突破学生思维障碍 提升习题课的有效性

何海卫

高中物理新课程标准指出：一个好的习题，就是一个科学问题。由此可以看出习题在高中物理学习和教学中的价值。但是由于高中物理知识逻辑性和抽象性很强，学生很容易在解题过程中出现思维障碍。本文期望通过对高中物理习题训练中出现的思维障碍进行分析和讨论，找到突破学生思维障碍的方法，以提高习题课的效率。

一、学生练习中存在的思维障碍

（一）思维的表面性障碍

由于学生在学习物理的过程中，对一些物理概念或物理规律的内涵和适用条件缺乏深刻的理解，往往停留在表象的概括水平上，不能脱离具体表象而形成抽象的概念，自然也无法摆脱局部事实的片面而把握事物的本质。由此产生如下两种现象。

1.学生在分析和解决物理问题时，往往思维单一，不善于多方挖掘题目的隐含条件。

【例1】在平直公路上，汽车以15m/s的速度做匀速直线运动，从某时刻开始刹车，在阻力作用下，汽车以2m/s2的加速度做匀减速直线运动，则刹车后10s内汽车的位移大小为（）。

A.50mB.56.25mC.75mD.150m

相当一部分学生稍加思索，就很容易由匀变速直线运动的位移时间关系得出A选项，事后统计知得出这样结论的同学占了一半，这反映了学生在思维上的不足，没有意识到题目中隐含的条件：刹车后的汽车做匀减速直线运动，当其速度减至0后不会反向运动，而汽车有可能在刹车后不到10s，其速度就已减为0。所以应该先求出汽车从刹车到速度减为0所用的时间t=7.5s，可知刹车后10s内的位移即为刹车至速度减为0时的位移。正确选项为B。

2.缺乏足够的抽象思维能力。学生往往善于处理一些直观的或熟悉的物理问题，而对那些抽象的、不熟悉的物理问题常常不能抓住其本质，将其转化为已知的物理模型。

【例2】磁卡的磁条中有用于存储信息的磁极方向不同的磁化区，刷卡器中有检测线圈。当以速度v0刷卡时，在线圈中产生感应电动势，其E-t关系如图1所示。如果只将刷卡速度改为v02，线圈中的E-t关系图可能是图2中的（）。

这是2013年浙江高考物理卷第二道选择题，从高考试卷的编排要求来看，本题还是属于物理选择题部分相对简单的，但很多学生在第一次遇到此题时竟然出现了无从下手的感觉。其实学生对线圈切割磁感线产生动生电动势的基本模型还是很熟悉的，对公式E=BLv也没问题。但问题的根源在于本题并不是直观给出磁卡的内部构造，也没有将实际问题用学生熟悉的物理图景展示出来，这样很多学生无法从题目给出的信息中抽象出切割产生动生电动势的物理模型。当刷卡速度由v0变成v02时，动生电动势的大小由E=Blv0变为E′=Blv02；刷卡器的长度一定，当刷卡速度由v0变成v02时，刷卡时间由t0变为2t0，故D选项正确。

（二）思维定势性障碍

由于高中学生已经具备一定的解题经验，对一些题型形成了一种固定的解题套路，也形成了一些思维定势，不能根据新问题的特点作出灵活的反应。调查表明，思维定势对知识的迁移和运用，对思维的进步和发展往往起着阻碍的作用，并严重制约着学生创造力的提高。

A.所受浮力大小为4830N

B.加速上升过程中所受空气阻力保持不变

C.从地面开始上升10s后的速度大小为5m/s

D.以5m/s匀速上升时所受空气阻力大小为230N

很多学生想当然地认为，热气球竖直上升的加速度为0.5m/s2是定值，且题目后来说明“若离开地面后热气球所受浮力保持不变，上升过程中热气球总质量不变”，由F=ma得出加速上升过程中，所受空气阻力保持不变的结论，从而错选B。其实热气球从地面刚开始竖直上升时，如果一直匀加速上升，则上升到180m时的速度v=2ah=65m/s>5m/s，故热气球不是匀加速上升，说明随着速度的增加，空气阻力也越来越大，故B错误。这就是思维定势对学生答题造成的障碍。

