?！?00多年后，用火箭發(fā)射衛(wèi)星，牛頓的理想也就變成了現(xiàn)實(shí)。

3.3 如何防止學(xué)習(xí)中的負(fù)遷移

新知識講解之前應(yīng)注意分析當(dāng)前課題有可能與哪些已有的知識容易混淆，對相似的問題定性區(qū)分，找出相同和相異之處，要從形式表象的相似中發(fā)現(xiàn)本質(zhì)的區(qū)別。學(xué)生解答物理問題中的普遍思維習(xí)慣是，從短期記憶的目標(biāo)題中，來提取在長時記憶中以前經(jīng)歷過的基題進(jìn)行類化，即根據(jù)待解的內(nèi)容、形式、特點(diǎn)找出相應(yīng)的已解過的習(xí)題之間的聯(lián)系，從而把待解題納入已有解題類型中去，應(yīng)用已有的經(jīng)驗(yàn)來解決新的問題。這就要注意區(qū)分新題和基題本質(zhì)的差異，不同的條件會產(chǎn)生新的因果關(guān)系。

3.4 如何防止心理定勢的影響?yīng)?/p>

站在平面鏡前的人直接觀察自己的像確實(shí)看起來變小了，這是視角變化所致，但不能將這種視覺的通常經(jīng)驗(yàn)簡單地套在平面鏡成像問題上。學(xué)生在回答這樣的問題時，頭腦中往往呈現(xiàn)出通常照鏡子的靜態(tài)表像，這時錯誤注定發(fā)生。為了防止這種心理定勢的影響，教師在進(jìn)行平面鏡成像的教學(xué)過程中，應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生操作表象：“畫畫平面鏡成像圖看看！”畫通常是先在頭腦中畫，在頭腦中浮現(xiàn)，再動筆簡單勾畫，正確答案就出來了。通過實(shí)驗(yàn)和作圖比較物與像的大小，有意識地讓學(xué)生建立起運(yùn)動的表象和變形的表象，尤其是培養(yǎng)學(xué)生操作表象的能力，再回答此類問題就會得心應(yīng)手。

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(欄目編輯趙保鋼)