原有认知引发物理思维盲点

杨学切

(福建省厦门第一中学 福建 厦门 361003)

原有认知引发物理思维盲点

杨学切*

(福建省厦门第一中学 福建 厦门 361003)

高一物理学习是学生能否学好高中物理的关键期．学生从初中到高中在学习物理方面存在许多思维盲点，它可以使思维僵化，成为学习最坏的敌人．依据多年教学经验和体会，试就高一物理学习中原有认知存在缺陷而形成的思维盲点问题归因及其对策作分析，一定程度上突破“高一物理难学”的现状．

高一物理 原有认知 思维盲点

物理学的研究对象是自然界中的客观物体及其运动规律，学生天天置身于千变万化的物理世界中，会自然地获得有关物理方面的感性认识，形成一定的生活观念和经验．另外，学生通过2年初中物理的学习，对物理知识也有一定的知识储备．高一学生在进入高中学习之前，具有一定的生活观念、经验与初中物理知识储备统称为高一学生的原有认知．这是高一新生学习高中物理知识的原有知识结构．

原有认知正确，对学习有积极的促进作用，也有的原有认知是错误或有缺陷的，对物理概念的形成、物理规律的正确理解和运用，将起一定的消极作用，造成高一物理学习思维盲点．所谓思维盲点就是人在思维过程中，常常无意识地踏入一个陷阱，使自己陷入钻牛角尖的困境．正是由于思维盲点的存在，才会使得人们在解决新问题、拓展新领域时，受到原有思考的局限而处于停顿的心理状态．

高一新生原有认知存在缺陷形成的思维盲点主要表现有如下一些方面.

1 课外科学教育不足或错误

由于多种生活中物理现象对儿童感官的刺激，随着年龄的增长，儿童大脑便逐渐形成了对各种事物的感知，形成一定的生活观念和经验，他们为学习物理知识提供了丰富的土壤和大量素材．然而由于初中学生的应用能力有限，辩证思维还不发达，思维的独立性和批判性还不成熟，考虑问题容易产生表面性，往往会被表面现象所迷惑，而看不到事物本质，容易形成一些错误的生活经验，对高一物理知识的学习产生负面影响．

1.1 生活用语通俗性

生活语言是人们日常生活中形成的与生活习惯、方式比较贴近的传统的、习惯性、通俗化的表达用语．生活语言的不严密、不科学，这就使学生形成错误的物理原认知，对高中物理的学习产生一些负面的影响．

如“大会什么时间开始，嘉宾发言时间有多长？”第一个时间指“时刻”，第二个时间指两个时刻的间隔，简称“时间”．

又如 “老李从厦门开车回福州老家，只用了3 h，他开车速度真快啊！途中由于速度太快而被罚款了．”第一个速度指“平均速率”，第二个速度指“瞬时速度”．还有“速度真快”的说法从物理语言上分析根本说不通！要么速度大，要么运动快，没有“速度真快”的说法．这也是导致学生一直很难分辨“速度的变化量”与“速度的变化率”！其根源是原认知混乱，形成思维盲点，将物理量的快慢与大小混为一谈．

1.2 科普用语的随意性

在信息时代，学生的科学观念、经验更多来自网络、电视、杂志等媒体，尤其，一些娱乐节目，主持人的科学素养低下，随意表达，经常对一些物理现象作出错误的解释或表述，如果媒体的错误科普用语将对学生建立正确的物理认知造成大面积的负面影响．

如网络视频：失去重力的椅子在太空飘荡[1]．视频中解说——椅子在太空中运动不受重力．造成学生一直误认为在太空中物体不受重力(万有引力)．

又如，超趣味实验：神奇的离心力效应[2]．视频中解说——铁环由于离心力作用飞出盘子．造成学生一直误认为离心运动中存在离心力是长期以来被学生误解而产生的一种力．其实本质原因是惯性现象，导致学生在物理学习中一直难以克服惯性等同于力的错误观念．