由此可见，学生物理思维障碍的形成，不仅不利于学生物理思维的进一步发展，而且也不利于学生解决物理问题能力的提高。所以，在平时的物理习题教学中注重突破学生的物理思维障碍就显得尤为重要。

二、帮助学生突破思维障碍，提升解题效率

（一）提高学生物理学习兴趣，鼓励学生自主思考，突破学习难点，消除畏惧心理

高中物理新课程标准指出：“普通高中教育仍属于基础教育，应注重全体学生的共同基础，同时应针对学生的兴趣、发展潜能和今后的职业需求，设计供学生选择的物理课程模块，以满足学生的不同学习需求，促进学生自主地、富有个性地学习。”所以，在高中物理习题教学中，教师必须着重了解和掌握学生的基础知识，严格遵循学生认知发展的阶段性特点，照顾学生认知水平的个性差异，强调学生的主体意识，发展学生的主动精神，培养学生良好的意志品质，同时培养学生学习物理的兴趣，才能最大限度地预防学生思图3维障碍的产生。

【例4】在发射高轨道卫星的时候需要多次变换轨道才能将卫星从低轨道发射到高轨道，其发射示意图如图3所示，卫星图4首先被送入近地的1号圆轨道，在Q点点火后进入椭圆轨道2，最后在P点再次点火进入较高轨道3，试比较卫星在轨道2经过P点和轨道3经过P点时的速度大小。

创设情境（一）：平抛运动。

（1）平抛运动的基本规律是什么？

（2）在高度一定的情况下，平抛的水平位移由什么决定？

（3）如果抛出的速度足够大，物体还会落回地面吗？它可能在地球表面做什么运动？

创设情境（二）：离心运动。

（1）物体做匀速圆周运动的条件是什么？

（2）地球表面的物体绕地球做匀速圆周运动的条件是什么？

（3）物体做离心运动要满足什么条件？

（4）本题中卫星在轨道2经过P点和轨道3经过P点时的条件是什么？

上述设计层层递进，每思考完一个问题，适时指出这类问题的要点，极大地调动了学生学习的积极性，提高了课堂教学效率。

（二）认真分析，通过暴露学生的思维过程，消除思维定势的消极作用，突破思维定势

思维定势在习惯上被称为思维上的惯性，学生解题时如果受到思维惯性的限制，往往会做出误判或者在解答一半的时候突然找不到突破口。所以，让学生暴露其原有的思维过程，对于突破学生的思维障碍会起到极其重要的作用。

【例5】如图6所示，摆球的质量为m，从偏离水平方向θ=30°的位置由静止释放，求小球运动到最低点时绳子受到的拉力T。

图6解析：小球从起点到最低点的过程中机械能守恒，可得：

在最低点，由牛顿第二定律可得：

这是典型的定势思维下的解答，学生想当然地认为这个模型下的小球就应该是遵守机械能守恒定律的。当我判定这个解答错误后，学生眼中全是惊讶，同时还有好奇和强烈的求知欲望。

此时我们只需要用事先准备好的带细线的小球，演示本题所述情境，相信绝大多数学生在看完演示实验后便能明白，原来小球在绳子绷紧前，不会做想象中的圆周运动，而是做自由落体运动，绷紧后才是一段圆周运动，所以在绷紧的过程中伴有机械能损失。

在教学中可以有多种方式，让学生暴露其真实的想法，例如可以精心设计一些诊断性题目，事先了解学生可能产生的错误；有时也可以设置疑难，让学生展开讨论，通过讨论暴露学生的思维过程，也能在一定程度上消除消极的思维定势在解题中的影响。

