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物理问题解决中的思维定势与化解方法

 

【作者】 文爱娟

【机构】

【摘要】

【关键词】
【正文】摘   要 :思维定势是主体在认知过程中,应用惯常的思维模式或思维方式对已有的认知目标进行操作时而表现出的心理状态。影响思维定势的主要因素有信息获取的经验化,信息通道的排它性等。化解思维定势的一般方法是:注意信息感知的全面性、正确性,诱导学生在认知操作中全盛地启动认知系统的功能,弱化问题迁移的模式化。
  关键词:思维定势;认知操作;问题迁移
  所谓思维定势即为主体在认知过程中,应用惯常的思维模式或思维方式对已有的认知目标进行操作时而表现出的心理状态。如在认知目标的信息获取时应用惯常的程序模式,问题分解时应用惯常而熟悉的操作方式,问题解决时应用程序形式的步骤,应用纵向的思考过程对问题进行加工,知识迁移时应用已知的方式去印证被迁移问题的正确性等等。
  思维定势形成的影响因素主要有信息获取的经验化,信息通道的排它性,纵向思维的遮盖性和认知过程中的由简起始等。信息获取经验化所导引形成的思维定势一般表现为认知主体总是企盼刚获取的认知信息,能与记忆联结,并紧密的结合甚至融合,减少信息内容的陌生感,增加信息的亲近感。军事熟语中的“瞒天过海,常见不疑”正是这种信息所引起的思维定势的写照。信息通道排它性所导引的思维定势表现在因信息对情感因素的排斥而造成的思维模式缺失,形成思维视向的窄窥和恒稳。纵向思维的遮盖性所形成的思维定势主要表现在纵向思维形式对发散思维形式等的遮盖,因长期教学中教师对学生逻辑思维的深刻性、灵活性、敏捷性等的培养,使学生的思考过程因逻辑思维的深刻性品质等遮盖逻辑思维的广阔性、整体性等,这种形式的思维定势是是教师在教学中的偏颇而形成的师源性的思维定势,也是教学中最难解除的思维定势。认知过程中的“由简起始”的倾向,一方面是认知主体在问题解决的过程中,选取简单易行的已有经验,因为这种经验在主体的长期积累中已表现出缕试缕爽;另一方向,简单的经验易于被主体从长期记忆中全面、正确地提取。
  例1:如图,两块固定的竖直平行板A、B  之间夹着一块长方形木块C,C重6牛,A、B对C的压力都是N=10牛,今对C施以一外力F,将C从两板间水平拉出,求F的大小和方向。已知:C与A、B之间的滑动磨擦系数为μ=0 .4。
  分析:水平匀速拉出过程中C应受力平衡,即C所受拉力F、摩擦力f和重力G三者的合力应为零。若忘记了重力的作用则形成错解,由于重力、水平拉力的作用,使物体向斜下方运动;另外,虽然考虑了重力的作用,但误认为C在竖直方向上受静摩擦力与重力平衡,在水平方向上受滑动摩擦力与拉力平衡。然而,实际上两物体的接触面间,同时存在着静縻擦力和滑动縻擦力的现象是不可能的。
  错解:因为水平拉出,则拉力为水平方向,其大小应等于C两面所受摩擦力之和。即F=2uN=8牛。
  正解:物体所受的重力G、拉力F、縻擦力f三者的合力应为零。如图:
  F=■=10牛    θ=arctg■=arctg■ 即应以大小为10牛的力沿与水平方向成θ=arctg■ 的方向斜向上拉C,才可将C自两板间水平拉出。
  上例为力学基础的实际应用。从学生的问题解决操作上看,错解的形式是施以水平的拉力使C作水平运动,勿略了重力的作用。若予错解的学生以提示,即“重力作用”,则问题解决的过程则是另一番景象。由此可知,引起错解的根本原因是思维定势,表现在:学生在信息获取时,“水平匀速拉出”与“水平的拉出力”相联系,这是解决底面支持力的思维过程形成的定势对此问题的迁移;另一方面,企求以“C在竖直方向上受的静摩擦力与重力平衡、水平方向上受滑动摩擦力与拉力平衡”为各自独立的支撑点解决,这是学生企图用自己最熟悉的,已有的简单的经验试误的表现,其本质是认知操作的定势;第三方面,也是教师在教学中对影响学生思维品质的因素注意不够而表现出的师源性思维定势。
  化解上述思维定势的方法一般是:教师在教学中不仅要注意学生认知操作的质量,更要注意调动学生认知管理系统和认知监控系统积极地参与认知过程,不仅参与信息的甄别,更要参加问题的分解、分析和评价。具体的操作可应用下列过程:在信息感知阶段诱导学生在熟悉的过去信息和当前信息中找差异,在信息的功能同一性中寻找信息差异的倾向性;寻找自己已有的经验与认知目标在要求上的差异;经常性的训练学生对问题进行分解、组合,诱导学生思维程序的分解组合。
