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      高一學(xué)生物理學(xué)習(xí)困難原因及解決方法

      2009-03-30 01:19:32張永勝
      物理教學(xué)探討 2009年2期
      關(guān)鍵詞:數(shù)學(xué)化類比

      張永勝

      摘要:高一學(xué)生物理學(xué)習(xí)困難存在一定的思維障礙,導(dǎo)致思維障礙主要有四種原因,即先入為主的觀念、相近物理概念的混淆、類比不當(dāng)和物理公式不準(zhǔn)確,本文針對上述原因提出相應(yīng)的解決方法。

      關(guān)鍵詞:先入為主;相近;類比;數(shù)學(xué)化;概念定式

      中圖分類號:G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1003-6148(2009)01(S)-0012-2

      奇妙有趣的物理現(xiàn)象使初學(xué)者對物理往往帶著濃厚的興趣,然而進(jìn)入高中后,許多學(xué)生常?!耙宦牼投粚W(xué)就會,一做就錯”,特別是部分高一學(xué)生,這使得他們失去了學(xué)好物理的信心。筆者認(rèn)為,高一學(xué)生在物理學(xué)習(xí)中存在著一定的思維障礙是最主要的原因。要探討高一學(xué)生物理學(xué)習(xí)思維障礙產(chǎn)生的原因,應(yīng)該把學(xué)習(xí)的主體和學(xué)習(xí)的內(nèi)容結(jié)合起來,了解二者之間的相互制約關(guān)系。首先,高一學(xué)生學(xué)習(xí)物理受自身的認(rèn)知水平和生活經(jīng)驗的制約;其次,受學(xué)習(xí)內(nèi)容的概括性、抽象性程度的制約。高中階段的物理知識具有高度的概括性和抽象性,高一學(xué)生若不能真正把握知識的內(nèi)涵、聯(lián)系及區(qū)別,則在運用物理知識解決問題時,往往會產(chǎn)生一些思維障礙,出現(xiàn)各種錯誤做法,如亂套公式、張冠李戴等。本文對高一學(xué)生在物理學(xué)習(xí)中存在的困難及原因進(jìn)行分析,并提出相應(yīng)的解決辦法。

      1 先入為主的生活觀念

      物理學(xué)研究的是自然界中的客觀物體及其運動規(guī)律,高一學(xué)生置身于千變?nèi)f化的物理世界中,自然會獲得有關(guān)物理方面的感性認(rèn)識,并形成一定的生活觀念和經(jīng)驗,這也是高一學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識的前提條件。先入的生活觀念有的正確,對學(xué)習(xí)有積極的促進(jìn)作用;而有的觀念是錯誤的,對物理概念的形成、物理規(guī)律的正確理解和運用,有一定的消極作用,容易造成學(xué)習(xí)障礙。主要表現(xiàn)有兩點:一是造成對概念的片面理解,二是阻斷知識間的內(nèi)在聯(lián)系,造成知識與應(yīng)用脫節(jié)。例如,在學(xué)習(xí)力和運動的關(guān)系這部分知識之前,許多高一學(xué)生都認(rèn)為靜止的物體,用力推動它時,它才會運動,力停止作用時,它就會停下來;推物體的力越大,物體運動得就越快,速度就越大。實際上,這種生活中形成的觀念是片面的,結(jié)論是錯誤的。學(xué)生學(xué)完了力和運動這部分知識之后,才對此有了正確的認(rèn)識,即受力的物體,受力大,加速度大,但速度不一定大;反之,速度大,力不一定大。但是,仍有部分學(xué)生因為受原有錯誤的生活觀念和經(jīng)驗的影響,不能聯(lián)系所學(xué)的知識,習(xí)慣性地按錯誤的生活觀念進(jìn)行判斷,從而阻礙了物理概念的建立和鞏固。

      另一方面,原有的錯誤觀念和經(jīng)驗比較牢固,不是一朝一夕就能轉(zhuǎn)變和消除的。比如,在遇到稍有變化的超重和失重問題時,有些高一學(xué)生受先前的觀念支配,仍按原來的想法判斷,認(rèn)為繩對物體的拉力就等于物體的重力,水平面對物體的支持力等于物體的重力等。

      總之,先入為主的錯誤生活體念和經(jīng)驗往往使高一學(xué)生作出錯誤判斷,阻礙對物理知識的掌握。要糾正這類錯誤觀念,可采取如下幾個做法:一是講解概念時,應(yīng)展開充分的分析、討論,讓學(xué)生明確概念的形成過程,以達(dá)到對概念內(nèi)涵的準(zhǔn)確理解和掌握;二是加強知識應(yīng)用環(huán)節(jié),通過練習(xí)加深對概念的理解;三是用一些有趣的物理實驗或物理現(xiàn)象給學(xué)生強烈的感性認(rèn)識,形成鮮明對比,說明原有觀念的錯誤所在,使原有觀念發(fā)生根本性轉(zhuǎn)變。

      2 相近物理概念混淆

      中學(xué)物理中有許多相近的物理概念,它們既相互聯(lián)系又相互區(qū)別,具有不同的本質(zhì)屬性。有的高一學(xué)生對它們的物理意義理解不透,區(qū)分不清,加上頭腦中沒有完整的物理情境,容易將它們之間的關(guān)系簡單化,認(rèn)為它們同時變大或同時變小。如表示物理量的變化量和表示它變化快慢,高一學(xué)生對此就容易混淆。以速度和加速度為例,二者都是描述物體運動的物理量,速度表示物體運動的快慢,而加速度則表示速度變化的快慢。有的學(xué)生認(rèn)為,物體受到的力大,速度就大或者加速度變大時,速度也隨之變大。