总之，在物理教学中，教师要采用多样化的教学模式，帮助学生打破思维障碍，真正发挥习题的价值，巩固所学知识，提高学生对知识的综合应用能力。

（责任编辑 易志毅）

高中物理新课程标准指出：一个好的习题，就是一个科学问题。由此可以看出习题在高中物理学习和教学中的价值。但是由于高中物理知识逻辑性和抽象性很强，学生很容易在解题过程中出现思维障碍。本文期望通过对高中物理习题训练中出现的思维障碍进行分析和讨论，找到突破学生思维障碍的方法，以提高习题课的效率。

一、学生练习中存在的思维障碍

（一）思维的表面性障碍

由于学生在学习物理的过程中，对一些物理概念或物理规律的内涵和适用条件缺乏深刻的理解，往往停留在表象的概括水平上，不能脱离具体表象而形成抽象的概念，自然也无法摆脱局部事实的片面而把握事物的本质。由此产生如下两种现象。

1.学生在分析和解决物理问题时，往往思维单一，不善于多方挖掘题目的隐含条件。

【例1】在平直公路上，汽车以15m/s的速度做匀速直线运动，从某时刻开始刹车，在阻力作用下，汽车以2m/s2的加速度做匀减速直线运动，则刹车后10s内汽车的位移大小为（）。

A.50mB.56.25mC.75mD.150m

相当一部分学生稍加思索，就很容易由匀变速直线运动的位移时间关系得出A选项，事后统计知得出这样结论的同学占了一半，这反映了学生在思维上的不足，没有意识到题目中隐含的条件：刹车后的汽车做匀减速直线运动，当其速度减至0后不会反向运动，而汽车有可能在刹车后不到10s，其速度就已减为0。所以应该先求出汽车从刹车到速度减为0所用的时间t=7.5s，可知刹车后10s内的位移即为刹车至速度减为0时的位移。正确选项为B。

2.缺乏足够的抽象思维能力。学生往往善于处理一些直观的或熟悉的物理问题，而对那些抽象的、不熟悉的物理问题常常不能抓住其本质，将其转化为已知的物理模型。

【例2】磁卡的磁条中有用于存储信息的磁极方向不同的磁化区，刷卡器中有检测线圈。当以速度v0刷卡时，在线圈中产生感应电动势，其E-t关系如图1所示。如果只将刷卡速度改为v02，线圈中的E-t关系图可能是图2中的（）。

这是2013年浙江高考物理卷第二道选择题，从高考试卷的编排要求来看，本题还是属于物理选择题部分相对简单的，但很多学生在第一次遇到此题时竟然出现了无从下手的感觉。其实学生对线圈切割磁感线产生动生电动势的基本模型还是很熟悉的，对公式E=BLv也没问题。但问题的根源在于本题并不是直观给出磁卡的内部构造，也没有将实际问题用学生熟悉的物理图景展示出来，这样很多学生无法从题目给出的信息中抽象出切割产生动生电动势的物理模型。当刷卡速度由v0变成v02时，动生电动势的大小由E=Blv0变为E′=Blv02；刷卡器的长度一定，当刷卡速度由v0变成v02时，刷卡时间由t0变为2t0，故D选项正确。

（二）思维定势性障碍

由于高中学生已经具备一定的解题经验，对一些题型形成了一种固定的解题套路，也形成了一些思维定势，不能根据新问题的特点作出灵活的反应。调查表明，思维定势对知识的迁移和运用，对思维的进步和发展往往起着阻碍的作用，并严重制约着学生创造力的提高。

A.所受浮力大小为4830N

B.加速上升过程中所受空气阻力保持不变

C.从地面开始上升10s后的速度大小为5m/s

D.以5m/s匀速上升时所受空气阻力大小为230N

很多学生想当然地认为，热气球竖直上升的加速度为0.5m/s2是定值，且题目后来说明“若离开地面后热气球所受浮力保持不变，上升过程中热气球总质量不变”，由F=ma得出加速上升过程中，所受空气阻力保持不变的结论，从而错选B。其实热气球从地面刚开始竖直上升时，如果一直匀加速上升，则上升到180m时的速度v=2ah=65m/s>5m/s，故热气球不是匀加速上升，说明随着速度的增加，空气阻力也越来越大，故B错误。这就是思维定势对学生答题造成的障碍。

