初中科学解题思维障碍成因分析及对策研究

吴群芳

摘要：作為初中科学课程的内容之一，力学一直以来都是初中科学、物理教学中的难点和重点、随着国家教育改革的逐渐推广，对于初中教师的教学能力有了更高的要求，所以，如何更加深入的挖掘学生的综合理解、分析和思维能力，更好的掌握关于物理力学的知识，提高教学水准，是当前初中教师面临的难题，鉴于以上因素，本文对如何提高中学教师的教学水平、提高学生的解题能力这一论点进行系统分析与探讨。

关键词：力学；教学能力；解题能力；逻辑思维

在教学过程中，经常会发现有一种现象，就是学生在考虑问题的时候，经常会发现自己想不明白，想的不对，想的不对自己还不知晓等，这种现象我们称之为思维障碍，思维障碍主要表现在考虑问题的起始点上不清楚，思维的方向偏离，脑海中思维形象的模糊，逻辑的不合理性，使得思维得不到真正的引导，学生对外部信号的主观选择偏离，降低了学生学习知识的激情，降低了学习的效率，因此必须让学生克服思维障碍，激发他们的学习热情，才可以提高物理学科的课堂教学质量。

一、中学生形成课堂解题思维障碍的原因分析

（一）对于生活经验的理解力不足

时间是检验真理的唯一途径，生活经验中为课堂教学提供了许多资源。但是中学生由于阅历较低，很容易存在直接将生活经验照搬到学习科学实验的过程中，形成了思维偏差，导致了思维方向的错误，形成了思维障碍，从而加剧了课堂上思维障碍。

例如：在平面运动的物体是否在运动过程中受到了力的作用？

错误的解释：凡是在运动中的物体，一定是在受到了力的作用。

错误原因的分析：学生在平时的观察和学习中，对一些自然现象形成的原因形成了根深蒂固的错误。如疾风知劲草，没有疾风，小草就不会运动，因此在课堂上在对力学分析的时候，就很难理解运动与力之间的关系，认为物体运动必须有力的参与，力是维持物体运动的原因，反而对牛顿发明的第一定律，感到很难理解，从而心里上很难接受，产生课堂上解题的思维障碍。

应对方法：采用相反举例的办法，从相反的方向进行解释，如果说物体是在力的作用下才会发生运动，那么物体在不受外力的时候将保持静止状态，这与牛顿第一定律“即物体在不受力的作用时可以保持静止状态或匀速直线运动”相互矛盾，所以原假设并不成立[1]。

（二）无法建立三维空间形象或者形象建立错误带来的难题

第一、学生无法构建三维空间而导致的思维困难，在思考过程中，不能够建立起相关的形象，或者建立起来的形象混沌不清，那么所学的知识和力学的问题形不成相应的联系，导致思维孤立，思维形成了堵塞，所以面对题目，便不知从何处下手。

例：如图所示，A球用一根细线悬挂在空中，细线为绝缘材料，如果A球吸收了一部分的热量，那么A球的机械能将如何变化

A.会相应的增加

B.会相应的减少

C.机械能不变

D.不知道怎么变化

错误答案：A

分析：在思维过程中，无法将机械能与重心的高低建立相关联系，导致学生死路不顺畅，解题思路堵塞，其错误思维是如果A球吸收热量，那么能量肯定会有所增长，那么机械能也会做相应的增长。所以选A。

正确解题思路：机械能包含动能和势能，其中A球不动，动能为0，A球受热后膨胀，重心向下，则重力势能减少，故而机械能减少，所以选项B为正确答案。

思路启示：在做题过程中，通过草图建立空间思维，从而再进一步进行分析。

第二、在原有固定的错误的思维模式的困扰

学生在答题过程中，思维被大脑中原有的、固定的、错误的形象所干扰，无法形成或根本形成不了新的思维形象，运用旧的形象进行分析从而思维方向发生了偏差，向着反方向进行发展，从而得不到正确的答案。例如：1kg的水装在了容器里，如果再水面上放一块2kg的木块，那么它是否会漂浮在水面上。错误答案：不能漂浮。分析原因：受到了阿基米德定律的影响，浸在水中的木块所受到的浮力等于物体排开液体的重力，浮力等于排水的重力，因为木块漂浮在水面，故而浮力等于排水重力等于水的重力，从而等于2kg，这盆水装有1kg的水，重量才10N，故而得出不能漂浮的2kg的木头这样的错误的结论。

