初中生物理思维障碍的成因及对策

初中生物理思维障碍的成因及对策 有些同学感到物理难学，原因是多方面的，有教材本身内容、学生学习方法和教师教法的原因，也有学生思维特点的原因；但究其根本都是在某些主客观条件下，学生的思维在某个环节上出现了障碍，使思维无法正常继续下去，造成物理学习困难，直接影响到学生的学习兴趣和效果。本文以案例为基础，对学生常见的思维障碍及其成因进行具体分析，探索“克服学生学习思维障碍、落实减负增效”的有效途径。一、缺少表象，出现“思维断层”典型案例：在讲折射现象时，提问学生，从岸边看河中的鱼，看到的像是鱼的真实位置吗？看到的像较它的实际位置深还是浅？抽查结果是：有四分之三的同学认为像与鱼的位置不一致；但究竟像较实物深些还是浅些，有近三分之一的同学答错或不知道。说明这部分同学缺少生活中的感性认识，这对理解折射现象势必造成思维障碍。进一步分析这部分同学的性别，女同学占五分之四，这说明女同学对生活中的感性认识较男同学更加显得不足。成因分析：初中生的抽象思维能力不强，尚属于经验型的抽象逻辑思维阶段。初中物理概念或规律的教学中，多数是从事实出发，经过分析归纳后总结出来的；他们理解物理概念和规律必须以充分的感性材料做基础。当老师提到某一概念或规律时，学生应在头脑中对物理概念、现象进行正确及时表象，否则就会出现“思维断层”，形成学习上的思维障碍。可见，正确及时表象在初中生的物理学习中起着极为重要的作用。如果学生对特定条件下的物理现象和过程，在头脑中没有建立起正确的物理表象，就难以把文字叙述、数学表达式和现实过程联系起来，也就难以正确地进行分析、推理、判断等逻辑思维活动。例如：学生头脑中因为没有物质原子结构的初级模型的正确表象和电子运动的动态过程的正确图景，则对于摩擦起电的理解、对于电的中和的理解、对于带正电与带负电的理解都产生了困难。对策研究：针对上述典型案例及成因分析，在教学中采取以下对策：一是课堂举例要“避生就熟”，即从学生生活中熟知的典型事例进行启发讲解，创设学生熟知的物理情境。例如，同样讲折射现象，提问学生：“将筷子斜插入水中，侧面观看，会有什么现象”？学生基本回答：“看到筷子是弯曲的”，进一步提问向哪弯折时，仅有十分之一答错或不知道，与上述抽样做比较，错误率大大减少。可见，举例恰到好处，尽可能列举日常生活、生产和自然界中学生熟知的实例或问题，尽可能使更多的同学迅速表象，从“生活走向物理”对学生理解物理概念和规律，提高教学效率是十分重要的。二是要重视演示实验，通过演示实验创设物理情境，弥补学生感性知识不足。物理演示实验具有直观、客观、生动有趣的特点，能为学生在形成物理概念、得出物理规律前营造出鲜活的物理情境，使学生感受倍深。认知心理学研究表明：人的视觉记忆效率比听觉记忆效率高，“百闻不如一见”说的就是这个道理。对物理学习有障碍的人，其最大的障碍不在于智力因素，而在于缺少对日常生活的用心观察，头脑中缺乏感性经验，而这些感性经验恰恰是物理思维的基础。因此，教师的重要任务就是：尽一切可能，在课堂上为学生展现出相关概念、规律的丰富情景，体现直观性教学原则。德国物理教育界流传着这样一种说法：“没有演示实验的课，不算是一堂成功的课”；美国物理教师普遍都很重视演示实验，每一节课中至少要做一个演示实验，而且这些实验都是他们自己设计，所用器材都是他们自己动手制作的；日本物理课半数以上是在实验室渡过的各国的物理课堂教学都很重视演示实验的数量和质量。三是借助板画、草图铺设形象思维到抽象过度的阶梯。教师在黑板上的板画、学生在练习本上的草图简单实用，往往是形象思维逻辑发展的结果，这种图屡经思维加工，已抽象为程式化的形象，在物理学中广泛应用。四是深入生活实践，学用结合。在知识记忆保持方面，许多专家一致认为：人们大概只能记住阅览内容的10%，口头传授内容的20%，观察事物的30%，相互交流过程中参与讨论的70%，动手实验的80%。因此，教师应重视培养学生学用结合的能力，在“做中学”。