甚至科普杂志也不科学，如图1所示，错误地标出纸飞机飞行中受到“推进力”[3]，也是典型的不区分力和惯性，导致学生根植在脑海中的“力与运动”关系的错误观念，并时不时地在解决问题中出现．

图1 制作纸飞机

1.3 实践体验的缺失化

物理新课程理念提倡：从生活走进物理，从物理走向社会．希望从学生的生活起点出发，从学生的实践体验去引发他们对物理的兴趣．然而，学生却很少参与到具体生活、生产的实践活动中，当然也就没有什么原有物理经验了．一些物理问题，由于学生缺乏实践体验，可能整班的学生没有反应．当然，教师也要摒弃一些“过时”的物理情景．

如“为什么发条拧得紧些，钟表走的时间长些？”现在的高中生几乎没有见过上“发条”的钟表或玩弄过类似的装置，所以，对题目表述问题根本不理解．

又如以下问题：一位同学将一个鸡蛋从地上举过头顶大约所做的功是( )

A．0.08 J B. 0.8 J C.8 J D.80 J

正确答案：B ；鸡蛋大约为50 g,人身高1.6 m，W=mgh=0.8 J.

但是，很多学生从来没有买过鸡蛋，不知道一个鸡蛋的大约质量，而无法得出正确的答案．

2 课内知识储备的思维固化

高中的物理知识是初中的延伸，也是初中物理知识的深化，扎实的初中物理知识对高中物理的学习是大有帮助的，这是毋宁置疑的事情．然而，如果一个学生对初中的部分知识掌握得过死，形成思维固化，变成思维盲点，就会对高中物理的学习造成负面影响．

2.1 物理知识教育的功利化

有很多物理知识，在初中只要求学生掌握一些特殊条件下的规律，若教学中功利化地将其当做物理学普遍规律，以应付考试所需，长期以往，导致这些知识在学生的头脑中的印象太深了，思维固化了，以致造成高中更普遍的规律无法接受．

如在计算重物在斜面上的摩擦力时，习惯性写成f=μmg而出错，这是对初中滑动摩擦力教学中，教师为了应试的功利化，让学生死记公式，把特殊当一般处理，导致学生的物理知识结构固化．

图2 静止重物m的受力分析

还有，如图3所示，悬挂于竖直侧面的物体A的质量mA=0.2 kg，放在水平桌面上的物体B的质量mB=1.0 kg，物体B与桌面间的动摩擦因数μ=0.2；绳和滑轮间的摩擦不计，取g=10 m/s2.

如果用水平拉力F向左拉物体B，使物体A和B一起做加速度大小为a=1 m/s2的匀加速运动,试求水平拉力F的大小.

图3 水平和竖直方向运动两物体受力和运动的分析

错误分析：

错误一.对BF-μmBg-T=mBa

对AT=mAg

错误二.对A和B整体分析

F-μmBg-mAg=mBa

深层错因：初中学习匀速直线运动规律、物体受力平衡条件根深蒂固，过度的训练，思维上难以接受变速运动所带来的受力情况的变化．

2.2 物理观念教育的短视化

所渭观念，简单地讲就是客观事物在人脑里留下的概括性认识．物理观念，是指学生通过物理学习，在深入理解物理学科特征的基础上所获得的对物理的纵观性的认识，具体表现为主动运用物理思想方法认识身边事物和处理问题的意识或思维．由于初中物理教学只为了应对中考的短视化，一旦形成错误的物理观念，就不是一朝一夕就能纠正的．

如图4所示，一质量为10 kg的木箱在摩擦因数为μ=0.2的水平地面上向右运动，同时受到水平向左的大小为20 N的力的作用．试求其在这一过程中的合外力．

图4 木箱在地面运动

对高一学生来说，他们总是固执地认为，既然木箱向右运动，它应该受到一个向右的外力的作用．如果问他们为什么 ，他们的回答惊人的相似，那就是，如果没有向右的外力，物体怎么会向右运动呢？

