谈初中科学教学中学生的思维障碍

吴以瑞

[摘要]学习障碍是学生学习过程普遍存在的现象，本文从思维定势干扰、直观现象、错误生活经验、逻辑性、条件制约、概念混淆、公式数学等化七个方面对科学学习中的思维障碍进行多角度阐述分析和排障。在科学教学中，有意识地帮助学生分析和排除思维障碍对提高科学学习效率具有重要作用。

[关键词]初中科学 学习思维 障碍分析

科学知识由概念、规律、实验等组成，是人们解决科学问题的基础。科学知识具有高度的概括性和抽象性，学生学习时若不能真正把握知识的内涵、联系及其区别，在运用科学知识时，往往会产生一些思维障碍，会出现各种各样的错误，如张冠李戴、乱套公式等现象。学生正确理解科学知识不但受自身的心理认识水平和生活经验的制约还受学习内容的概括性、抽象性程度的制约。因此分析学生的学习思维障碍，并为他们排除这些障碍，对培养学生思维和提高科学教学效率具有重要意义。本人结合教学实际，对学生学习思维障碍的形成原因分析如下：

一、由思维定势干扰形成的思维障碍

所谓思维定势，就是人脑多次受到某种外来信号的刺激作用而形成的一种固定的思维方法。这种思维方法对人的大脑思维活动存在两种作用：既有积极的作用，又有消极的作用。从正面说，思维定势的形成表明学生不仅掌握了知识，并且也形成了一定的思维推理能力；从反面说，这种思维定势对分析解决能力的发展和提高也具有一定的阻碍作用，是不可取的。这种思维方法最大特点是不善于区分研究对象和旧有经验之间的差异，仅仅凭借旧有经验就直接套用在新研究对象上，往往跳不出旧有的“框架模式”，使思维误入岐途。科学教学中的定势思维通常有以下两种情况：

1、日常生活的思维定势对学习自然科学的干扰

学生在没有学习科学以前，往往从自己狭隘的生活经验出发，对于许多自然科学现象和一些事物形成有一定的看法和观点，并形成概念。这些概念很多是浮浅的、不完整的，甚至是错误。即形成一定的定势思维，严重地干扰了学生对自然科学现象、自然科学本质的认识。如“铁比木头重”，“重的物体下沉，轻的物体上浮”，“运动物体受到向前的力大于向后的力”等等概念，这些过去曾经确认是“事实”的，实际上是来自生活经验的错误判断，已形成了定势思维。为了排除这种错误的定势思维的干扰，应引导学生认真地分析现象，反映本质。例如①：分析物体的沉浮时，不能片面分析物体的轻、重，还要通过分析物体排开液体所受到的重力大小即浮力大小。只有比较浮力和物重的大小，才能确定物体的浮沉，如浮力小于物重则物体下沉。例如②：在公路上运动的轿车通过刹车的作用而使其停止运动，轿车停下来的原因是什么呢？许多同学会认为是刹车的橡皮和钢圈之间摩擦力迫使其停下来，这是来自生活经验的错误判断，要通过分析其现象反映本质：刹车后滚动摩擦改滑动摩擦，增大了摩擦，是车轮和地面之间的摩擦力迫使轿车停下来。由此可见，思维定势在人们接受新思想、新知识时，在对问题进行分析和判断时的影响是消极的，有害的。

2、旧知识的思维定势对新研究现象的干扰

在教学过程中，讲授某些问题时，可能因为侧重讲授主要因素而忽视了某些次要因素。由于这些纯粹的侧重点对学生大脑的强力刺激，容易使学生将侧重因素认为是唯一因素，造成思维定势。例如：图1所示，水平放置的弹簧秤A在G1、G2的作用下处于平衡状态，G1=G2=10N，则图中弹簧秤的示数T是多少呢(秤自重不计)？许多学生回答：T=20N。原因是同学受图2所示的定势思维干扰，把图2中的侧重点“弹簧秤测得力的大小是作用在秤钩上的一个拉力”这一定势思维干扰，根据图1分析，左、右各有一个等大力作用于秤钩上，容易得到T=20N。要克服这种思维定势，最佳的做法是实验加分析，其次变式情境分析如图3所示，弹簧秤示数是多少牛？墙对弹簧秤的拉力是多少牛呢？上述两种方法都可以比较容易让学生克服头脑中的原有思维定势，促成概念的正确建构。

