例谈初中物理“思维断层”教学

翁丽红

摘 要：通过六个典型案例，具体分析初中物理教学中学生思维断层的原因。在教学中要顺应学生认知结构和发展规律，将重点落在学生的思维断层上，衔接思维，明畅思路，提高科学素养。

关键词：思维断层;夯实基础;垫高思维起点;激活思维;优化思维

笔者作为教研员，从对每次统考的质量分析，以及下校听课、学生的反应情况中总结，“物理难学”是因为出现了“思维断层”。所谓“思维断层”，是指学生在认知过程中知识是零散的、片面的，链接出现了障碍。笔者就几个典型案例来说明教学必须顺应学生认知结构和发展规律，将重点落在学生的思维断层上，以提高科学素养。

一、注重基础知识，夯实思维根基

【案例一】在初三复习了“力与运动”的相关知识后，学生练习：

试题：狗拉着雪橇沿水平冰面做直线运动。先以速度v做匀速运动，雪橇受到的水平拉力为F1，后以速度2v做匀速运动，雪橇受到的水平拉力为F2则（）

A.F22F1

笔者听课的一个班50个学生，只有6个学生选择正确，老师评讲，强调了“匀速直线运动时受力是平衡力，力是一样的”，但是在接下来的几道相同知识点的练习上，正确率还是很低。

可见，对于力与运动的关系，学生不能理解 “速度越大，需要的力难道不是越大吗”。学生的思维断层在于对“力”与“运动”的逻辑关系没有搞清楚，虽然知道“力是改变物体运动状态的原因”，但是题目略去了“物体从v变为2v这个状态变化过程”的分析要求，学生便不会主动运用分析。

究其原因，在教师备课环节欠缺“备学生”。物理难学，多数在于学生读题后对于物理变化的中间过程不明确，教师只有认真研究教材，深入了解学生认知能力而产生的思维断层，在课堂中用适当的方法，如本题中，找到被学生忽略分析的中间过程，搭建知识链接。很多时候需要用图示法，做出中间变化过程，引导学生理清物体运动过程的前、后及中间的变化过程，找到学生已知的和未知的之间的思维断层，弄清楚事物的本質和事物间规律性的逻辑联系，夯实学生的思维根基，是教学的出发点。

二、注重知识延展，垫高思维起点

【案例二】初二第一学期期末统考试题：一根绳子受200 N的拉力会被拉断。小舒与小野两人沿反方向同时拉绳，他们每人用力为N时，绳子会被拉断;如果将绳的一端固定在树干上，小舒用力拉绳的另一端，则小舒用力为N时，绳子会被拉断。

全区4000左右考生，第一个空的难度值达到0.32，第二空难度值为0.51。

题干简单，绳子也司空见惯，隐含的却是比较深刻的物理观念、物理思维，很多老师在接触类似问题时，基本是一两句话一带而过，没有深入分析，造成类似问题总成为学生的学习难点。

关于绳子受力问题，要解释清楚需要大学物理的材料力学知识作为支撑，对于初中生而言，如何给他们正确的物理观念呢？首先，把绳子看成很多个小部分组成，当绳子受外力时，内部每一小部分，在绳子拉紧方向的横截面的两侧，就产生等大反向的力，这个力就是“张力”;其次，再分析绳子的两端，因为“力的作用是相互的”，可知，张力始终等于外力，所以，绳子能够承受的最大的拉力为200 N时，张力也是200 N;再次，当一个人在绳子一端花100 N的力拉绳子时，这端绳子的张力就是100 N，同理，绳子另一端张力一样是100 N。如果绳子不是两端同时受力，只受一个力的情况，是把它看成刚体或者一个质点，此时我们认为它不会变形，没有张力，绳子两端受力时，其中一端的力只是起到固定作用，如试题里的树干，如果没有树干，绳子不会被拉断。

本案例中，学生的定式思维是出错的主要原因，认为“左右各一个100 N 的力，合力是200 N ”，还因为缺乏足够的知识储备——“张力”这个物理概念，这时候教师的引领作用不可或缺，有了“张力”知识之后，垫高了思维起点，不仅解决了之前的认知冲突，衔接了“生活经验与物理知识”之间的思维断层，更容易明畅思路。

立足于教材，深入挖掘教材深层次价值，适当补充课本、课标不做要求的必要知识，提高学生的思维起点，深入浅出地扫清物理思维障碍，理顺逻辑关系，有利于培养学生的科学思维等核心素养。

【案例三】关于摩擦起电问题，物理学规定了“与丝绸摩擦过的玻璃棒带正电，与毛皮摩擦过的橡胶棒带负电”。

学完摩擦起电知识后，学生会好奇，一定是毛皮与橡胶才起电吗？为何摩擦会起电？一连串的问题会出现在学生的思维里，因为此时学生还没有足够的知识基础做铺垫，鉴于课本不做要求、课时有限等多方面原因，很多老师不补充有关“摩擦起电”的相关知识，这样就很难让学生释然心中的疑惑，只有讲清楚摩擦起电本质是电子转移的知识后，衔接了思维断层，才能让学生够豁然开朗，才容易对物理知识融会贯通。

