(江蘇省青山高級中學(xué)，江蘇 無錫 214000)

學(xué)好物理確實(shí)不容易，需要較強(qiáng)的能力，尤其是思維能力，它是學(xué)生順利完成學(xué)習(xí)任務(wù)的關(guān)鍵和保障.從信息論的角度來看，思維是人腦對信息的加工過程.學(xué)生平時(shí)已經(jīng)從日常生活經(jīng)驗(yàn)和書本雜志以及互聯(lián)網(wǎng)上獲取了大量的信息，但是這些信息對物理問題的思考并不都有效，需要教師去引導(dǎo)、啟發(fā)、歸納、分析和過濾，然后經(jīng)過學(xué)生思維加工內(nèi)化為學(xué)生掌握的知識和技能.高一學(xué)生常常因?yàn)樗季S定式和生活經(jīng)驗(yàn)的誤導(dǎo)，出現(xiàn)了一些思維障礙，造成學(xué)習(xí)物理的困難.

1 思維障礙的成因

1．1 生活負(fù)遷移

學(xué)生不自覺地繞過科學(xué)概念，從個(gè)人的日常經(jīng)驗(yàn)和觀念出發(fā)，想當(dāng)然地對物理問題進(jìn)行判斷，得到錯(cuò)誤結(jié)論.

圖1

例1 如圖1所示，一個(gè)輕質(zhì)彈簧豎直放在水平地面上，小球A由彈簧正上方某高度自由下落，與彈簧接觸后，開始壓縮彈簧，設(shè)此過程中彈簧始終服從胡克定律，那么在小球壓縮彈簧的過程中，以下說法中正確的是( ).

A.小球速度一直增大

B.小球速度一直減小

C.小球速度先增大后減小

D.小球速度先減小后增大

在學(xué)生的答案中，第一次選擇B的占70%以上，理由是“人運(yùn)動中遇到障礙就會自我保護(hù)而減速，因此運(yùn)動物體遇到彈簧彈力的阻礙也應(yīng)該減速”.正確答案是C.

例2 甲、乙兩隊(duì)舉行拔河比賽，甲隊(duì)獲勝，如果甲隊(duì)對繩的拉力為F甲，地面對甲隊(duì)的摩擦力為f甲；乙隊(duì)對繩的拉力為F乙，地面對乙隊(duì)的摩擦力為f乙，繩的質(zhì)量不計(jì)，則有F甲F乙，f甲f乙.(答案：=、>)

在學(xué)生的答案中，第一空填“=”的占80%左右，而第二空填“>”的不足10%，理由 是“只有F甲>F乙時(shí)，受力不平衡了，運(yùn)動狀態(tài)改變，導(dǎo)致向甲隊(duì)方向移動，最后甲隊(duì)獲勝”.

例3 物體A、B同時(shí)從同一地點(diǎn)、沿同一方向運(yùn)動，A以10m/s的速度勻速前進(jìn)，B以2m/s2的加速度從靜止開始做勻加速直線運(yùn)動，A、B再次相遇前，它們的間距變化情況是( ).

A.一直增大 B.一直減小

C.先增大后減小 D.先減小后增大

在學(xué)生的答案中，選擇B的占60%以上，理由是“因?yàn)樵谌粘Ｉ畹淖反虺臭[中獲得了成功，所以只要去追，就應(yīng)該縮小距離”.答案是C.

1．2 習(xí)題“慣性”負(fù)遷移

學(xué)生在相近或相關(guān)問題上多次獲得成功的基礎(chǔ)上形成了“慣性”，形成一種主觀的、僵硬的、帶有頑固性的心理準(zhǔn)備，把思維限制在狹窄的通道上，得到錯(cuò)誤的結(jié)論.

例4 在針對“例1”講解后，為了鞏固學(xué)生正確的解題思維過程，就問“那么，小球再次被彈出過程中，速度和加速度又如何變化呢？”引導(dǎo)學(xué)生再次從小球的受力分析、加速度大小和方向的變化以及與速度方向的關(guān)系分析，得到相同的結(jié)論，即“加速度先小后大，速度先大后小”.這時(shí)，部分學(xué)生很快從中總結(jié)得出“速度變化總是先大后小，而加速度的變化趨勢總是與之相反”.