二、先入为主的错误生活经验形成的思维障碍

科学的研究对象是自然界中的客观物体及其结构和运动规律等等，学生天天置身于千变万化的世界中，会自然地获得有关科学方面的感性认识，形成一定的生活观念和经验，这是学生学习科学知识的前提条件。先入的生活经验有的是正确，对学习有积极的促进作用；也有的是错误，对概念的建构、规律的正确理解和运用，将起一定的消极作用，造成的学习障碍。如七年级科学(下)讲到“运动和力”时，要让学生正确建立“力不是维持物体的运动原因，而是改变物体运动状态原因”是非常不容易的。这主要是学生受到先入为主的错误生活经验的影响。他们平时所感受到的是用力推车，车才前进，停止用力，车就要停下来，推车的力越大，车运动的就越快，速度就越大，实际上，这种生活中形成的经验是片面的，结论是错误的，已在学生头脑中牢固形成。但是，仍有一部分学生，因为受原有错误的生活经验的干扰和影响，运用科学概念和规律时，思维判断被阻断，不能联系所学的知识，想当然、习惯性的按错误的生活经验进行判断，所以妨碍了科学概念的建立和巩固。

三、直观教学中直观现象对理性思维的障碍

由于初中学生的抽象逻辑思维仍以经验型为主，教师在教学中必须加强直观教学，应运用大量学生已经具备的感性认识，对于缺乏感性认识的则应运用实物、模型、图片，配备演示实验。但直观教学有时也很难准确、全面地反映其本质，对解决某些问题会造成干扰、负迁移的作用。例如：烧杯中盛有50克水能否漂浮起质量为50克的木块？绝大数的同学都回答：不可能。分析这种思维障碍产生的原因，是课堂中演示实验的干扰。学生在课堂演示实验中能直观地看到，“浸在液体中的物体受到浮力大小等于物体排开液体的重”。即Ｆ浮=Ｇ排＝Ｇ水=m水g，而这杯水只有50克，也就是说：当这杯水都排净时，更谈不上有浮力，故得出不能托起50克的错误结论或更不能托起大于50克的错误结论。为排除这种直观现象的干扰，可引导学生进行如下变通：把烧杯的口径换成比木块稍大的，设法使薄水层所包围的空间体积大于薄水层自身的体积，也就是说使薄水层所包围的空间体积里水的重大于薄水层自身的重。引导学生正确理解阿基米德定律中所指的“Ｖ排”与包围这个“Ｖ排”的水的体积大小是相等关系。通过这样变通可排除干扰，同时还可深化知识使知识延深。

四、逻辑性的思维障碍

学生学习自然科学过程的主要心理活动是思维，而思维是在一定的基础知识上按某种规律进行的。如找不到规律就会产生逻辑性障碍。所以，在解题时要认真仔细分析题意，把握问题实质，如找关系式，挖掘隐含条件等，就会收到意想不到的效果。如圆柱形容器中装满热水，冷却时，容器底部压强有何变化？（设容器的容量不随温度变化）。学生易错解：根据液体压强计算公式P=ρgh，热水温度降低，体积变小，而容器底部面积不变，因此h将变小，所以压强P变小。正确分析：错解的原因是只考虑到由于热水温度降低，h变小这一因素，未考虑到水质量不变，体积变小、密度ρ变大的因素。正确答案：容器底部压强不变。

