1.中学生学习物理的兴趣特点
中学生学习物理的兴趣大致可分为以下几个层次：
(1)直觉兴趣。直觉兴趣主要表现在学生只满足于被新奇的物理现象所吸引,喜欢观察鲜明的、生动的物理现象和实验。一般而言,人的年龄越小,直觉兴趣表现越明显。在物理学的启蒙教育中,学生就是带着这种直接兴趣来学习物理的。处于这一阶段的学生一般只满足于观察有趣的物理现象,并未产生进一步了解这种物理现象产生的原因和因果关系的欲望,而且这种直觉兴趣是不稳定的,也不能持久。
(2)操作兴趣。在物理学习过程中,学生要求通过自己的活动对物理现象施加影响,希望能亲手做一做实验,哪怕只是简单的仪器,对物理操作表现出浓厚兴趣。他们有了解如何引起或改变物理现象以及进行亲自操作的实验尝试的要求。这种认识兴趣的水平较直觉兴趣有所提高,但他们往往忽视对物理本质现象的认识,一旦操作的愿望得到满足,兴趣也就不浓了,甚至消失了。初中相当一部分学生特别是男生具有这种兴趣。
(3)因果认识兴趣。随着学生物理知识的增长、年龄的增大和年级的升高,学生学习物理的兴趣中心已经由“了解怎样改变物理现象”发展到“进一步探求物理现象变化的原因,理解它的物理实质”。当知道了一个物理现象的原因时,又想知道这个现象发展下去将有怎样的结果,而当知道了现象的结果时,还想知道造成这种结果的原因。也就是对事物的因果关系特别感兴趣,学生平时总爱追问为什么,常常是这种兴趣的表现。
(4)概括性认识兴趣。概括性认识兴趣表现在,学生不满足于观察实验直接取得的具体结果,不满足于了解特定的局部物理现象的因果联系。总要求通过个别事物的因果联系找到和掌握更多事物乃至整个物理世界的一般规律,物理规律的普遍性对他们具有很大吸引力。少数具有参加物理竞赛水平的高中学生,对综合性强的高难度物理习题特别感兴趣,热衷于分析、综合、归纳、概括等抽象思维活动,他们的这些行为往往就是这种兴趣的表现。在中学物理学习中,达到这种兴趣水平的学生只是极少数。
概括起来,上述四种兴趣可分为两个层次：直接兴趣和间接兴趣。直觉兴趣和操作兴趣属于直接兴趣,因果认识兴趣和概括性认识兴趣属于间接兴趣。一般而言,兴趣多是从对物理现象本身的认识开始的,逐步转向对其内部规律的认识,兴趣的发展是逐渐由直接兴趣向间接兴趣转变的。因此,中学物理教学首先要重视直接兴趣,从认识物理现象本身的兴趣开始,重视建立物理图景,展现物理现象和过程,又要不失时机地转向引起事物内部规律的间接兴趣,使兴趣不断得以深化。
综上所述,初中学生学习物理的兴趣主要是直接兴趣,其特点是新奇、具体、操作、实践。因此,在初中物理教学中重视引导学生观察,加强物理实验,不仅是物理学科本身特点的需要,也是适应学生的学习心理和培养学生学习兴趣的需要。高中学生比初中学生的学习兴趣更加集中,直接兴趣与间接兴趣同时起作用。其最大特点是兴趣和目标有了联系,相比而言间接兴趣起更大作用。因此,高中阶段,较多地运用物理教学的哲理性和注意方法论教育,把物理学习和学生的人生目标相结合,是激发兴趣的重要方法。
2.中学生学习物理的思维特征
思维是人脑对客观事物的间接概括的认识过程,学生只有通过思维的加工,才能把观察和实验中得到的各种感性材料升华为概念和规律。思维是物理智力活动的核心。物理思维除具有一般智力活动的特点外,还有物理学科本身所需的一些特征,如间接性、概括性、逻辑性和精确性特征。
(1)间接性特征。思维是人脑对客观事物的间接认识过程,是借助于已有的知识经验,去认识那些没有直接感知过的,或根本不能感知的事物,以预见和推知事物的发展过程和发展规律。这种物理思维间接性的重要表现就是物理想象,通过想象进行间接思维。虽然物理学习以观察、实验为基础,但学生在有限的学习时间内不可能亲身观察所有的有关物理现象,而且有的物理现象,比如某些微观粒子的内部结构及其运动,目前还难以进行直接观察,观察和实验的这种局限性可以借助思维来补充。
