高中物理教學(xué)論文 思維定勢(shì)與理想物理模型-高中物理教材習(xí)題商榷之我異（通用）

1、思維定勢(shì)與理想物理模型-高中物理教材習(xí)題商榷之我異 一、思維定勢(shì)對(duì)物理的影響思維能力是智力的核心。思維品質(zhì)是思維能力強(qiáng)弱的反映，是個(gè)體思維活動(dòng)中智力特征的表現(xiàn)，是判斷智力層次，確定一個(gè)人的智力是正常、超常或低下的主要指標(biāo)。物理思維品質(zhì)是指人們?cè)谘芯亢徒鉀Q物理問題以及學(xué)習(xí)物理知識(shí)的過程中逐步形成和發(fā)展的，并在這個(gè)過程中表現(xiàn)出來的，直接影響工作效率的個(gè)體智力特征。它主要包括思維的深刻性、靈活性、批判性、獨(dú)創(chuàng)性、敏捷性。其中思維靈活性如果表現(xiàn)較差的話，容易受消極的思維定勢(shì)的影響,會(huì)具體體現(xiàn)在以下三個(gè)方面：(1)不能根據(jù)問題的要求，靈活地確定研究對(duì)象；(2)不能多方位、多角度靈活選擇解決問題的方法；(

2、3)不能形成物理事物的動(dòng)態(tài)圖景，不善于對(duì)物理過程進(jìn)行分析，不能抓住問題的本質(zhì)，而常常只考察一個(gè)狀態(tài)，從對(duì)一個(gè)狀態(tài)的分析就直接列出數(shù)學(xué)方程或者得出問題的答案。以上的現(xiàn)象不僅僅體現(xiàn)在許多高中學(xué)生對(duì)物理的學(xué)習(xí)及應(yīng)用中，而且在高中物理教師的實(shí)際教學(xué)過程中也大有市場(chǎng)。諸如此類的現(xiàn)象表現(xiàn)的尤為明顯的是：一些物理教學(xué)參考刊物經(jīng)常發(fā)表高中物理教師對(duì)高中物理教材中的一些問題的探討和商榷的文章。筆者認(rèn)真閱讀了這些文章，覺得很有必要解決的是物理教師自身的思維定勢(shì)對(duì)物理教學(xué)的消極影響。思維定勢(shì)是人們?cè)谒季S活動(dòng)中所傾向的特定的思維模式。它有積極的一面，積極的思維定勢(shì)有利于物理概念的形成和對(duì)物理規(guī)律的理解；同時(shí)也有消極的

3、一面，消極的思維定勢(shì)是指人將頭腦中已有的、習(xí)慣了的思維模式生搬硬套到新的物理情景中去，不善于變換認(rèn)識(shí)的角度和改變解決問題的方式。經(jīng)常表現(xiàn)為先前的學(xué)習(xí)對(duì)后繼學(xué)習(xí)的消極影響，主要是在問題的條件發(fā)生變化時(shí)，不能采用新的思維方式和解決問題的方法。由此出現(xiàn)知識(shí)和方法的負(fù)遷移。這種現(xiàn)象是人們?cè)谒季S中普遍存在的一種心理現(xiàn)象。它是指人們按照某種固定的思路和模式去考慮問題，表現(xiàn)為思維的傾向性和專注性。二、思維定勢(shì)在物理教學(xué)中引起的商榷學(xué)生在學(xué)習(xí)物理或應(yīng)用物理知識(shí)解決問題時(shí)，頭腦中并非是一張白紙，而已從日常生活中積累了不少與物理有關(guān)的感性經(jīng)驗(yàn)，形成一幅被前科學(xué)概念和經(jīng)驗(yàn)所占領(lǐng)了的，以強(qiáng)烈的感情色彩描繪的物理世界圖

