利用学生错误发展学生思维水平

卢 凌

(江苏省常州市第二十四中学,江苏 常州 213003)

利用学生错误发展学生思维水平

卢 凌

(江苏省常州市第二十四中学,江苏 常州 213003)

学生在物理学习过程中总会由于对物理知识的理解存在偏差而产生各种错误.教学中教师要正确认识学生的错误,善待学生的错误,将其开发成教学资源进一步为物理教学服务.在探究学生错误的过程中,促进学生智力水平的提升,在动态生成中培养学生的思维的深刻性、在弄清物理知识内在逻辑提升思维严密性、探究学生错误突破学生思维定势过程中发展思维敏捷性．

学生错误； 思维水平； 深刻性； 严密性； 敏捷性

高中学生的知识尚处在储备阶段,思维水平和分析问题的能力也处在发展阶段,所以在学习过程中难免会因为知识储备的不足、思维水平和分析问题能力的缺陷等导致错误．学生在物理学习过程中所产生的错误并不是辞海所定义的错误,而是对物理知识的理解不全面、不系统而产生的偏差性认知、行为、动作等．学生产生这些错误是正常的,教学中应善待学生的错误,用好学生错误的价值,把学生错误开发成为教学资源,在探究学生错误过程中纠正错误、探明错因,促进学生智力水平、思维能力的发展．

1 利用学生错误促进课堂动态生成，培养思维深刻性

学生的错误是最好的稀缺教学资源．物理课堂教学不能将知识告诉学生是什么,更重要的是给学生提供思考和探究的机会,让学生搞清楚为什么,还可以怎么样．让学生在思考、探究中习得物理知识,掌握物理方法．在课堂教学中,教师留意学生的一些错误,把一些有代表性,有拓展性,“错的有道理”的错误,经过挖掘开发成教学资源．这样的教学过程与学生密切相关,学生都很希望知道错在何处,自然学习兴趣浓厚,教学效果往往超过预期．例如,判断机械能守恒时,学生对单个物体机械能守恒的判断几乎没有问题,但是遇到多个物体组成的系统,判断机械能守恒出错的概率大增．为此,教师可以挑选一道习题,让学生先做,然后根据学生的错误,进行拓展,促进课堂教学的动态生成．在动态生成中学生明晰了物理知识,提升了思维水平．

图1

例1.带有1/4光滑圆弧轨道的质量为M的滑车静止置于光滑水平面上,如图1所示,一质量也为M的小球以速度v0水平冲上滑车,到达某一高度后,小球又返回车的左端,则

(A) 小球以后将向左做平抛运动.

(B) 小球将做自由落体运动.

本题中,小球与滑车的作用,水平方向上动量守恒,由于没摩擦和系统外力做功,因此该系统在整个过程中机械能守恒,可看成弹性碰撞,两个质量相等的物体碰后交换速度,小车最后的速度为v0,小球的速度为0．然而学生的错误主要有两个方面: (1) 认为小球机械能守恒，于是得到错误答案(D)．(2) 不理解,小球和滑车为何机械能守恒．为此,教学中,有必要对这两者进行深入探究．具体教学过程如下.

师:如果把滑车固定,小球做什么运动?

生:圆周运动．

师:此时,小球收到哪些力的作用?有什么力对小球做功?

生:重力,支持力;只有重力做功．

为验证实验的可行性，实验进行前本人对相关专家和体育教师在实验前和实验后进行访谈，同时对教学过程中应注意的问题咨询，确保实验的顺利进行。

师:小球机械能守恒吗?

生:守恒．

师:上升的最大高度是多少?

师:如果把滑车放在光滑水平面上,小球做什么运动?如果不好表述,可以尝试把小球的运动看成哪两个分运动?