(2)概括性特征。思维是人脑对客观事物的概括认识过程。所谓概括认识,就是根据大量的已知事实,在已有知识和经验的基础上,舍去各个事物的个别特点,抽出它们的共同特征,从而得出结论。在物理概念的形成和物理规律的建立过程中,都反映了思维的概括性特征。因此,培养学生掌握概括的方法是十分重要的。
(3)逻辑性特征。逻辑主要是指思维的规律。思维的逻辑性,就是指思维过程要采用一定的形式,按照一定的规律进行。这种思维的规律主要表现为人脑对所获得的感性材料经过分析、归纳,认识事物的本质属性和内在联系,产生概念,并进一步运用概念构成判断,继而再运用判断进行推理,以达到对事物本质的、深刻的认识,进而形成物理理论。概念、判断、推理就是思维的形式,体现了思维的逻辑性。中学物理的思维逻辑的最基本的特点表现为因果逻辑关系。使学生认识这种逻辑关系,对于培养学生形成物理学的思维习惯,掌握物理学思维方法是很重要的。
(4)精确性特征。精确性是物理思维的重要特征,这是因为物理学是一门定量的科学,在对物理知识进行思维加工时,除定性的分析外,还要对其做出定量的分析。物理思维的精确性主要表现在以数学为语言,以数学手段为推理论证的工具。在中学物理学习中,对物理量的理解离不开它的数学表述;对物理规律的掌握关键要搞清有关公式的意义;对物理过程的判断有时要依据物理常数进行数量级估计;对物理问题解答要经过对物理公式的演绎推导;对物理量的测量要经过数据处理。因此,数学渗透于物理思维的全过程,物理思维是一种精确的定量思维。
造成中学生学习物理的心理障碍,一般有三种情况,即物理学科本身、学生自身、学生与物理问题之间相互作用形式和方法不当。
(1)物理学科本身因素造成的障碍
第一,物理抽象难学造成的兴趣障碍。由于物理学本身比较抽象、难懂,特别是在学生初中二年级和高中一年级阶段,物理学中的一些难点容易成为学生学习的分化点,导致学生学习成绩不理想,这样容易使部分学生失去对物理学习的兴趣,从而表现为学生的兴趣障碍。尤其在由初中升入高中后,初高中物理学习要求之间存在较大的台阶,学生学习策略和方法若不进行及时调整,就会容易产生障碍。(www.xing528.com)
第二,物理问题的复杂性造成的思维障碍。物理问题往往都是多因素的问题,在这些因素中,有的是显性的,有的是隐性的。隐性因素有时在问题中起指导作用,有时在问题中又起干扰作用。由于学生不具备正确对待隐性因素的心理适应能力,以致该排除隐蔽因素干扰时,排除不了,该接受隐性因素指导时,又忽视了它的指导作用,从而造成思维障碍。
例如:初三学生在回答“长时间在太阳光曝晒下的木质双杠和铁质双杠,是否温度一样高以及哪个温度高”时,相当多的学生都说铁双杠温度高。出现这种错误,除了生活经验导致学生们混淆了传热与热平衡下的温度这两个概念外,还有一个重要原因是忽视了题目给出的隐蔽因素的作用,即“长时间的在太阳曝晒下”,言外之意即物体已处在热平衡状态。而且,往往没有排除日常生活中形成的另一错误经验的干扰——仅从人体感觉的冷热程度来判断温度高低,这是一种不科学的思维习惯,因而做出了错误的判断。
(2)学生自身因素造成的障碍
第一,学生思维能力的限制造成的兴趣障碍。由于中学生正处在形象思维向抽象思维的转折期,学生的抽象思维能力比较低,对一些抽象而陌生的物理概念、单位、模型的学习感到困难,从而失去学习物理的兴趣。
第二,学生思维品质缺陷形成的思维障碍。这类思维品质障碍主要有：①片面性思维障碍。它是指学生在物理学习中不能全面地分析问题,满足于对事物的一知半解,只凭对事物的局部了解就草率得出结论的一种心理障碍。②消极定势思维障碍。学生在学习过程中,定势思维有积极意义,有时也存在消极影响。消极的定势思维是指学生不自觉地把一种习惯固定的思维方式生搬硬套到解决物理问题中,限制了思维的灵活性,对相近或相关问题,容易引起自动化的定向反射,引起定势思维障碍。③逻辑思维障碍。由于物理现象的普遍性,中学生在学习某些物理概念和规律之前,就形成了有关概念的各种观念。在物理学习中,由于先入为主的原因,使一些错误的生活经验对学生的物理概念的形成起消极作用,造成学生思维上的障碍。