  例2:如图,金属导电块前后两板面相互平行,且都和匀强磁场的磁感应强度方向垂直。当有水平向左的电流通过金属块时,在它的上下两个面将:
  A.无电势差    B.有电势差,上面电势较高         
  C.有电势差,下面电势较高      D.无法确定
  分析:由电流强度方向,选正电荷为研究对象,导致错误。其实金属导体内部是靠自由电子导电,不存在移动的正电荷。
  错解:由题目所给的电流方向知道正电荷移动方向向左,由左手定则可判定正电荷向上移动,则形成电势差,选B。
  正解:根据自由电子移动的方向与电流反向,以自由电子为研究对象,用左手定则判定负电荷向上板移动,所以应选C。
  上例问题解决中的交点是电流流动方向的应用,在错解中表现出的都是学生的思维定势,是学生解决问题中操作定势的显现。教师在教学中对学生强化训练和学生追随性的大量练习等的综合性结果,突出的是学生认知操作系统的作用,在强化认知操作的线性加工作用中淡化了认知管理系统和认知监控系统参与认知和问题解决时的系统性作用,因而使信息转化、信息的反馈、信息的交互性应用等操作点, 演变为影响问题解决的瓶颈性操作。
  化解这种操作性的思维定势,有长期性的和短期性的教学责任,长期性的教学责任主要在于教师在教学中直接地诱导学生的认知管理系统和认知监控系统积极地参与认知操作过程。短期性的教学责任在于教师在自己的教学机智的支持下,利用学生的错解、问题的突变或问题的发展,以系统分析的方式,引导学生对问题作系统的、前后比较的分析,并即时地注意学生认知管理和认知监控系统参与认知操作的程度及形成的状态。
  例3:一长为L的细绳固定在O点,O点离地高度大于L,另一端系一质量为m的小球。开始时线与水平方向的夹角为30?。如图,当小球由静止释放后,求小球运动到最低点时对绳的拉力是多大?
  分析:小球在A点由“静止释放”后的运动轨迹并不是圆弧形的。实际上,小球从A点运动到B点过程中是作自由下落运动的,然后再作圆周运动。
  错解:当小球由A点运动到最低点C的
过程中符合机械能守恒条件,有:
 mg(L+■)=■mVc2  (1) 由向心力公式
得:   TC-mg=  ■   (2)      联立解得:TC=4mg。
  正解:根据机械能守恒定律得: ■MVB2=mg(■+■)     (3)
        当小球刚到B点时,细绳被拉直并立
即对小球施力,改变其运动方向,速度由
VB变为VB/    VB/=VBcos300  (4)
  小球从B点到C点运动过程中,由
机械能守恒定律得:
  ■m VB/+mg■=■mVC2           (5)
  由向心力公式得    TC-mg=■    (6)
  联立(3)、(4)、(5)、(6)解得     T=3.5mg
  学生在解决以上问题时,既有前两例中的思维定势,也有新形式的定势,从总体上看,表现为信息通道导引形成的思维方式定势、认知系统的组成部份旁观化定势和经验化操作对认知深化的束缚性定势的共振而形成的新定势。
  经验化操作对认知深化的束缚性定势,是题海性练习的框定性的必然。在学生的认知中,虽然客观上要求学生用新的思维方式或者新的思维组合方式去认识新的东西,但题海性练习的框定诱导着学生热衷于自己已有经验系统  的功能;自然不自然地企盼着眼前问题所提供的信息能与经验系统中已解决的某一问题的信息一致或相似,甚至不自觉地把眼前所提供的信息改变为经验系统中已得到解决的问题类似的或完全一致的信息。然而一个人的经验系统的功能是有限的,它不可能在任何问题的解剖中都能快速、高效、准确地发挥作用,并且轻而易举地达到目的。已有经验系统对新问题的信息的“似曾相识”或“曾经相识”的需求,不仅是认知操作系统特性化的必然,也是认知监控系统功能弱化的结果,其最重要的归因是题海性练习对认知系统性发展的反作用。
  化解这一形式的思惟定势,显然一、二两例中的方法是不够的,还需要在引导学生的认知过程中强调反思,反思眼前信息与经验系统中“ 似曾相识”的信息是否有比较、如何比较、是怎样比较的等;反思信息差异所需求的思维方法的变更;通过经常性的反思,演变为学生对学习目标意义建构以后而归类于长时记忆中的一项不可或缺的心理操作。
  • 【发布时间】2020/7/25 19:17:11
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