之后，学生可能还会问：同种材料摩擦起电吗？让学生回家查阅资料。结果出人意料：同种材料摩擦也会起电！学生通过查阅资料不仅迅速掌握前人已经研究过的知识，而且培养了自学能力。

教师以合理的方式帮助学生从认识电子到摩擦起电，垫高了思维起点，完整走一遍科学家的思路及科学家的学习方法，构建了完整认知体系，提高了学习能力。

三、激发认知冲突，激活认知思维

【案例四】重100 N的水可以产生的最大浮力为：（D）

A.一定小于100 N B.一定大于100 N

C一定等于100 N D.可以大于100 N

“重100 N的水可以产生大于100 N的浮力？”“怎么可能？”根据阿基米德原理F浮=G排液，“怎么可能？”包括很多老师在内，都产生这样激烈的认知冲突。

思维容易出错在于F浮=G排液，认为一定要把水排出来，才有浮力。依据图1示的方法，左图杯子装有体积不多的一点水，右图物体浸入后，可以被水包裹着很大一部分的体积，不难通过实验说明，只要液体中可以使较大体积的物体保持在液面以下，就可以产生较大的浮力，与液体本身重力无关。通过这种认知冲突的思考、分析，可以加深对阿基米德定律的理解，也进一步训练了分析能力。

实践告诉我们，很多容易出错的问题，即使老师提前总结，也一遍遍告知了，但总有“不撞南墙不回头”的，非得遇到挫折后才会明白。因此，教学中，可以让学生先自己展示出思维后，诱发认知冲突，激发兴趣，教师再纠正他们思维的偏差或思维的断层，从而达到思维的新高度。

【案例五】做探究“杠杆平衡条件”的分组实验中，一般的同学是竖直方向拉弹簧测力计的，但是，总是有同学是斜拉弹簧测力计，他们也同样从杠杆上直接读出力臂的数值。在汇报数据时，斜拉弹簧测力计的同学的结论肯定不满足“动力×动力臂=阻力×阻力臂”杠杆平衡条件，此时，教师因势利导：“难道杠杆平衡时不满足这个条件吗？”全班一起思考：“是有其他的原因？”老师请斜拉弹簧测力计的同学板演了他们的实验操过程。当全班同学一起找到了错误的根源在于“斜拉时力臂不再是杠杆上直接读出的”这一错误之后，就顺利实现了新的认知的同化。

对于物理概念或者解题过程的教学，需要教师充分挖掘教学内容以及学生活动中矛盾的因素，巧妙地设置认知冲突，暴露学生的问题，让学生置身于认知冲突的矛盾氛围中，因势利导，帮助学生提高认知水平，激活认知思维。

四、体验探究过程，优化思维方式

【案例六】学习了浮力知识之后，让学生动手做图2所示的两次实验，比较“冰融化之后，水面怎么变化？”。

学生在家里开始用碗做实验，发现碗不透明，不好标水面位置的刻度，改用烧杯做，发现水面几乎看不清楚变化，教师继续引导，怎么样让实验更加精确？——改用大一点的试管，因为比较细，冰块大小受到试管的限制，怎么办？——教师出示如图3所示的长颈烧瓶，这样，基本可以比较明显地比较出两次液面的变化情况了。在此基础上，教师进一步提问“在长颈烧瓶里插上更细的玻璃管（如图3右）会起到什么作用？”

教育家苏霍姆林斯基说过：“在人的心灵深处，有一种根深蒂固的需要，就是希望自己是一个发现者、研究者、探索者。”本实验中，学生经历了一次次失败，觉得麻烦、泄气，但是，正是这样一次次的失败，得到教师一次次的鼓励与引导之后，他们才体会科学家研究的摸索过程，主動引发思考每一个实验装置更深层次的作用，对于“长颈烧瓶里插上更细的玻璃管会起到什么作用”的问题不言而喻。

教师有意识地将概念教学与实验教学相结合，适时、适量地改进实验课的教学组织形式，创设一些开放型的探究式实验，帮助学生搭建一个思维的台阶，形成更为直观的理解与感受，让学生亲身经历科学家研究之路，真正进入科学学习的状态和角色，不仅避免了思维断层的出现，而且提高了综合能力。

综上所述，教师在教学中全面地研究教材、分析学生，重视学生出现的“思维断层”现象，帮助学生建立有效思维断层的衔接，优化学生逻辑思维，提高分析、解决问题的科学思维，是教师努力的一个方向。

参考文献：

吕海霞.优化知识教学，耦合学生的思维断层[J].数学教学通讯，2017（12）：3-4.

编辑 温雪莲