4、畫。其中有些經(jīng)驗(yàn)中形成的觀念和前科學(xué)概念是錯(cuò)誤的或片面的，從而干擾物理學(xué)習(xí)的正常進(jìn)行，干擾學(xué)生對(duì)物理概念和物理規(guī)律的正確理解，干擾了學(xué)生在實(shí)際應(yīng)用物理知識(shí)去解決物理問題的過程中。更值得關(guān)注的是這種對(duì)學(xué)生的干擾已直接或間接地干擾了物理教師的正常教學(xué)，表現(xiàn)為許多物理教師并沒有意識(shí)到，這是學(xué)生思維定勢(shì)的消極影響產(chǎn)生的一種錯(cuò)誤現(xiàn)象而不去糾正之，反而懷疑教科書是否嚴(yán)謹(jǐn)而大加商榷。在此，筆者就許多師生認(rèn)為高中物理第一冊(cè)（必修）第56面和第60面兩道習(xí)題的表述的不嚴(yán)密及教師教學(xué)用書中對(duì)這兩題的解答過程有欠妥之處，并認(rèn)為對(duì)題目的表述內(nèi)容必須進(jìn)行修訂的問題進(jìn)行探討。以期獲得拋磚引玉的作用，請(qǐng)同行們加以關(guān)注，相信

5、會(huì)有同感。為了便于說明問題，筆者以下提供的例題選自人民教育出版社物理室編的現(xiàn)行高中物理教材：2000年出版的“全日制普通高級(jí)中學(xué)教科書（試驗(yàn)修訂本 必修）”物理第一冊(cè)。教材第52面的例題題目如下：一個(gè)物體，質(zhì)量是2，受到互成120角的兩個(gè)力和的作用，這兩個(gè)力的大小都是10，這個(gè)物體產(chǎn)生的加速度是多大？許多師生都認(rèn)為該題文字描述不夠嚴(yán)密，他們認(rèn)為應(yīng)改成：一個(gè)質(zhì)量為2的物體，放在光滑的水平面上，受到互成120角的兩個(gè)水平力和的作用，這兩個(gè)力的大小都是10，這個(gè)物體的加速度是多大？諸如此類的還有教科書第54面的練習(xí)二的第（7）題和60面的練習(xí)五的第（1）題等，由于這幾個(gè)題目極其相似，在此不一一列舉。

6、許多師生都認(rèn)為一定要把題中的物體放在“光滑的水平面上”，受的二力必須是“水平”等。否則，“根據(jù)題目的敘述使人考慮到物體還要受到重力的作用”而不清楚重力與題中的兩個(gè)力的關(guān)系怎樣，無法把該題做出來。在此，懇請(qǐng)讀者認(rèn)真地閱讀原題的文字，就會(huì)發(fā)現(xiàn)原題的表述中沒有一個(gè)字（或詞）隱含有必須考慮重力的影響。從理想實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷慕嵌葋砜?，我們完全可以想象得出該題物理情境中的物體就只（有且僅有）受到兩個(gè)互成120度、大小為10牛的力的作用，沒有必要把該題所述的物理情境放在有重力影響的環(huán)境中去，從而造成搞不清自己無中生有的“重力”與題中已知兩力的關(guān)系，使自己陷入思維混亂的泥潭之中。試問，兩位老師為何緊緊抓住重力（萬有

7、引力場(chǎng)）不放？如果按照上述的邏輯，那為何不更嚴(yán)謹(jǐn)些，再增加以下條件：題中的物體不帶電或者物體所在的環(huán)境沒有電場(chǎng)和磁場(chǎng)。否則，就是加了“光滑的水平面”和“水平力”的條件，題目還是不能做。因?yàn)轭}中物體還可能受到電場(chǎng)力或磁場(chǎng)力的作用！不是嗎？在此，筆者對(duì)產(chǎn)生這種錯(cuò)誤的定勢(shì)思維的起因來加以推敲分析，請(qǐng)同行指正。（1）大量的與“重力”有關(guān)的題海，使許多師生產(chǎn)生一種沒有重力環(huán)境的題就不知所措，懷疑題目不嚴(yán)密而無法入手，或者會(huì)自我潛意識(shí)地加入重力從而篡改原題的物理情境。（2）因?yàn)槲覀兩钤谥亓Νh(huán)境無處不在的地球上，使許多人把“重力”深深地刻在頭腦里，使得許多學(xué)生在做任何題目都非“有重力”不可的思維潛意識(shí)?！?/p>