例5 一個(gè)物體從傾角為37°、足夠長的斜面上水平拋出，初速度為10m/s,經(jīng)過多長時(shí)間，物體離斜面最遠(yuǎn)？

為了分解難點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生先解決另一個(gè)問題：物體被拋出，到達(dá)離斜面最遠(yuǎn)點(diǎn)時(shí)，有什么特點(diǎn)？學(xué)生們很快說出“速度為零”，其理由是“物體由于慣性沖上斜面的運(yùn)動和豎直上拋相似，在最高點(diǎn)的速度都是零”.而正確的說法是：物體到達(dá)離斜面最遠(yuǎn)點(diǎn)時(shí)，其速度在與斜面垂直方向上的分量為零，與斜面平行方向上的分量不一定為零.

2 克服思維障礙的對策

2．1 一題多變

通過對某一題目進(jìn)行圖形變換、條件變換、結(jié)論探索、類比等多角度和多方位的探究，使一道題變?yōu)橐活愵}，達(dá)到舉一反三、觸類旁通的目的，培養(yǎng)學(xué)生良好的思維品質(zhì).為克服例4中出現(xiàn)的思維障礙，筆者運(yùn)用了如下變式.

圖2

變式1：把例1中的彈簧和小球相連，倒置在升降電梯中(如圖2)，當(dāng)電梯帶著彈簧和小球勻速上升后，電梯突然停住，小球由于慣性壓縮彈簧，那么在小球壓縮彈簧的過程中，小球的加速度和速度大小如何變化？學(xué)生答：小球的加速度大小一直增加，速度一直減小.

變式2：在變式1中，電梯突然停止后改為突然加速上升，且做勻加速運(yùn)動，小球由于慣性拉伸彈簧，那么在小球拉伸彈簧的過程中(設(shè)彈簧在彈性限度內(nèi))，小球的加速度和速度大小如何變化？學(xué)生答：小球的加速度大小先增加后減小，速度一直增加.

變式3：各題中小球的動能、重力勢能及彈簧的彈性勢能如何變化？

通過變式3，引導(dǎo)學(xué)生比較各題中的能量變化情況，歸納出解決問題的步驟：先確定研究對象，然后進(jìn)行受力分析，確定合外力大小、方向的變化，以及合外力(加速度)方向與物體初始運(yùn)動狀態(tài)的關(guān)系，最后得到物體運(yùn)動狀態(tài)的變化或能量變化的結(jié)論.

2．2 一題多解

對同一個(gè)問題，鼓勵(lì)、啟發(fā)、引導(dǎo)學(xué)生在所學(xué)知識范圍內(nèi)，盡可能提出不同的解題構(gòu)想和方法，拓寬學(xué)生的思維空間，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)散思維、創(chuàng)新意識.在克服例3中出現(xiàn)的思維障礙，筆者采用了如下做法.

2．2．1 物理分析法

物體A做速度vA=10m/s的勻速直線運(yùn)動，B做初速度為零、加速度a=2m/s2的勻加速直線運(yùn)動.根據(jù)題意，在開始的一段時(shí)間內(nèi)，A的速度大于B的速度，它們間的距離逐漸變大，當(dāng)B的速度加速到大于A的速度后，它們間的距離又逐漸變小.

2．2．2 數(shù)學(xué)極值法

則A、B間的距離Δs=10t-t2，可見，這是一個(gè)開口向下的拋物線方程.在t≥0的范圍內(nèi)，Δs是先變大后變小的.

2．2．3v-t圖像法

圖3

根據(jù)題意，作出A、B兩物體的v-t圖像(如圖3)，由圖可知：A、B再次相遇前它們之間距離有最大值的臨界條件是vA=vB，即t1時(shí)Δs有最大值，之后Δs又逐漸變小.