由此可见，学生物理思维障碍的形成，不仅不利于学生物理思维的进一步发展，而且也不利于学生解决物理问题能力的提高。所以，在平时的物理习题教学中注重突破学生的物理思维障碍就显得尤为重要。

二、帮助学生突破思维障碍，提升解题效率

（一）提高学生物理学习兴趣，鼓励学生自主思考，突破学习难点，消除畏惧心理

高中物理新课程标准指出：“普通高中教育仍属于基础教育，应注重全体学生的共同基础，同时应针对学生的兴趣、发展潜能和今后的职业需求，设计供学生选择的物理课程模块，以满足学生的不同学习需求，促进学生自主地、富有个性地学习。”所以，在高中物理习题教学中，教师必须着重了解和掌握学生的基础知识，严格遵循学生认知发展的阶段性特点，照顾学生认知水平的个性差异，强调学生的主体意识，发展学生的主动精神，培养学生良好的意志品质，同时培养学生学习物理的兴趣，才能最大限度地预防学生思图3维障碍的产生。

【例4】在发射高轨道卫星的时候需要多次变换轨道才能将卫星从低轨道发射到高轨道，其发射示意图如图3所示，卫星图4首先被送入近地的1号圆轨道，在Q点点火后进入椭圆轨道2，最后在P点再次点火进入较高轨道3，试比较卫星在轨道2经过P点和轨道3经过P点时的速度大小。

创设情境（一）：平抛运动。

（1）平抛运动的基本规律是什么？

（2）在高度一定的情况下，平抛的水平位移由什么决定？

（3）如果抛出的速度足够大，物体还会落回地面吗？它可能在地球表面做什么运动？

创设情境（二）：离心运动。

（1）物体做匀速圆周运动的条件是什么？

（2）地球表面的物体绕地球做匀速圆周运动的条件是什么？

（3）物体做离心运动要满足什么条件？

（4）本题中卫星在轨道2经过P点和轨道3经过P点时的条件是什么？

上述设计层层递进，每思考完一个问题，适时指出这类问题的要点，极大地调动了学生学习的积极性，提高了课堂教学效率。

（二）认真分析，通过暴露学生的思维过程，消除思维定势的消极作用，突破思维定势

思维定势在习惯上被称为思维上的惯性，学生解题时如果受到思维惯性的限制，往往会做出误判或者在解答一半的时候突然找不到突破口。所以，让学生暴露其原有的思维过程，对于突破学生的思维障碍会起到极其重要的作用。

【例5】如图6所示，摆球的质量为m，从偏离水平方向θ=30°的位置由静止释放，求小球运动到最低点时绳子受到的拉力T。

图6解析：小球从起点到最低点的过程中机械能守恒，可得：

在最低点，由牛顿第二定律可得：

这是典型的定势思维下的解答，学生想当然地认为这个模型下的小球就应该是遵守机械能守恒定律的。当我判定这个解答错误后，学生眼中全是惊讶，同时还有好奇和强烈的求知欲望。

此时我们只需要用事先准备好的带细线的小球，演示本题所述情境，相信绝大多数学生在看完演示实验后便能明白，原来小球在绳子绷紧前，不会做想象中的圆周运动，而是做自由落体运动，绷紧后才是一段圆周运动，所以在绷紧的过程中伴有机械能损失。

在教学中可以有多种方式，让学生暴露其真实的想法，例如可以精心设计一些诊断性题目，事先了解学生可能产生的错误；有时也可以设置疑难，让学生展开讨论，通过讨论暴露学生的思维过程，也能在一定程度上消除消极的思维定势在解题中的影响。

