物理解题中常见的思维障碍与对策，本文主要内容关键词为：对策论文,障碍论文,思维论文,物理论文,常见论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
物理教学的最终目的是使学生能综合运用物理和其他学科的知识、技能解决一些实际问题，而解决问题的过程又是学生理解基础知识、发展认知结构、形成物理思维的过程，但在解决物理问题的过程中，学生常会出现思维上的障碍。本文从研究学生解题心理入手，分析学生解题过程中几种常见的思维障碍，以便教师能准确地掌握学生的解题心理，采取相应的教学措施，避免学生解题时不当的心理干扰，从而切实提高物理教学的质量。
一、首因效应的影响
首因，是指首次认知客体而在脑中留下的“第一印象”。首因效应，是指个体在认知过程中，通过“第一印象”最先输入的信息对客体以后的认知产生的影响。实验心理学研究表明，外界信息输入大脑时的顺序，在决定认知效果的作用上是不容忽初的。最先输入的信息作用最大，最后输入的信息也起较大作用。大脑处理信息的这种特点是形成首因效应的内在原因。平时教师在介绍概念和规律时，一般从正面入手或从某一特定环境引入，这是必要的，但学生容易先入为主，导致只从某一个角度单调片面地理解应用概念和规律。
例1 将质量为m的物体以水平初速度
抛出，不计空气阻力，求抛出后t秒内物体动量的变化量。
分析：学生的第一解题方案通常是求出初、末时刻的动量，再求其矢量差，而不是利用动量定理直接求解。原因可能是学生在初学动量定理时，教师在直线运动这一特定环境下用动量差来表示动量变化而给学生留下了深刻的“第一印象”所致，所以当遇到求解动量的变化量时受“首因”的影响而选择了较为复杂的方法。
又如“力是改变物体运动状态的原因，而不是维持物体运动的原因”。这是教学中反复强调的问题，但学生总在这里出错，原因就是生活中错误的经验认知而造成的首因效应。
对策：中学生的思维，正处于形象思维向抽象思维过渡的阶段，因而往往把经验中非科学的感受和片面的、表面的映象代替规律或概念的本质，从而造成认知的错误。教师在教学中应首先研究学生原有的知识水平及生活经验，充分考虑学生可能出现的情况，选择不同形式的问题，引导学生多侧面、多层次理解和应用知识，使学生对概念和规律的特征、适用范围、思维方法等有一个清晰的认识。
二、潜在假设的影响
物理解题中的“潜在假设”，是指隐藏在解题主体心中的一种命题，这种命题不是显露地记载在课本中的定理，但在解题者的潜意识里却自动相信它的正确性。这种相信，不是来源于逻辑的论证，而是来源于不严格的直观，部分的实例或尚未找到的反例等。当然，有的“潜在假设”是积极的，可以运用到教材编写或解题思路的探求之中；而有的“潜在假设”是消极的，表现为心理能力不足或缺乏正确的心理态势，它影响着思维的正确性，铸成解题中的大错。
例2 有两艘宇宙飞船均在同一轨道上绕地球做匀速圆周运动，一前一后，若后面的飞船突然加速，问能否追上前面的飞船？若不能，请进一步分析后面的飞船加速后是向外飞还是向里飞？
分析：不少学生在回答前一个问题时一般都能判断得到“不能追上前面的飞船”这一正确答案。理由是：由
可知，飞船速度与轨道半径是一一对应的，当v变化时，r必发生变化，故后面的飞船加速后会脱离原来轨道，无法追上前面的飞船。
但在回答后一个问题时，很多学生就会产生“飞船向里飞”的错误结论。原因是在学生的潜意识里仍然假设当飞船变速后等式依然成立，故当v增大时，r必有减小，所以，飞船向里飞。其实，飞船加速后它将离开原来的轨道，并非正在做稳定的匀速圆周运动，故而不能再用上述等式进行分析，而应根据飞船做圆周运动所需要的向心力与地球所提供的向心力间的大小关系做出飞船是“向心”还是“离心”的判断。