（三）传统概念带来的冲突

学习是一个循序渐进的过程，就像盖楼房一样，需要挖地基奠定房子的基础，学习也是如此，前面所学的知识为后面的学习带来了基础和铺垫，前期学习的知识，掌握的理论，原理，概念等对后续的学习起到了积极促进的作用，但是如果原有的概念和新学的概念有所相近是，则很容易混淆，也会对新的知识的理解产生干扰，思维产生偏差，解题的思路就容易被原有的思维带偏，从而导致错误的结论[2]。

例：将小铁片放在竖直的磁性黑板上，我们松开手后，小铁片并没有掉下来，在磁性黑板上处于静止状态。出现此情况的主要原因为（ ）？

A.小铁片受到了磁性黑板的吸引力

B.小铁片受到了磁性黑板的静摩擦力

C.小铁片对黑板有吸引力

D.小铁片受到了磁性黑板的滑动摩擦力

错误答案：A

分析原因：在传统概念及惯性思维的双重冲击下，很多学生都会选择使得多数同学选择答案A，理所当然认为是黑板这个磁体有磁性，所以把小铁片吸住。

正确解题思路：通过画草图我们对小铁片进行受力分析，发现磁性黑板对小铁片的支持力、吸引力均作用在垂直于黑板的方向。也正因为如此，其与重力之间是不会产生平衡力的，吸引力和支持力才是一对平衡力。

之所以小铁片会产生下滑的趋势，其根本的原因在于小铁片受到了重力的作用。但是这种重力作用与磁性黑板相对于小铁片的静摩擦力作用之间形成了一对平衡力，所以使得小铁片处于静止状态。因此，小铁片在黑板上不掉下去的根本原因是收到了磁性黑板的静摩擦力，故B为正确答案。endprint

二、如何培養学生正确的解题思维

（一）消除定势思维的不利影响

其一，日常教学中，注意对于力学中基本概念等相关知识的教学。同一个概念在不同的学习阶段的表达方式是不同的，力学概念具有其严密性，在初中的科学教材中，力学概念虽然并不艰深晦涩，可是对于初中生来说，还是过于抽象了，所以，初中生在学习力学概念的时候非常容易出现概念混淆、思维不清的情况[3]。比如说：弹力与重力、弹力与摩擦力、平衡力和相互作用力等等。老师在平时教课的过程中要对这些概念的区分点做出重点讲解，尤其突出它们的不同点，便于学生进行区分和分析。初中阶段所学的力学规律例如牛顿第一定律都是比较简单的，但要注意这其使用条件以及应用范围。

其二，老师也要结合习题册，变换题型，着重训练。找出相关知识点的习题，按照同样的规则，多出几道变形题。从各个角度去考察学生对知识点的掌握情况，“书读百遍，其义自见”，同理，如果学生对知识点了解得不透彻，那就通过利用不同题型对他进行训练，直到学生对这个知识了然于胸，不管怎么考察，都能触类旁通，这样才是真正的学好了、学会了。

例：将小球A悬吊在一辆匀速行驶的列车车厢顶上，在 A 点的正下方车厢地面上有一点 B，如下图所示，如果在某个时刻绳子突然断裂，那么小球 A 将（ ）？

A.掉落在B点上

B.掉落在B点的前面

C.掉落在B点的后面

D.均有可能

要想解决这个问题，首先就要该小球进行受力分析。具体来说，在绳子断裂之后，小球只受到了一个垂直向下的重力，但因为小球相对于列车是处于静止的，所以就可以判断出小球相对于列车做出了自由落体运动，掉落在悬挂点的正下方。

引申：由例题可以延伸出两个问题供学生讨论：

（1）如果一个人站在地面上进行观察，小球是怎样运动的呢？

上面的例题明显是相对于车厢的，那么如果我们以地面作为参照物，那么绳子断裂之后，处于匀速直线运动的小球即只会受到垂直向下的重力（类似于平抛运动）。所以站在地面上来看，下落的小球并不是做自由落体运动，而是平抛运动。

（2）若列车正处于加速或减速运动中，小球会下落在什么地方？

如果列车处于加速状态，那么绳子继裂之后，因小球在水平方向是不受力的。保持绳子断裂时的速度来匀速前进，此时的速度就慢于加速运动的列车，因此小球就会掉落在B点的左侧。相反，若列车处于减速运毒，小球则会下落到B点的右侧。

不可否认，通过举一反三的解题思路，不仅可以让学生真正将前后所学知识联系在一起，达到触类旁通的效果，同时也能增加透彻地认识、理解力与运动之间的关系，为接下来的学习奠定坚实基础。