例如:两个人同时开始登山,甲先到山顶,乙后到山顶,则在此过程中( )
A.甲的功率大 B.乙的功率大
C.甲、乙的功率一样大 D.无法判断
分析:许多同学都认为正确选项是A,即认为甲先到山顶,用时间短,自然是甲的功率大。其实,功率是表示物体做功快慢的物理量,根据功率的公式P=W/t可知,功率是由功和做这个功所用时间这两个因素决定的。要判定哪个人的功率大,则要比较两人登山所做的功与所用时间比值的大小。登山的功率P=W/t=Gh/t。虽然甲先到山顶,说明甲比乙用的时间t少,但没有给出甲、乙两人的体重,无法比较两人登山所做的功。所以,仅根据他们登山时间不同不能判定谁的功率大。因此正确选项为D。
可见,对于多个因素决定的物理量,要全面考虑,不能只考虑单一因素。教师在讲解概念时,应展开充分的分析和讨论,让学生弄清概念的来龙去脉,明确概念的形成过程,以达到准确理解和掌握概念的内涵;加强知识训练环节,反复矫正、巩固,加深理解;用一些生动的物理实验或物理现象给学生以更强烈地刺激,形成鲜明的对比。
比如,在学习力和运动的关系这部分知识之前,许多学生错误地认为：静止的物体,用力推动它时,它才会运动,力停止作用时,它就会停下来;推物体的力越大,物体运动的就越快。正是学生受这种思维定势的影响,他们认为力是维持物体运动的原因。再如有些学生在受力分析时不按照正确顺序,而是先分析摩擦力后分析弹力,就先入为主地承认了摩擦力的存在,而往往摩擦力是不存在的。再如有些学生在做力学题目的时候,没有画物体受力分析图的习惯,往往会漏了、添了或错判某个力。要克服思维定势的影响,就要求学生多观察身边的物理现象,积累一定的生活经验。多思考生活中的物理现象,常问问为什么会发生这类现象,只有养成勤于观察、认真思考的习惯,随着生活常识的丰富,学生才能逐渐地少犯这类错误。教师注意运用典型的事例加强练习,增强训练的新颖性,增强题目的灵活性,提高学生具体问题具体分析的能力,切实加强审题能力的培养,使学生形成正确的分析方法,消除思维定势的影响,克服想当然地按头脑中已有的思维套路来解题的不良习惯。
(3)学生与物理问题之间相互作用形式和方法不当造成的障碍
第一,观念混淆障碍。在物理学中有许多相似的概念、规律、公式等,但它们的内涵是有区别的。学生在解决物理问题时,不看实质,不看条件,形式地或机械地运用类比或对比,把思维引向歧途而造成障碍。
第二,以数学形式代替物理思维造成的思维障碍。一些学生在自己头脑中建立的数学观念以及对数学问题的处理方式形成了一套特定的解决问题的方式方法。当学生运用这种绝对化的、问题超脱物理意义的数学形式进行思考时,本来作为物理学习的语言和工具的数学,反倒成了一种干扰,影响了学生对物理问题中物理内容、意义、实质的思考,造成了思维障碍。
例如:有一质量为89g的铜球,体积为100cm3,求此铜球在水中静止时所受到的浮力?(ρ铜=8.9×103kg/m3)
相当一部分同学解答为：
F浮=ρ水gV排=8.9×103(kg/m3)×9.8(N/kg)×100×10－6m3=0.98N。
这显然是一个错误的答案。究其原因,是因为学生没有先进行判断,铜球是空心的还是实心的,而想当然按实心球计算。其实该铜球是空心的,且静止时漂浮在水面上,不能完全浸没。此题应根据二力平衡知识计算,即F浮=G球。出现以上错误,在于学生在物理学习过程中,只是记住一些物理公式,在没有真正弄清物理过程情况下,遇到具体问题只是套用已学过的公式,从而导致错误的出现。因此,教师在指导学生过程中,一定要反复强调公式成立条件,物理公式中各量的特定含义,正确使用正、负号法则,而不能将物理公式一概数学化。
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