对策：受应试教育的影响，教师在教学过程中，为了赶进度，往往压缩知识的形成过程，将学生当做知识的“容器”。特别是在习题教学中，教师为了让学生见识各种题型，往往一节课讲十几个甚至几十个问题，有时甚至没有等学生读完题，教师便急忙开始分析，并传授一些所谓的解题技巧，学生掌握的最多只是问题的表象和记住各式各样的“绝招”。这样做的结果是，学生面对问题时，往往只是凭记忆对问题做出“条件反射”式的分析，容易导致错误的“潜在假设”。比如，学生看到做“直线运动”便潜在假设为“匀速直线运动”，看到“物体的速度为零”便潜在假设为“物体静止”。“潜在假设”产生的错误，不能单纯地用“粗心”加以评判。我们应意识到这一现象中蕴涵着教与学中的某些大问题。我们要认真对待，分析它的成因，不断改进教学，让学生真正理解知识、掌握知识、运用知识，这才是解决学生错误“潜在假设”这一问题的根本方法。
三、思维定势的影响
思维定势是人们在思维活动中所倾向的特定的思维模式。它有积极的一面，积极的思维定势有利于物理概念的形成和对物理规律的理解；同时它也有消极的一面，消极的思维定势是指学生将头脑中已有的、习惯了的思维模式生搬硬套到新的物理情景中去，不善于多向思维，不善于变换认识的角度和改变解决问题的方式。经常表现为先前学习对后继学习的消极影响，主要表现在当问题的条件发生变化时，不能采用新的思维方式和解决问题的方法，由此出现知识和方法的负迁移。
例3 如图1(a)所示，在匀速转动的圆盘上放着一物块，物块随圆盘一起转动。试确定物块所受静摩擦力的方向。
分析：假设物体和圆盘之间不存在静摩擦力，则物块将沿圆弧的切线方向飞出，可以推知物体所受静摩擦力应该沿着与物体速度反向的圆弧的切线方向。这种认识显然是错误的，但在学生中具有普遍性。原因是学生对“静摩擦力的方向总是跟物体的相对运动趋势方向相反”理解不够深刻，加之思维的定势，学生会习惯性地选取地面为参考系而得出错误的结论。
其实原理中的“相对”相对的应是施力物体。如果从盘上向下俯视，如图1(b)所示，假定m在A点时m与圆盘间的摩擦力突然消失：m由A点沿切向经Δt运动到B，圆盘与m的接触点经Δt运动到C，易知
。m与圆盘的相对运动是CB，当Δt→0时，CB为沿半径向外。m所受静摩擦力方向与圆盘的相对运动趋势方向相反，即沿半径指向圆心，正是这个力充当了物块做圆周运动所需的向心力。
对策：在物理教学中，要让学生尽可能多地参与知识获取过程，引导学生把已有的感性知识上升到理性认识，把握物理概念和规律的实质，从而发展学生的抽象概括能力。可设计变式型习题，通过一题多变、一题多问和一题多解的训练，使学生的思维活跃、灵活。
四、解题评价的缺失
关于问题解决的一般过程，世界各国的学者做了大量的研究，提出了许多不同的观点。其中影响较大的是1957年G·波利亚提出的“怎样解题”表，表中将解题过程划分为四步：弄清问题→拟定计划→实现计划→回顾。虽然波利亚是针对数学解题而提出的，但由于“怎样解题”表具有普遍性的意义，它也“可用于其他学科”。表中的“回顾”可以理解成是对解题过程、方法所进行的自我评价和监控。但在实际解题中很多学生不能对解题进行“回顾”，具体表现为不能有效地反思与监控所拟定的解题计划，不能正确矫正自己思考的线索和方向，不能认真进行检验，缺乏怀疑精神，过早草率得出结论，从而导致解题错误。这些也都是学生缺乏科学的怀疑精神和学习的认知策略的表现。
