高中物理“低级错误”的逻辑成因及解决策略

蔡芝禾 李岩

摘   要：文章通过探究在高中物理教学中频繁出现于学习者自身的 “低级错误”之逻辑成因，提出解决策略，力求在新课改中矫枉纠偏，培养学生的创新能力和核心素养。

关键词：课改;创新;思辨思维;核心素养

中图分类号：G633.7 文献标识码：A     文章编号：1003-6148（2021）5-0016-3

在高中物理学习中，屡见不鲜的“低级错误”，常被师生冠以“马虎、粗心”而被搪塞，未被高度重视。事成于细节，亦溃于细节，“低级错误”的积累量变，会大概率导致质变。物理教师必须顺应时代要求，运用创新的教育策略，结合博弈论思维，透过“低级错误”的现象，挖掘逻辑成因的本质[1]。为改善频繁漠视“低级错误”的教育现状，应避免高谈阔论，要脚踏实地于“低级错误”成因的理论分析和研究，为消除“低级错误”提供实践的理论支撑。

1    高中物理“低级错误”的逻辑成因

教育研究的目的是“知其所以然”，探究逻辑成因是避免学生频繁出现“低级错误”的有效途径。罗素说过：“许多人宁愿死，也不愿思考”。这阻力到底是何物？生物学研究表明，脑部神经元细胞在思考过程中持续运转并消耗大量能量[2];高敏感特质（Hypersensitive personality）现象从心理学层面表明人脑长期处于精神思维的高度消耗之中[3]。大脑于生理和心理都長期处于紧张的敏感状态，必然会萌发进入舒适区的自我保护期待，会以寻求消耗最少能量、跨越最少步骤的模式，尽快输出结果，让自身得到舒适的享受。因此，缺乏思考的“低级错误”应该来源于大脑的天然惰性。通过丰富的教学研究和多量的样本素材统计分析，将脑惰性导致“低级错误”频繁出现的具体逻辑成因归纳如下。

1.1    依托“就近原则”，将问题素材投射到最近知识域，忽视知识的完整性

面对新问题，脑惰性催促思考机制将思维检索的范围局限于邻近的知识体系和框架内，将问题的解析束缚于不完整的知识结构中，从而造成低级错误。例如，在力学分析中，判断竖直磁性板上一个处于平衡状态的磁性贴的受力数量时，学生会漏掉磁性贴与磁性板之间的吸引力。高中力学知识主要以磁场与电荷、电流的作用为主，极少涉及磁性物质间的作用力，致使学生脱离并抛弃初中物理知识域，将之排除在外，不予考虑。

1.2    借助“经典结论”，将问题素材随意嵌套模型，忽视模型的适用条件

为达到共赢，智商自信与脑惰性之间的博弈，会驱使思维系统寻求分析效率被提升的最快途径。嵌套物理模型和结论能持续提升大脑的工作效率，在屡屡成功的愉悦感浸润下，思维逐步放松警惕，很容易忽视结论的适用条件，造成低级错误。例如，两个绝缘物体叠放在轻质弹簧上（图1），A物体带正电，B物体不带电，若突然在空间引入竖直向下的匀强电场，此瞬间A对B的压力如何变化？借助超、失重观点快速判断压力变化是高一物理常见的高效分析方法，故学生利用加电场瞬间A物体产生向下的加速度，得出失重的结论，进而获得压力减小的判断。犯错的学生即使被老师纠正，也百思不得其解，无法认识到真正错因：没有考虑超、失重结论的适用条件，即研究对象必须只受重力和弹力作用。

■

图1  弹簧模型示意图

1.3    依靠“感性主观”，将问题素材求助于经验主义，忽视理性分析的科学规则

理性思维强调逻辑推理，而缜密、严谨的推理过程，会调用大量神经元参与分析进程，大脑必然对其产生排斥倾向。感性思维是初级形式的经验思维，以自我掌握的直觉式分析方法为核心，以“我”的主观臆断为决策机制，容易让大脑获得舒适与松弛。例如，光滑水平面上，闭合金属线圈OAC部分处于匀强磁场内（图2），若磁场逐渐增强，判断线圈会如何运动。大脑惰性束缚理性思辨，致使分析者忽视科学规则，感性直觉会放大圆弧的特征，将形状特征扩展为运动特征，进而得出会转动的错误结论。图像分析是高中常用的分析技巧，图像面积往往对应重要的物理量。如v-t图像的面积表示位移，F-s图像的面积表示功。依靠主观直觉的经验性，学生会认为F-v图像的面积表示功率。感性束缚理性，忽视面积的物理意义是纵坐标对横坐标的积累，没有考虑物理量是否具有可积累性的科学规则。