总之，在物理教学中，教师要采用多样化的教学模式，帮助学生打破思维障碍，真正发挥习题的价值，巩固所学知识，提高学生对知识的综合应用能力。

（责任编辑 易志毅）

高中物理新课程标准指出：一个好的习题，就是一个科学问题。由此可以看出习题在高中物理学习和教学中的价值。但是由于高中物理知识逻辑性和抽象性很强，学生很容易在解题过程中出现思维障碍。本文期望通过对高中物理习题训练中出现的思维障碍进行分析和讨论，找到突破学生思维障碍的方法，以提高习题课的效率。

一、学生练习中存在的思维障碍

（一）思维的表面性障碍

由于学生在学习物理的过程中，对一些物理概念或物理规律的内涵和适用条件缺乏深刻的理解，往往停留在表象的概括水平上，不能脱离具体表象而形成抽象的概念，自然也无法摆脱局部事实的片面而把握事物的本质。由此产生如下两种现象。

1.学生在分析和解决物理问题时，往往思维单一，不善于多方挖掘题目的隐含条件。

【例1】在平直公路上，汽车以15m/s的速度做匀速直线运动，从某时刻开始刹车，在阻力作用下，汽车以2m/s2的加速度做匀减速直线运动，则刹车后10s内汽车的位移大小为（）。

A.50mB.56.25mC.75mD.150m

相当一部分学生稍加思索，就很容易由匀变速直线运动的位移时间关系得出A选项，事后统计知得出这样结论的同学占了一半，这反映了学生在思维上的不足，没有意识到题目中隐含的条件：刹车后的汽车做匀减速直线运动，当其速度减至0后不会反向运动，而汽车有可能在刹车后不到10s，其速度就已减为0。所以应该先求出汽车从刹车到速度减为0所用的时间t=7.5s，可知刹车后10s内的位移即为刹车至速度减为0时的位移。正确选项为B。

2.缺乏足够的抽象思维能力。学生往往善于处理一些直观的或熟悉的物理问题，而对那些抽象的、不熟悉的物理问题常常不能抓住其本质，将其转化为已知的物理模型。

【例2】磁卡的磁条中有用于存储信息的磁极方向不同的磁化区，刷卡器中有检测线圈。当以速度v0刷卡时，在线圈中产生感应电动势，其E-t关系如图1所示。如果只将刷卡速度改为v02，线圈中的E-t关系图可能是图2中的（）。

这是2013年浙江高考物理卷第二道选择题，从高考试卷的编排要求来看，本题还是属于物理选择题部分相对简单的，但很多学生在第一次遇到此题时竟然出现了无从下手的感觉。其实学生对线圈切割磁感线产生动生电动势的基本模型还是很熟悉的，对公式E=BLv也没问题。但问题的根源在于本题并不是直观给出磁卡的内部构造，也没有将实际问题用学生熟悉的物理图景展示出来，这样很多学生无法从题目给出的信息中抽象出切割产生动生电动势的物理模型。当刷卡速度由v0变成v02时，动生电动势的大小由E=Blv0变为E′=Blv02；刷卡器的长度一定，当刷卡速度由v0变成v02时，刷卡时间由t0变为2t0，故D选项正确。

（二）思维定势性障碍

由于高中学生已经具备一定的解题经验，对一些题型形成了一种固定的解题套路，也形成了一些思维定势，不能根据新问题的特点作出灵活的反应。调查表明，思维定势对知识的迁移和运用，对思维的进步和发展往往起着阻碍的作用，并严重制约着学生创造力的提高。

A.所受浮力大小为4830N

B.加速上升过程中所受空气阻力保持不变

C.从地面开始上升10s后的速度大小为5m/s

D.以5m/s匀速上升时所受空气阻力大小为230N

很多学生想当然地认为，热气球竖直上升的加速度为0.5m/s2是定值，且题目后来说明“若离开地面后热气球所受浮力保持不变，上升过程中热气球总质量不变”，由F=ma得出加速上升过程中，所受空气阻力保持不变的结论，从而错选B。其实热气球从地面刚开始竖直上升时，如果一直匀加速上升，则上升到180m时的速度v=2ah=65m/s>5m/s，故热气球不是匀加速上升，说明随着速度的增加，空气阻力也越来越大，故B错误。这就是思维定势对学生答题造成的障碍。