8、自覺”地把一些本不該考慮重力的題目放入地球表面環(huán)境中去考慮重力的影響。三、理想物理模型的建構(gòu)眾所周知，理想實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷慕?gòu)是研究物理的一種重要手段和方法。這種研究方法造就了許許多多的著名的大物理學(xué)家，如伽利略、牛頓、愛因斯坦等，他們都是善于建構(gòu)理想物理模型的人。理想物理模型是根據(jù)研究的問題和內(nèi)容在一定條件下對(duì)研究客體的抽象，從多維的具體圖像中，抓住最具有本質(zhì)特征的圖像，建立起一個(gè)易于研究的、能從主要方面反映研究客體的新圖像。在物理學(xué)中，由于研究對(duì)象和所涉及問題的復(fù)雜性，因此，把研究對(duì)象概括為理想模型的例子很多，并且各具特色。如質(zhì)點(diǎn)、剛體、輕質(zhì)彈簧、彈簧振子、理想流體、彈性球分子模型、理想氣體、絕

9、熱物質(zhì)、絕對(duì)黑體、理想熱機(jī)、點(diǎn)電荷、檢驗(yàn)電荷、理想導(dǎo)體、純電阻、理想變壓器等等。它們從不同的側(cè)面、不同的角度描述和揭示了在不同的情況下，在不同的問題中實(shí)際物體的特征。實(shí)際上，物理學(xué)中的研究客體，許多都是利用科學(xué)抽象和概括的方法建立起來的理想化模型，從某種意義上講，各種理想模型的出現(xiàn)正是物理學(xué)向深度和廣度發(fā)展的重要標(biāo)志之一。這也是中學(xué)物理教師必須教給學(xué)生的，并影響學(xué)生對(duì)物理的學(xué)習(xí)能否向更高層次發(fā)展的重要方法。“理想實(shí)驗(yàn)”也叫“臆想實(shí)驗(yàn)”、“假想實(shí)驗(yàn)”，是人們?cè)谡鎸?shí)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，在理想或極端條件下，充分發(fā)揮想象力，利用邏輯推理又輔助以形象變換的思維過程。它是科學(xué)工作者源于自身經(jīng)驗(yàn)而又超出自身經(jīng)驗(yàn)的

10、一種高級(jí)思維活動(dòng)，它以實(shí)踐為基礎(chǔ)，是物理工作者在科學(xué)實(shí)踐的基礎(chǔ)上，對(duì)實(shí)際研究過程中出現(xiàn)的問題進(jìn)行辨證的、深入的、十分抽象的思維。根據(jù)理想實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，對(duì)某種看法或斷言做出檢驗(yàn)或評(píng)判，有時(shí)還能得出一些新的物理規(guī)律，而不必顧慮技術(shù)上的困難。愛因斯坦指出，理想實(shí)驗(yàn)是一種“思考實(shí)驗(yàn)”，是虛構(gòu)的、不能實(shí)現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)。理想實(shí)驗(yàn)的一般程序是：首先提出需要研究或評(píng)判的課題；其次設(shè)計(jì)出不必考慮任何技術(shù)困難，實(shí)際上往往無法實(shí)現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)（起碼當(dāng)時(shí)無法實(shí)現(xiàn)）；第三，充分發(fā)揮想象力，并運(yùn)用邏輯推理得出結(jié)論。理想實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)一種很重要的思維方法，它在發(fā)現(xiàn)原有理論的錯(cuò)誤和局限以及建立新的理論等方面都起著重要的作用，而且也是物理學(xué)家的一種有力的辯論和反駁的方法，同時(shí)還可能對(duì)相關(guān)的新興學(xué)科的創(chuàng)立及其發(fā)展發(fā)揮主要的作用。比如，牛頓第一定律是伽利略從假設(shè)的一個(gè)理想光滑斜坡進(jìn)行嚴(yán)密邏輯推理得到的，但牛頓第一定律描述的內(nèi)容是指物體不受任何力的作用下的一種物理情境，而并不是在有重力與支持力相互抵消的物理情境。為此，筆者認(rèn)為在教學(xué)中必須認(rèn)真糾正學(xué)生存在的錯(cuò)誤的思維定勢(shì)。物理題目是否考慮重力的影響，要認(rèn)真閱讀題目的表述內(nèi)容是否有與重力有關(guān)的字或詞，比如是否有諸如“水平”、“豎直”等字詞條件，