这是学生虽然在初中学过了，力与运动的关系，但是没有建立正确的物理观念．

又如图5所示，质量相等的2个木块，并排放在光滑水平地面上，当用水平力F推第1个木块时，求第1块推第2块的力的大小．

图5 两木块在水平地面受力情况

高一学生异口同声答：第1块推第2块的力的大小为F；

深层错因：对力的讨论，初中一般只要求对处于平衡状态的物体进行分析，各式各样的“力能够大小不变传递”的例子反复出现，教师又没有点破其中的条件，使学生得出这样的一个错误的观念：“任何情况力可以大小不变地进行传递”．

3 高一物理教学中的对策

3.1 通过反复比较掌握正确的物理知识

物理语言是物理学中关于物理事件所用的语言，即对物理事件的时空描述．物理语言包括物理学中的概念、术语、符号以及物理图像，具有科学性和严密性．然而，有些生活用语与物理语言所表达的含义大不相同，一定要通过反复比较加以甄别，从而掌握正确的物理知识，同时培养学生的科学质疑精神．

如在日常生活中常会听说某物体重多少公斤，而在物理学中“重”是指重量，它的单位是“牛顿”，而“公斤”，即“千克”是质量的单位．

又如，生活语言的“速度”与物理语言的“速度”不同，学生容易混为一谈．举例比较，甲、乙两位同学分别以不同的时间绕操场一圈，他们的“平均速率”不同(总路程除以时间不等)；但两人的“平均速度”相同—均为零(位移除以时间均为零)．继而再拓展比较“平均速度、瞬时速度、平均速率、瞬时速率”的区别和联系；让学生明白生活和初中所说的“速度”通常指“平均速率”一般是指用总路程除以时间．

3.2 通过反例冲击形成正确的物理观念

物理教学必须超越对具体知识的学习，要以具体知识为载体，引导学生通过思维活动，形成正确的物理观念．其较好的策略就是用反面的例子，冲击学生原有的物理观念，冲破思维盲点，达成重构新观念的目的．如“在力的分解学习中，学生总认为拉电灯的绳越长，绳的拉力就越大”，为纠正其错误观念，我们可以演示如图6所示，比较两绳子的拉力大小．

图6 比较两绳拉力的大小

3.3 通过交流讨论养成正确的思维方式

高中物理课程开设的目的并不单单是教会学生书本上教授的有限知识,更重要的是要教会学生们学会高中物理课程展现出来的一些基本的思维方式,一旦这些思维方式在学生的脑海里建立起来,在今后的物理甚至任何学科课程学习的过程中,都会大受裨益．

打破思维盲点，形成正确的思维方式，最好的策略是交流讨论．学生之间、师生之间通过交流讨论，不仅可以表达自己的观点，也会吸纳对方的一些见解，达成互相启发、相互提高的目的．而且在这个过程中有观点的碰撞、思维的碰撞，产生的更具有创新性的思维，同时养成科学质疑的素养．

4 结束语

物理新知识学习过程就是用原有认知来解释、包容、消化新知识的过程．所以，学生从初中到高中认知上需要一个质的飞跃，我们必须十分关注学生在物理学习过程中，原有的认知结构是怎样的？是否存在思维盲点？是否要修改原来不完整、不全面，甚至是错误的原有认知？要找到新旧知识的“连接点”，这种连接点也就是学生认知结构发展的“生长点”．找到这种生长点，是帮助学生顺利达成初高中衔接的完美转身．

1 http://v.ku6.com/show/TLhIurxkIGk0mcMt.html

2 http://v.youku.com/v_show/id_XMzY1NjE2Mzg4.html

3 快乐科学·少年版，2012(3)

4 李双进.高中物理思维方式的教学.中学生数理化(学研版)，2015(02)

2016-08-17)