由此可见，学生物理思维障碍的形成，不仅不利于学生物理思维的进一步发展，而且也不利于学生解决物理问题能力的提高。所以，在平时的物理习题教学中注重突破学生的物理思维障碍就显得尤为重要。

二、帮助学生突破思维障碍，提升解题效率

（一）提高学生物理学习兴趣，鼓励学生自主思考，突破学习难点，消除畏惧心理

高中物理新课程标准指出：“普通高中教育仍属于基础教育，应注重全体学生的共同基础，同时应针对学生的兴趣、发展潜能和今后的职业需求，设计供学生选择的物理课程模块，以满足学生的不同学习需求，促进学生自主地、富有个性地学习。”所以，在高中物理习题教学中，教师必须着重了解和掌握学生的基础知识，严格遵循学生认知发展的阶段性特点，照顾学生认知水平的个性差异，强调学生的主体意识，发展学生的主动精神，培养学生良好的意志品质，同时培养学生学习物理的兴趣，才能最大限度地预防学生思图3维障碍的产生。

【例4】在发射高轨道卫星的时候需要多次变换轨道才能将卫星从低轨道发射到高轨道，其发射示意图如图3所示，卫星图4首先被送入近地的1号圆轨道，在Q点点火后进入椭圆轨道2，最后在P点再次点火进入较高轨道3，试比较卫星在轨道2经过P点和轨道3经过P点时的速度大小。

创设情境（一）：平抛运动。

（1）平抛运动的基本规律是什么？

（2）在高度一定的情况下，平抛的水平位移由什么决定？

（3）如果抛出的速度足够大，物体还会落回地面吗？它可能在地球表面做什么运动？

创设情境（二）：离心运动。

（1）物体做匀速圆周运动的条件是什么？

（2）地球表面的物体绕地球做匀速圆周运动的条件是什么？

（3）物体做离心运动要满足什么条件？

（4）本题中卫星在轨道2经过P点和轨道3经过P点时的条件是什么？

上述设计层层递进，每思考完一个问题，适时指出这类问题的要点，极大地调动了学生学习的积极性，提高了课堂教学效率。

（二）认真分析，通过暴露学生的思维过程，消除思维定势的消极作用，突破思维定势

思维定势在习惯上被称为思维上的惯性，学生解题时如果受到思维惯性的限制，往往会做出误判或者在解答一半的时候突然找不到突破口。所以，让学生暴露其原有的思维过程，对于突破学生的思维障碍会起到极其重要的作用。

【例5】如图6所示，摆球的质量为m，从偏离水平方向θ=30°的位置由静止释放，求小球运动到最低点时绳子受到的拉力T。

图6解析：小球从起点到最低点的过程中机械能守恒，可得：

在最低点，由牛顿第二定律可得：

这是典型的定势思维下的解答，学生想当然地认为这个模型下的小球就应该是遵守机械能守恒定律的。当我判定这个解答错误后，学生眼中全是惊讶，同时还有好奇和强烈的求知欲望。

此时我们只需要用事先准备好的带细线的小球，演示本题所述情境，相信绝大多数学生在看完演示实验后便能明白，原来小球在绳子绷紧前，不会做想象中的圆周运动，而是做自由落体运动，绷紧后才是一段圆周运动，所以在绷紧的过程中伴有机械能损失。

在教学中可以有多种方式，让学生暴露其真实的想法，例如可以精心设计一些诊断性题目，事先了解学生可能产生的错误；有时也可以设置疑难，让学生展开讨论，通过讨论暴露学生的思维过程，也能在一定程度上消除消极的思维定势在解题中的影响。

总之，在物理教学中，教师要采用多样化的教学模式，帮助学生打破思维障碍，真正发挥习题的价值，巩固所学知识，提高学生对知识的综合应用能力。

（责任编辑 易志毅）