      要克服這種思維障礙,可以抓住兩個概念的差異,進(jìn)行區(qū)別教學(xué)。一是可以通過列舉具體的典型例子加以糾正,使概念深化,再找出兩者之間的內(nèi)在聯(lián)系和區(qū)別。如在物體的振動過程中,物體向平衡位置運動時,加速度是變小的,直至為零,速度是變大的;而離開平衡位置的過程中,加速度是變大的,速度反而是變小的,直至為零。為了強調(diào)加速度和速度大小的差別和變化的不一致性,再讓學(xué)生分別說明它們在始末位置的大小。通過這一物理情境,他們就可以充分理解這兩個物理概念的區(qū)別,避免混淆。二是可以運用圖象進(jìn)行區(qū)別,在v-t圖象中斜率表示物體的加速度,縱坐標(biāo)表示物體的速度。

      3 類比不當(dāng)

      類比是一種重要的推理方式,是人們認(rèn)識新事物或有所新發(fā)現(xiàn)的重要思維方式,但類比推理的結(jié)果是否正確,還需要經(jīng)過實踐檢驗。高一學(xué)生在學(xué)習(xí)物理的過程中,若能恰當(dāng)?shù)剡\用類比理解概念,可以幫助他們掌握相關(guān)知識。如可以把原子中電子繞核的圓周運動與人造衛(wèi)星繞地球的圓周運動進(jìn)行類比,它們遵守相同的向心力方程,相關(guān)題的解答方法也相似,只是應(yīng)用的具體情景不同。這樣既可以加強知識之間的聯(lián)系,深化對知識的理解,也能提高學(xué)習(xí)效率,促進(jìn)思維方式的發(fā)展。

      同時,也要讓高一學(xué)生認(rèn)識到,類比不當(dāng),反而會造成學(xué)習(xí)知識的思維障礙。如機械波和光波在介質(zhì)中傳播速度大小的決定因素是不同的,這兩者就不適合作類比聯(lián)想,否則就容易作出錯誤的結(jié)論。振動圖象和波的圖象是非常相似的兩個圖象,差別主要在于橫軸表示的物理量不同。只因這一差別,使兩個圖象的物理內(nèi)容、物理意義完全不同。它們的意義可用一個形象的例子來比喻,即正在演出的舞蹈節(jié)目。振動圖象所表示的是每一個演員的規(guī)定動作,而波的圖象所表示的是所有演員所呈現(xiàn)的造型。高一學(xué)生常把二者等同起來,畫波的圖象時按振動圖象的畫法延伸補畫,就如同將一個演員表演當(dāng)成了整體舞蹈造型。因此應(yīng)讓學(xué)生明白,振動圖象隨時間的變化和波的圖象隨時間的變化的畫法是不具有可類比性的。高一學(xué)生如果忽略了這一點,就會形成一定的思維障礙。我們認(rèn)為,克服這種思維障礙的有效辦法,是抓住兩個現(xiàn)象之間的突出差別,分析其差異,找出類比不具備的前提條件。只有這樣,學(xué)生才能消除這種思維障礙,才能正確掌握類比思維方法。

      4 物理公式數(shù)學(xué)化

      數(shù)學(xué)是學(xué)習(xí)和研究物理學(xué)的重要工具,運用數(shù)學(xué)工具解決物理問題的能力是中學(xué)物理教學(xué)大綱和高考說明中要求的一項重要能力。我們常發(fā)現(xiàn),高一學(xué)生在運用數(shù)學(xué)知識解決物理問題的過程中,經(jīng)常忽視公式的物理意義,忘記公式與相關(guān)物理現(xiàn)象之間的因果關(guān)系,從而養(yǎng)成了單純運用公式分析物理問題的思維習(xí)慣。如場強公式E=F/q,左端代表物理事實,右邊僅代表一種定義的方法,并不能說明E正比于F或反比于q。糾正這種錯誤認(rèn)識的主要方法,一是要強調(diào)公式的物理意義,理解公式與所描述的物理現(xiàn)象、物理事實之間的因果關(guān)系;二是要明確公式的物理意義,突出對問題的物理意義的分析。高一學(xué)生應(yīng)逐漸學(xué)會運用數(shù)學(xué)方法描述物理問題,學(xué)會建立具有物理意義的數(shù)量關(guān)系,同時增強運用數(shù)學(xué)知識的意識,提高運用數(shù)學(xué)工具的能力。

      5 概念內(nèi)涵和外延的模糊

      任何一個物理概念都是內(nèi)涵和外延的統(tǒng)一,我們通常所說的“高一學(xué)生應(yīng)掌握物理概念”,一方面指的是要理解物理概念的內(nèi)涵,另一方面也要求明確其外延。所謂外延,即概念所涉及的范圍和條件,公式的適用范圍和成立條件。教學(xué)實踐告訴我們,高一學(xué)生弄清概念的外延是深化對概念的理解、正確運用物理概念解決實際問題的前提條件,但由于概念的外延明確了適用該概念的范圍,部分高一學(xué)生在理解或運用概念時,有時會不自覺地縮小或擴大概念的外延,因而造成錯誤的結(jié)果。

      另外,學(xué)生縮小概念外延主要表現(xiàn)為:忽視同一概念所包含的物理情景的多樣性,用較熟悉的部分情景代替情景的全部,如對在豎直方向上運動處于超重狀態(tài)的物體,高一學(xué)生通常只考慮其向上加速的情況,而忽視向下減速的情況等等。出現(xiàn)這一類錯誤的原因,主要是由于高一學(xué)生頭腦中的物理情景建立的不全面,同時也說明高一學(xué)生的思維缺乏周密性。

      (欄目編輯趙保鋼)

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