每当向学生传授新的物理知识时，都应联系它在生活中或实际生产的某些应用，同时要求学生细心观察周围的世界，找出与所学知识相关的事例。如讲到“杠杆的平衡条件”时，以杆秤为例，让学生分析出“小小秤铊压千斤”的道理，并可进一步提出这样一个常见的问题：有的不法商贩“扣秤”通常采用哪些手段？同时，还应鼓励学生利用课余时间到工厂、建筑工地、码头等去观察，看看哪些地方用到了所学物理知识。如学习“浮力”后，可去码头看看船舶上标着的“吃水线”，搞清轮船的排水量是怎么回事。学习了“简单机械”后，到建筑工地去看看大吊车，看看它哪部分是杠杆，哪部分是轮轴，哪部分是滑轮组，然后进一步观察这些部分是如何协调运用的。“从生活走向物理，从物理走向社会”，这样的例子不胜枚举，教师要提醒学生处处留心，把所学知识和实际运用联系起来，增加感性知识，减少“思维断层”。二、先入为主，进入“思维误区”典型案例：在讲汽化和液化前，问学生：“水壶中的水烧开后冒的白气是什么”？抽样调查结果是：百分之百的学生误认为是水蒸气；在讲“平面镜成像特点”时，问：“如果人离平面镜越来越远，像的大小怎样变化”?抽样提问10人，结果只有人说不变，有人误认为像将变小。类似的“先入为主”案例还表现在以下几方面：1、片面的甚至是错误的概念的形成。如“力是使物体运动的原因”，“铁比木头重”，“自行车刹车后使车停下来的力是闸和瓦圈间的摩擦力”，“速度大惯性就大”等等。2、在学习某些概念时张冠李戴。例如对“做功”与日常生活中的“做工”混淆不清；将“机械效率”与日常生活中的“工作效率”混为一谈。3、用原有的知识来理解或取代新概念和新规律。例如，受测量中求平均值方法的影响，不分析具体问题将平均速度也用（）2来计算等。成因分析：学生在学习物理之前，已经从生活中接触了大量的物理现象，积累了一定的生活经验。这些经验的积累大多数是自然形成的，是缺乏引导的，有些生活经验是正确的，对学习有积极的促进作用，是我们赖以建立正确物理概念的基础，而有些生活经验是错误的，而且错误的经验往往导致他们进入“思维误区”。对策研究：先入为主的生活观念、错误经验对学生的影响是很大的，往往驱使学生做出想当然的错误判断。针对这种情况，教师应引导学生善于观察生活，但又不能“只跟感觉走”，要克服和纠正这类错误观念，可采取如下几个做法：一是讲解概念、规律时，应展开充分的分析、讨论，抓住其本质特征，明确其形成过程，以达到对概念内涵的准确理解和掌握。二是设计必要的验证实验，给学生以更强烈地刺激，形成鲜明的对比，说明原有观念的错误所在，使原有观念发生动摇，直至清除。例如，针对学生原有的“眼睛看到的东西一定是真实存在的”错误认识，为了使学生建立起“虚像是光线反向延长线的交点，看起来是实实在在，其实不存在”的新认识，采取以下验证实验：把一块玻璃垂直立在水平桌面上，玻璃前面放一点燃的蜡烛，在对称的玻璃后面放一大玻璃杯，从前向玻璃看去，竟看到蜡烛在水中燃烧！这样，实验看到的现象与“思维定势”形成矛盾，这就有力地破坏了学生原有的错误认识，建立“虚像”的正确认识。三是设计“陷阱”。教师可针对学生易出现的此类思维障碍，使学生误“陷阱”，然后教师再“落阱下绳”，引导学生通过激烈的思维挣扎，跳出“陷阱”，认清错误的根源，获得正确的感知。这样，在教学上便可获得事半功倍的效果。例如，在进行密度概念教学时，先请学生列举“铁比木头重、铅比铝重”等感性认识，然后提出问题：“难道一只小铁钉比一根大木头还重吗？”从而使学生认识到“重”这个词不能说明问题，那么怎样描述物质的这一性质呢？在此基础上，再引导学生通过一系列的思维加工，建立密度的概念。三、思维定势，产生“思维惯性”典型案例：在初中电学部分多次讲到安培表只能串联不能并联，否则就可能烧坏安培表。学生由于屡次触及这类问题，已形成思维定势，若遇到如（图一）所示的电路时，问学生电路的错误和各元件可能出现的情况， 抽样结果有三分之一的同学说伏特表不能串联，安培表不能并联，否则安培表会被烧坏，而实际情况并不是这样，此图中，电流表与电压表是串联在一起的，由于电压表的内阻很大，电流表不会被烧坏，而且电流表的示数极小。