解析四：相對運(yùn)動法

因?yàn)楸绢}求解的是A、B間距離的變化，所以可利用相對運(yùn)動求解.選B為參考系，則A相對B的初速度、末速度、加速度分別是v0=10m/s、vt=vA-vB=0、a=-2m/s2.因此，A相對B先做勻減速遠(yuǎn)離運(yùn)動，減速到零后，再反向勻加速靠近，即Δs先變大后變小.

2．3 生活類比法

對于一些極為陌生、抽象的物理概念或規(guī)律，用熟悉的、形象化的生活事例去類比，那么往往會產(chǎn)生“一語道破天機(jī)”的驚人作用，幫助學(xué)生加速認(rèn)識.例如，在解決例3中出現(xiàn)的思維障礙，筆者這樣進(jìn)行教學(xué).

教師問：你有沒有這樣的經(jīng)歷，你的某科成績落后于你的同學(xué)，你經(jīng)過一段時(shí)間的努力和追趕，取得了進(jìn)步(學(xué)生基本上答“有”)？教師接著問：那么，你們的差距是變大、不變還是縮小了(學(xué)生回答不一)？教師引導(dǎo)學(xué)生分析得出結(jié)論：自己進(jìn)步的同時(shí)，同學(xué)也可能在進(jìn)步，各自的進(jìn)步程度不同，導(dǎo)致差距變化不同.由此類比到例3的追及問題，這樣類比，可以使學(xué)生領(lǐng)略“類比”這一重要的認(rèn)識問題的思維方法，既加強(qiáng)了物理與生活間的橫向聯(lián)系，又激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣；既降低了某些物理新知識、新規(guī)律的教學(xué)難度，又增強(qiáng)了學(xué)生學(xué)好物理的信心.

2．4 假設(shè)法

當(dāng)某一變化因素的存在形式限定在有限種可能時(shí)，假設(shè)該因素處于某種情況，并以此為條件進(jìn)行推理的方法，它是科學(xué)探究中的重要思想方法，是一種創(chuàng)造性的思維活動.通過對假設(shè)狀態(tài)的分析、判斷，使物理過程進(jìn)行的情況迅速暴露出來，學(xué)生能從錯(cuò)綜復(fù)雜的諸多因素的“糾纏”中解脫出來，大大縮短了分析和推理的時(shí)間，達(dá)到化難為易、快速解決物理問題的目的.

2．5 針對性實(shí)驗(yàn)

這是一種有目的性的操作實(shí)驗(yàn).學(xué)生天生好奇好動，而物理實(shí)驗(yàn)有很強(qiáng)的吸引力，讓他們觀察生動有趣的實(shí)驗(yàn)，甚至親手操作實(shí)驗(yàn)，極易喚起他們的直接興趣，提高他們的注意力，有時(shí)出乎他們的意料之外的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，更使他們興趣盎然、印象深刻.具體措施：讓學(xué)生近距離接觸基本儀器，熟悉基本儀器的使用；讓學(xué)生獨(dú)立又熟練地完成實(shí)驗(yàn)的操作；逐步培養(yǎng)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理能力和對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析能力，從而排除日常生活經(jīng)驗(yàn)的干擾，突破思維障礙.例如，在解決例2中出現(xiàn)的思維障礙，筆者引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)DIS實(shí)驗(yàn)來模擬兩支隊(duì)伍的拔河比賽，最后讓學(xué)生分組處理數(shù)據(jù)及討論、歸納實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，反思拔河實(shí)例中兩個(gè)拉力、兩個(gè)摩擦力的大小關(guān)系.

總之，在學(xué)生學(xué)習(xí)過程中，不同程度地存在著各種各樣的思維障礙，而造成思維障礙的原因是多方面的，教師應(yīng)針對學(xué)生錯(cuò)誤的或模糊的看法以及不合理的思維方式，加強(qiáng)教學(xué)的預(yù)見性和針對性，幫助學(xué)生練好基本功，及時(shí)排除他們存在的各種思維障礙，并且在運(yùn)用中不斷鞏固、深化、提高思維能力.

參考文獻(xiàn)：

黃生功．高中物理教學(xué)中學(xué)生思維能力的培養(yǎng)．長沙：湖南師范大學(xué)，2005．