例谈学生高考物理思维障碍及对策

摘 要：考生的错误是绝佳的教育资源，结合2017年高考学生答题情况，剖析学生存在的思维障碍，探索消除思维障碍提升物理思维品质的策略，促进错误问题研究由经验研究向科学研究转变，更好地促进学生物理核心素养的提高.

关键词：高考物理；思维障碍；理性思维；迁移思维；深度思维；创新思维

作者简介：曹义才（1973-），男，江西九江人，教育硕士，高级教师，研究方向：物理教育教学.

我国新一轮高中物理课程改革，将以发展学生的物理核心素养（物理观念、科学思维、科学探究、科学态度和责任）为目标，其中科学思维是核心素养的重要组成部分，也是高中物理学科能力的构成要素.高考是考生物理综合素养的集中展现，在一定程度上折射出物理学科考生思维的品质、深度和质量[1].

1 例谈学生高考物理思维障碍

结合2017年高考学生答题情况，剖析学生存在的思维障碍，从信息加工心理学角度看，学生在高考过程中的主要障碍有：信息提取发生障碍、信息加工顺序混乱和信息加工机制不力，导致这些障碍的主要原因是思维认知缺陷，基于思维表现和思维缺陷分析，高考学生几种常见的思维障碍归类分析如表1所示[2].

1.1 信息提取发生障碍，知识再现失灵

如果在试题情境中呈现给学生的信息量过多或信息呈现形式发生改变，知识再现就会失灵，影响学生提取和加工关键信息，从而产生错误.

案例1 （2017全国I卷第24题）一质量为8.00×104 kg的太空飞船从其飞行轨道返回地面.飞船在离地面高度1.60×105 m处以7.5×103 m/s的速度进入大气层，逐渐减慢至速度为100 m/s时下落到地面.取地面为重力势能零点，在飞船下落过程中，重力加速度可视为常量，大小取为9.8 m/s2.（结果保留2位有效数字）

（1）分别求出该飞船着地前瞬间的机械能和它进入大气层时的机械能；

（2）求飞船从离地面高度600 m处至着地前瞬间的过程中克服阻力所做的功，已知飞船在该处的速度大小是其进入大气层时速度大小的2.0%.

试题围绕当今太空飞行的科技热点，以太空飞船经大气层返回地面为背景，试题以文字形式叙述情境.信息量较多，呈现的信息主要有：太空飞船的质量，飞船进入大气层的瞬时速度和离地面的高度，飞船下落到地面的瞬时速度、飞船在600m高度的瞬时速度等.加工处理的信息主要有：飞船着地前瞬间的机械能、进入大气层时的机械能和飞船从离地面高度600 m处至着地前瞬间的过程中克服阻力所做的功.

陈述性知识缺陷导致知识再现失灵的主要问题：

（1）概念错误：问的是“机械能”，列式却是动能、重力势能、机械守恒定律、动能变化或机械能变化等等.

（2）过程混淆：将状态量与过程量混淆，将着地前瞬间与进入大气层时的机械能颠倒.

（3）规律混乱：从600m高度至落地过程的动能定理或功能原理，列式不规范，正负功符号错误，动能、势能下角标不对应，误认为至落地的动能为零.

3 提升学生思维品质对策研究

3.1 科学建模，理性思维

物理学中的核心概念是物理知识体系的重要组成基石，通过核心概念统领分散的知识点，有利于学生对物理概念全面和深刻的认识和理解，形成理性思维的习惯.教学中让学生经历与体验核心知识结构的构建，更好地理解主要知识，形成稳固的陈述性知识.

理性思维与科学建模有直接关系.科学建模是将复杂问题形象化、模型化和简单化，是通过形象思维上升到理性思维的过程.案例1如果学生能建构图1所示的情境，对实际问题简化为物理模型，有助于信息的提取和加工，降低思维难度，防止台阶过高而出错，有效提升学生的物理学科素养[2].

3.2 纵横联系，迁移思维

现代教育理论认为，一种学习活动会影响到另一种类似的学习活动，称之为学习迁移.在物理教学过程中，帮助学生发掘知识之间的内在联系，巩固主要知识结构，引导学生的思维向纵横两个方向正迁移的能力，进一步拓展知识结构，形成迁移思维的习惯.通过纵横联系训练，形成相应的程序性知识，促进迁移思维的进阶.

案例3中的匀减速直线运动迁移思维如图2所示：

豎直上抛运动迁移带电油滴在竖直电场方向上匀减速直线运动

物理学中有许多学习活动影响到另一种学习活动，比如平抛运动（带电粒子在电场中的运动）、自由落体运动（其他天体上的自由落体运动）、圆周运动（万有引力与天体）等等；另一种学习活动反过来会促进前一种活动的深刻认识.

3.3 演绎推理，深度思维

深度思维就是对物理知识的认识从现象上升到本质，从普遍性上升到规律性的理解，巩固较为丰富的知识结构，积累高层次的方法和策略性知识，让学生在学习过程中体会逻辑思维和演绎推理，形成深度思维的习惯.

案例3演绎推理思维如图3所示.

图3分析了案例3中的思维过程，从文字情境转化为运动情境，不同的运动对应不同的规律，但均是从动力学和运动学的角度去分析思考，从普遍上升到规律，形成策略性知识，促进深度思维不断进阶.

3.4 变化角度，创新思维

案例1和案例3，均以文字叙述的形式设置情境，改变试题呈现方式，考查考生能根据解决问题的需要建构恰当的物理模型；2017年高考第22题从纸带情形变化为滴水情境中去判断小车运动情况；第18题设置新颖的问题情境（STM中隔离振动噪声）等等，变化角度，考查创新思维.物理教学应注重知识迁移和实际应用的能力，克服思维惯性，在新的问题情景中运用方法和策略性知识，避免狭隘地理解物理问题，引导学生具体问题具体分析，从新的角度去看旧的问题，在解决一个问题的基础上提出新的问题，形成创新思维的习惯.

在剖析学生思维障碍的基础上，探索消除思维障碍有效对策，有利于促进错误问题研究由经验研究向科学研究转变， 提升学生物理思维品质，更好地促进学生物理核心素养的提高.

参考文献：

[1]曹义才. 高中物理教学中学生错误资源的分析和利用[J].湖南中学物理，2008（5）：7-9.

[2]曹义才.学生错误解题案例分析与教学建议——基于信息加工心理学视角[J].教学月刊，2015 （12） ：59-61.endprint