成因分析：思维定势在习惯上也被称作思维上的“惯性”。在教育心理学中，思维定势就是学生根据已有的感性认识去解决命题时既定心理上的准备，即当人脑多次接受某种外来信息刺激作用而做出反应后，人脑将会形成一种固定的思维方式思维定式。学生在用某种思维模式多次解决某类问题而形成思维定势后，当面临解决相类似的问题时，就会表现一种要套用以前思维模式的倾向，而且同一种方式使用次数越多，这种倾向越强烈，越不容易摆脱。思维的模式化，即定的心理准备是产生思维定势的主要原因。在思维的品质上缺少思维的广阔性和深刻性，不注意环境条件变化对问题实质的影响；而从初中生思维的年龄特征上看，也处于经验型的抽象逻辑思维阶段。这样，初中生很容易形成思维定势。对策研究：针对上述现象及其成因，在教学中要培养学生思维的广度和深度，注意条件变化对问题实质的影响。在教学中，鼓励学生敢于联想，敢于发表不同的见解，教师也可有意地制造“矛盾”，把学生置于是非徘徊中，诱导他们从不同的角度去思考问题，发挥其创造性。例如：在初三的串、并联电路实验后，利用串联电路中只要有一处断开，整个电路中没有电流这一特点以及电键与用电器一般只有串联这些学生已有知识，向学生提出这样的问题：“一个电路有一个电源，一个电键k两个灯泡L1、L2，这两个灯泡串联，当电键K断开时，L1、L2均发光，但K闭合后，L1不发光，L2发光。这种情况可不可能存在，如果可能，画出可能的电路图”。由于已有知识的干扰，就将学生置于“矛盾”之中。学生只有敢于想象，冲出“电键只能与用电器串联”的定势，才能解决这个问题。这样，既克服了思维定势，加深了对知识的理解，又锻炼了他们思维的深刻性和广阔性。四、没抓关键，缺少“思维中心”典型案例：例如在（图二）中，电源电压不变，当滑动变阻器滑片p向左移时，伏特表读数如何变化？抽样结果显示有1/3同学认为无法判断伏特表的读数变化，因为伏特表读数即U2I2×R2，R2减小但I2增大，故无法判断。成因分析：思维总是从一个中心问题开始，然后根据有关的知识不断展开；从初始状态出发，经过一步步的中间状态，在问题空间中搜索前进，最后达到目标状态。在中间索中必须抓住关键环节，即思维中心，否则，思维就处在混乱无序的状态，使问题难以解决，这也是造成思维障碍的一种原因。对策研究：针对这种情况，在教学中要注意解题技能与方法的指导。形成思维中心的方法一般有常规的接近目标法和非常规的背离目标法，接近目标法学生容易掌握，关键是背离目标法的掌握和运用，学生的思维障碍较大。此题如果背离目标去考查R1的电压U1不难得出U1是增大的，然后根据U2=UU1再回到目标U2，则很容易判断伏特表读数将变小。类似的问题在解综合应用题中是常见的。五、套用公式，导致“思维偏差”典型案例：在理解m/v这一公式时，许多同学套用数学的思维模式，忽视密度的特性，而单从数学角度认为与m成正比、与v成反比；在理解RUI这一公式时，也存在类似的问题，认为当电压等于零时，电阻也等于零。成因分析：数学是学习和研究物理学的重要工具，运用数学工具解决物理问题的能力是学生应掌握的一项重要能力。由于大部分物理量可以定量表达，而部分教师教学中常常侧重针对结果的“机械计算”，缺少“过程与方法”，因此，学生在运用数学知识解决物理问题的过程中，经常撇开公式的物理意义，忘记公式所表达的物理现象之间的因果关系，因而造成了运用公式分析物理问题的思维偏差。对策研究：克服这种思维偏差的主要措施：一是要强调公式的物理意义，理解公式所描述的物理现象、物理实事之间的因果关系、决定关系。例如，“反射角等于入射角不能说成入射角等于反射角”。二是要明确公式的来龙去脉，防止单纯用数学方法代替物理概念，减少纯公式数值代入计算的训练，让学生善于运用数学知识、数学方法描述物理问题，真正建立起物理上的数量关系，把数学表达式与物理本质有机地统一起来。以上是我结合物理教学实践，总结出的几点不成熟的经验、体会，深感钻研教材、研究案例、探究思维障碍的成因及对策，对优化学生思维品质，落实减负增效的重要性、紧迫性。