生:一边沿圆弧上升,一边随车向右．

图2

师:此时有哪些力对小球做功?小球的机械能守恒吗?请画图分析．引导学生画出图2所示的受力和速度图分析示意图．设某时刻滑车向右的速度为v1，小球沿圆弧向上圆周运动的速度为v2．

生:对圆周运动重力做负功,支持力不做功;对向右的运动支持力做负功;小球机械能不守恒．

师:很好,请大家以滑车为研究对象,画出受力分析图,看看哪些力做了功．

图3

生:如图3所示,小球对滑车的压力N1′做了正功．

师:综合上面的分析,小球的机械能减少了,而滑车的机械能增加了．把它们作为一个系统机械能守恒吗?

生:支持力N1对小球做功功率为P1=N1v1cos(π-θ)=-N1v1cosθ,压力N1′对滑车做功功率为P1=N1′v1cosθ．

师:二者大小相等,不过一个做负功,一个做正功．两个力在任何时刻,做功的功率都相等,两个力做功实现了机械能从小球转移到滑车．故小球和滑车为一个系统机械能守恒．下面请同学们列方程解决本题．

学生解答如下.

学生解答完成后还可以作如下拓展:

师:小车的机械能增加了多少?小球对滑车做功与其机械能的变化有什么关系?

生:小球的压力做的功等于滑车机械能的增量．

师:没错,这是一个非常重要的功能关系,物体机械能的变化等于除了重力以外其他力所做的功,即W其他=ΔE．

通过对学生错误的深入探究和拓展,让学生顺着自己的错误不断探究得出正确的结论和错因,让学生明白了滑车固定与不固定的区别,生成有价值的认知,把学生的错误开发成宝贵的教学资源,在探究与比较的过程中提升了学生思维的深刻性．

2 利用学生错误弄清物理知识内在逻辑，提升思维严密性

类比法是根据已知事物的特征推理出未知事物的特征,最直接也较为有效的方法．在遇到伏安特性曲线的问题时,学生受思维定势影响把v-t图像中思维方式和解决问题的方法类比迁移到I-U图像问题中,遇到线性元件的I-U图像,还能正确解答,当遇到非线性元件的I-U特性曲线时,还简单类比迁移就会出错．

图4

例2.小灯泡通电后其电流I随所加电压U变化的图线如图4所示,P为图线上一点,PN为图线在P点的切线,PQ为U轴的垂线,PM为I轴的垂线,则下列说法中正确的是

(A) 随着所加电压的增大,小灯泡的电阻增大.

(D) 对应P点,小灯泡的功率为图中矩形PQOM所围面积大小.

探究的过程训练了学生思维的严密性．在探究v-t图像斜率的物理意义时,从加速度定义式出发,通过数理结合,找到斜率与加速度关系,属于从一般到特殊的推广,一定成立.而在I-U斜率物理意义的探究中,则是从特殊到一般,不一定成立．通过对图像斜率本质的探究,让学生掌握了图像的物理物理意义,弄清了物理本质,物理图像反应横纵坐标物理量之间的变化关系,切线的斜率反应的是纵坐标物理量随横坐标物理量的变化率．在v-t图像中,图像切线的斜率表示纵轴v的变化率,即为瞬时加速度,而在I-U图像中图线切线的斜率表示I随U的变化率,该变化率不是电阻的阻值．

3 利用学生错误突破学生思维定势，发展思维敏捷性

在物理教学中发现学生往往会把一些解题经验迁移到新的问题中,这是值得赞赏．若学生的迁移是正向的,将有利于新问题的解决,然而,有时候由于学生思维定势,加上在类比迁移中,没有很好把握好新旧问题之间的异同,不能很好辨别问题本质是否相同,而出现负向迁移,从而使得问题的解决出现错误．当出现这样的情况时,可以通过作图法,来帮助学生抓住问题的本质,突破思维定势．

例3.如图5所示,图中直线①表示某电源的路端电压与电流的关系图像,图中曲线②表示该电源的输出功率与电流的关系图像．(问题略)

图5

图6

1 张建.正视学生错误巧引纠错提升——谈高中数学学生错误生成的价值及纠错策略[J].中学数学研究(上),2015(8):8.

2017-02-13)