五、因果条件制约的思维障碍

事物的因果联系总是受条件制约的。对条件的认识是一种比较复杂的思维过程，一些思维能力不强的学生难于进行这类思维；对教材不理解或理解不透的学生也无法对一些条件进行分析和选用，从而使得在有条件关系的习题面前一些学生显得无能为力。关于功的定义及计算，绝大多数学生都能流畅地表达出来，但解答具体问题时，很多学生又往往不自觉地把“在力的方向上”这一限制条件抛在脑后，从而出现错误。如起重机钢丝绳吊着重2000N的物体，沿水平方向移动5米，求钢丝绳对重物做的功？学生易错解：钢丝绳的拉力F=G=2000N，钢丝绳对重物做的功W=Fs=2000N×5m=104J。正确分析：上述解答不加分析地套用功的公式W=Fs，对公式中s的自然科学意义不明确。公式W=Fs中，F是作用在物体上的力，s是物体在力的方向上通过的距离。正确解答：钢丝绳的拉力F和物体的重力是一对平衡力，拉力F的方向是竖直向上。虽然物体沿水平方向移动了5米，但物体在拉力F的方向——竖直向上的方向上没有移动，即物体在拉力F的方向上移动的距离为零，由功的公式W=Fs可知，拉力做的功为零，即钢丝绳对重物做的功为零。

六、由概念混淆形成的思维障碍

在学习概念时，若学生不能掌握概念的来龙去脉，不能掌握概念的含义，学生学习新概念又受到旧概念的干扰，从而引起新旧概念的混淆，这是由于学生没有真正理解掌握概念形成的。例①：木炭燃烧时质量逐渐减少，而铁丝燃烧时质量会增加。例②：在密封的容积里装1克水，加热使其变成水蒸汽。许多同学误认为：①不遵守质量守恒定律，②符合质量守恒定律。这就说明同学对质量守恒定律没有真正理解，只片面理解质量相等。质量守恒定律是指物质发生化学变化，而且1克水变成1克水蒸汽，只是状态发生改变，即发生了物理变化，没有发生化学变化，所以不符合质量守恒定律。例①这两个实验现象是遵循质量守恒定律：因为木炭燃烧时，其中一部分木炭与空气中的O2发生反应生成CO2扩散到空气中，这样在燃烧过程中，带走了木炭中的炭，使质量逐渐减少，实际上，被燃烧碳的质量+参加反应的O2质量=生成CO2的质量。

七、科学公式数学化形成的思维障碍

学生在学习科学概念和科学规律时，常常不理解科学概念和科学规律的意义，而用数学方法代替科学概念和规律，致使产生不应有的错误。科学规律既可用文字表达，也常用数学关系式来表述。数学表达式简洁地建立了各量之间的一定函数关系，对表述和应用原理、定律提供了方便，但是，定量的方法不能代替原理、定律等的全部自然科学内容。所以，部分学生在解题时，只死记公式、乱套公式，忽视了公式的条件及适用范围，易产生数学化倾向。例如①：公式R=U/I，R表示某段导体的电阻值，U表示这段导体两端的电压，I表示通过这段导体的电流。相当一部分学生分析R、U、I之间关系会产生数学化。即R与U成正比，R与I成反比，其实这种说法是错误的。当导体确定后，因导体的电阻由导体本身性质决定，它的大小只取决于导体的材料、长度、横截面积，另外还跟温度有关；R不随U增大而增大，也不随I的增大而减少。当U增大几倍，I也随着增大几倍，U与I的比值总是为一定值。

综上所述，教师在教学过程中应能清楚地了解学生各种思维障碍，给予排除，设置悬念，激发学生的积极思维，帮助学生分析事物之间本质联系，充分让学生自己动脑、动口、动手，这样才有利于排除障碍，提高学生思维能力。

参考文献：

【1】《科学》、《科学教学参考书》，浙江教育出版社，2006年。

【2】张璞扬等：《中学物理教学法》，华东师范大学出版社，1990年。