例4[1] 如图2(a)所示，一质量为m带电量为+q的带电小球从磁感强度为B的范围足够大的匀强磁场中的A点由静止开始下落。试求：带电小球能下落的最大距离h。
学生解错的原因是对自己拟定的解题方案缺乏评价和监控。其实只要稍微分析一下便能发现问题所在。因为带电小球开始是做曲线运动，假如小球后来做直线运动，则小球在两种运动的交接处所受的合外力会有矛盾的情形：从运动轨迹的角度考虑，在两种运动的交接处若按曲线运动考虑则所受的合力不为零，按直线运动考虑则所受的合力为零；从受力的角度考虑，在两种运动的交接处，由于速度不可能突变，所受的合力也不可能突变。可见，小球运动到最低点后不应是直线运动，而是仍然做曲线运动，此时小球位于曲线的最低点，速度沿水平方向，如图2(b)所示。
据此可以给出正确解答如下：如图2(c)所示，设小球在最低点的曲率半径为R（若R为无穷大，则向心加速度为零，物体做直线运动，说明学生的解答正确），在最低点由牛顿第二定律有：
对策：(1)发展学生的自我监控学习能力，要教给学生进行自我监控的知识，通过对解题过程的自我评价、自我监控，使学生养成正确矫正自己的解题思路与方法的习惯。(2)在解题训练中，要通过设计辨别真伪式习题，通过分析判断解题的依据，提高学生思维的独立性和批判性。在教学中，教师要鼓励学生提出自己对问题的不同看法，不盲从，不轻信，大胆质疑问难，以培养学生思维的批判性和科学的怀疑精神。
五、晕轮效应的影响
“晕轮”原是欧洲中世纪宗教画中天使与圣教徒头上所围绕的一圈光环。“晕轮效应”则是指人们只要看见某人有晕轮，便据此判定此人是位完人的一种心理现象，其实是一种“以偏概全”的心理弊病。在解题的过程中，晕轮效应是指对知觉对象的某种认识不加分析地扩展到其他方面的一种心理现象。心理学的研究表明：学生对物理知识的某种特性理解越不深刻就越容易产生晕轮效应。
产生这个错误的原因在于学生不能准确地理解平行四边形定则的适用条件而产生了“晕轮效应”，再加上受动量、冲量等可以分解的影响，错误地认为动能也可以分解。
对策：加强概念和规律的教学，引导学生深入理解物理概念和规律，明确其适用条件和范围，加强对模糊概念的澄清、易混淆概念的比较。例如在讲重心概念时，先讲清质量分布均匀的各种规则几何体的重心位置后，再多讲一些不规则几何体的重心位置，使学生对这个概念有比较全面的理解，这对防止晕轮效应的产生很有帮助。
六、表面刺激的干扰
有的学生解题受阻是因为受题目条件、现象等表面刺激的干扰，不能透过现象看到事物的本质，造成思维深度不够所致。
例6 如图3，光滑水平面上，有一连有弹簧的质量为m的物体，以速度向墙运动，求弹簧与墙的接触时间（弹性形变在弹性限度内）？
这种解法显然是错误的。究其原因，是他们从题图中只想到物体及弹簧的样子，受到表面现象的干扰而不能看出这是弹簧振子的模型，自然想不到用半周期求解了。其实，物体弹簧与墙壁的接触时间相当于弹簧振子完成了二分之一次全振动的时间，根据
。
对策：课堂教学中要教给学生研究物理问题的方法，示范分析问题的过程，让学生学会抽象物理模型，在头脑中显示题目情景、再辅助于图示，使其把过于匆忙奔流着的思维和决断“刹住”，把自己从不易控制、体会不深的境况中解脱出来。
当然，解题中的思维障碍除了上述主要原因外，还有动机强度、兴趣、信心和毅力等因素的影响，这里不再赘述。
总之，要减少学生解题中的思维障碍，需要教师抓好基础知识教学，重视揭示物理现象的本质，阐述概念的内涵和外延，精辟分析和揭露规律的物理意义及内在联系，要注意培养学生全面思考问题的习惯，掌握基本的学习物理的科学方法。