（二）设置生活化问题，激发学生学习兴趣

物理力学与实际生活密不可分，教学不能脱离课堂，但是更要结合生活实际，在课堂外也能教育学生，用生活中的各种事例来引导学生，什么是杠杆原理，什么是平衡力，什么是阿基米德定律，学习简单机械有什么作用，这些知识在我们日常生活中都存在着，老师们要学会化简为繁，将晦涩抽象的知识融入到生活中常见的现象中，增强学生们对物理力学的兴趣，增强学生们自主解题、自主学习的能力[3]。

例如在对学生进行利用阿基米德原理及物体的沉浮条件判断船上的石块抛入水中容器中水面的变化情况的知识教学时，我们可以要求学生先用剪刀剪去空矿泉水瓶的上半部分向里面放入一些小石子，使它能竖直地漂浮在水中。然后向“船”内放入几块大一点的石头，等到水面静止后用记号笔在容器的内壁画出水面的位置。再把“船”内大一点的石头扔入水中，等到水面静止后用记号笔在容器的内壁画出第二次水面位置的记号。比较记号所在的位置，得到初步的结论，通过这样的方式让学生亲身体验，再引导学生用笔纸演算进行理性思维，不仅可以增加学生的学习兴趣，更能够加深学生对此的印象，让学生牢记于心。同时还可以让学生用同样的过程和思维来解决“冰融化后水面变化”的系列问题。

（二）利用新技术教学——传感器实现物理知识直观化、生动化，理顺学生解题思路

教学实践表明，学生在物理学习上出现的问题大多是由于对物理知识和规律理解不透彻，混淆相关知识、公式、定律的内在联系和含义。所以将物理知识直观化、生动化，是十分重要的环节。

在九年级教材第三章第五节《物体的内能》这节课的教学中，书本上是用实验来说明外界对物体做功，物体的内能增加，书本上的实验是用麻绳来回搓动带塞子的厚金属管，现象是塞子弹出。但是在实际的操作过程中，这个实验很难成功。学生很难理解这一知识点。如果利用温度传感器来演示这个实验，效果就非常明显了。随着麻绳的来回搓动，厚金属管的温度不断增加。说明麻绳对金属管做功，金属管的内能增加。同样在物质的熔化和凝固过程中温度的变化情况的知识教学中，按照传统的仪器——温度计来演示书本上的实验——萘和松香的熔化过程，实验很可能会失败，但如果用温度传感器来演示这个实验，实验结果数字化、直观化。演示实验的效果表现的淋漓尽致。学生的印象非常的深刻。如果学生新课知识学习到位，知识掌握扎实，他们解决相对应知识的题目也就得心应手。解题思路也就非常清晰。学生的解题能力得到大大的提高。

（三）依托探究式教学，提升学生解决问题的能力

所谓探究式教学，即是要让学生在“教师引导为辅、自主探究为主”的学习任务驱动下逐渐实现对相关知识的深刻领悟，从而不断增强自身解决问题的意识与能力。比如在力学知识的课堂教学中，为了通过探究式教学模式的融入来进一步提升学生解决力学问题的能力，让学生形成良好的解题思路，即可设计出如下这样的问题：

某同学想对液体A的密度进行检测，但能提供该同学使用的检测工具只有一根细线、一块石头、两个烧杯、水、一个弹簧测力计。那么，以这些工具为基础，怎样才能检测出液体A的密度呢？请利用小组讨论，实验探究完成该同学的实验方案。

以这样的实验探究方式教学，通过同学之间的帮、带、教师的引导，学生能够让将前后所学知识结合在一起进行综合应用、分析，有利于学生良好解题思维的形成。

三、结语

总而言之，对学生解题思维障碍成因的分析是一个比较繁琐的研究课题，但是思维障碍的研究有利于提高广大教育工作者课堂效率，完善学生解题思路，培养其学习知识的兴趣，为以后的学习、生活奠定坚实的基础。所以，在以后的教学过程中，思维障碍方面的研究依旧会是我们所持续关注的重点。

参考文献：

[1]刘月清.初中物理力学问题的解题思路探究[J].理科考试研究，2016，23（24）：75-76.

[2]王建楼.初中物理学习过程中如何培养正确的解题思路[J].数理化解题研究（初中版），2014，（12）：54.

[3]黄秀杰.初中物理教学中解力学题思路的探究[J].理科考试研究，2014，21（18）：64-65.endprint