■

图2  线圈模型示意图

1.4    依赖“题海战术”，将问题素材嵌套于熟悉的题目，进行不恰当的类比和迁移，放大共性、忽视差异

“题海战术”虽然能小幅增强学生的解题敏感性，但也会促使大脑衍生出依赖刷题的机械惰性。遇到似曾相识的题目，熟悉感和亲切感会削弱思维的防御性，扰乱思维的缜密性，凭借主观臆断，忽视客观限制条件，造成低级错误。例如，理想变压器的原副线圈之比为1∶2，两端分别接有四个阻值相同的灯泡（图3），已知4个灯泡均能发光，求L1和L4两端的电压比。因平时大量素材给出的条件是灯泡正常发光（达到额定功率），或相同的灯泡，而本题为建立熟悉感故意引入“相同”和“发光”的描述，但限制条件与以往不同，造成学生误入低级错误的陷阱，误以为额定功率相同或灯泡完全相同而作答。

■

图3  变压器示意图

马虎、粗心是错误之表象，上述研究成果揭示了“低级错误”的高级性，展现了“马虎”背后的真正原因，显示简单错误的复杂性和逻辑性。对教育过程中明显“低级错误”的研究，既不是初始，也不是中途，应该是一种延续和扩展;由分析常见的错误现象，逐渐进入越来越高的抽象和逻辑[1]，是未来教育研究的必然方向，它能真正激发教育研究的兴趣，并提升研究自身达到高级阶段。

2    消除“低级错误”的基本策略

对症下药是教育研究的核心内涵。寻得低级错误的病因，目的是找寻消除“症状”的良药。为避免泥足深陷，结合以上研究，对消除“低级错误”的基本策略和方法做一些探讨。

2.1    避免 “就近原则”的不当知識域投射，主动养成严谨的思维习惯，将分析检索回归完整的知识主体

完整的知识检索是科学的思维习惯，大脑虽会让消极惰性略占上风，但强大的意志力和发展观则是抵御消极惰性的积极动力和工具。在有意识地养成完整思维习惯之初，每逢思维倦怠之际，要诉诸利益和发展的诱惑说服自我回归思考的正途，消除惰性可能带来的风险。

2.2    突破“经典结论”的思维惰性束缚，依靠灵活敏锐的思维谨慎进行低风险模型嵌套

经典只是标签，若心存侥幸和思维倦怠会导致唯经典和权威的膜拜主义，带偏认知，降低独立思考和辩证看待事物的能力，无法针对陷阱进行有效预警。为保持敏锐且独立的洞察力，需养成打破砂锅问到底的提问习惯，对经典模型频繁进行思辨审视：适用于什么情境，有何适用条件限制，是否真能灵活运用，对自己尚未有深度理解的模型结论做苛刻要求，区分好“听懂”和“自己真的懂”，争取将假懂转变为真懂。同时，通过科学复习有效降低经典核心知识的遗忘率，降低以偏概全的误解式风险，为做出正确而全面的判断保驾护航。

2.3    避免唯主观决策的感性直觉，求助于理性分析的逻辑推理

提升形象思维向抽象思维过渡的能力，强化训练对繁杂信息的抽取和过滤的能力。将过滤后的核心信息存储在关键记忆区，发挥关键区的统领地位，以此抵御次要因素的频繁干扰，将“假思考”转化为“科学思考”。在平时解题中，应注重将题目中的具体情境转化为物理模型，加强将社会语言表达转化为物理学科语言的训练。

2.4    打破“题海战术”的押题、套题式思维模式，集中精力于题目的思辨和感悟

夯实基础，莫急于求新，关注理解质量，避免狭隘追求素材数量;切忌好高骛远、押题拔高等低级策略，让思辨思维而非外物支配自我，集中注意力于提升辩证思维能力，扩展认知深度。题之难易，是个性而非共性;懂之则易，反之则难。保持素材摘录习惯，结合思辨的类比、迁移标注等习惯，找到繁杂之题的内在联系，并反复对同一类素材添加个人感悟的描述，逐步将模型跃迁到理智思维和感悟思辨的框架之中，做到头脑清醒，善解题意。

新课改致力于“增大探究性、扩大开放性、体现创新型”，强调透过现象挖掘本质的思维穿透力培养。物理教师应在日常教学中凸显价值引领、素养导向，帮助学生做到洞察敏锐、思辨批判、积极主动地审视自我，借鉴以上理论研究成果，踏出“低级错误”的泥潭，向培养创新型人才挺进。

参考文献：

[1]苏珊娜·埃尔库拉诺-乌泽尔.最强大脑：为什么人类比其他物种更聪明[M].北京：中信出版集团，2016：192-194.

[2]罗素.数理哲学导论[M].北京：商务印书馆，1982：1-2.

[3]卡特琳·左斯特.高度敏感的力量[M].成都：四川人民出版社，2019：4-26.

（栏目编辑    赵保钢）