学生课堂思维活动的研究对医学物理教学改革的(3)

在教学实验3的访谈中，当问到“大肥皂泡变大、小肥皂泡变小，还是大肥皂泡变小、小肥皂泡变大”与“是大肥皂泡中的气体流向小肥皂泡，还是小肥皂泡中的气体流向大肥皂泡”这两个问题有本质的区别吗？学生都回答没有区别。当问到为什么对这两个问题的解答出现截然不同的结果呢？学生一致的反馈是：大肥皂泡里的气体多、小肥皂泡里的气体少，主观上自然就认为大肥皂泡会越来越小、小肥皂泡会越来越大，没有想到从物理规律上来做进一步的思考；图4是一个物体运动方面的问题，我们比较擅长做这方面的题目，所以想着用附加压强的公式来判断。

通过以上的访谈结果，我们作进一步分析。教学实验1中图1给出的流经两截面的液体体积用S1v1Δt、S2v2Δt表示，这种表达方式让学生误以为这是个数学问题，引发了学生集中从数学的角度来证明二者是否相等，忽略了刚才学过的理想液体的概念。图2给出的流经两截面的液体体积用V1、V2表示，即两段液柱的体积，没有了数学表达式的干扰，从而让一些学生开始想到用理想液体的概念来推理。可见，比较两段液柱体积V1、V2是否相等，要比较S1v1Δt与S2v2Δt是否相等使得学生更容易想到理想液体的概念，也就是说问题表征为液柱，使得问题与所需知识(理想液体的概念)之间的关系更为亲密，更容易让学生联想到理想液体的基本概念中的关键点“绝对不可压缩”来快速准确地解决问题。

在教学实验3中，“大肥皂泡变大、小肥皂泡变小，还是大肥皂泡变小、小肥皂泡变大”这种提问形式让学生仅凭“大肥皂泡里的气体多、小肥皂泡里的气体少”，就从主观上作出了草率的判断；而“是大肥皂泡中的气体流向小肥皂泡，还是小肥皂泡中的气体流向大肥皂泡”的提问形式才驱使学生通过寻求相关物理规律来解决这个问题。肥皂泡变大或者变小侧重的是物体形状的改变，气体流动侧重的是物体运动现象。物理学上，解决运动问题比解决形变问题对学生来说更有规律可循。解决气体如何流动，学生较容易想到比较两个肥皂泡里气体压强，气体从压强大的地方流向压强小的地方，从而顺理成章地运用附加压强的公式来解决问题。如果从形变的角度，使得学生不容易想到附加压强就是解决问题的关键点，导致学生主观猜测，不能正确解决问题。

因此，教学实验1、实验3中，对同一个问题的表述不同，学生解决问题的效果也不同。问题的不同表述可以让学生较容易地正确解决问题，也可以使得学生一时无法利用所学的知识来恰当的解决问题。对于这种现象，格式塔心理学认为，人们在头脑中表征问题的方式会影响问题解决的效果[6]，对问题如何表征，直接影响到问题解决的难易与快慢[7]。正确地表征问题是非常重要的，其作用就在于有助于人们理解问题与所需知识之间的关系，使得人们有可能去运用关键的或者恰当的知识来解决问题[8]。

(2) 在教学实验2的访谈中，当问到为什么大家迅速做出毛细血管内的血液比动脉中的流速快呢？学生的回答是：因为都知道动脉血管的管半径大于毛细血管的管半径，根据连续性方程S1v1=S2v2，所以很容易发现毛细血管内的血液流速快。当问到为什么有许多学生又改变观点了呢？学生的反馈是：根据常识知道动脉内血液流速比毛细血管内血液流速快得多，这与根据连续性方程得出的结论矛盾，但是不知道错误出现在什么地方，等待老师的解释。

在教学实验3的访谈中，我们还问到大肥皂泡变大、小肥皂泡变小，当二者的附加压强相等时，达到平衡状态，根据附加压强的公式从ps′A=ps′B得出R′A=R′B是显而易见的。那为什么大家不敢肯定此时满足R′A=R′B呢？学生比较一致的解释是：既然大肥皂泡变大，小肥皂泡变小，那么无论什么时候，也不可能出现二者半径一样的情况。

结合学生反馈的情况，作进一步分析。教学实验2中，一段动脉血管的管半径要大于一段毛细血管的管半径，这是人们的常识，根据连续性方程流管截面面积与流速成反比的规律，所以学生很快得出毛细血管内的血液流速快的结论。有学生在得出毛细血管内的血液流速较快的结论之后，却迅速改变观点，认为动脉内的血液流速比毛细血管的血液流速快，通过前面的访谈可知，原因来自学生的经验和常识，此时学生明明知道了矛盾的出现，但学生无法给出正确解释。可以说这种思维定势阻碍了学生知识的迁移和运用能力。

格式塔心理学认为，思维定式阻碍了人们对问题的解决，影响了人们在解决问题时对问题的恰当表征。思维定式(也叫心理定式)是一种事先形成的、关于如何着手处理问题的观念，受人们的经验或过去的经历影响[6]。由于思维定势，致使学生不能主动运用恰当的物理知识来解释动脉中血液流速比毛细血管中血液流速快的现象。换句话说，思维定势阻碍了学生进一步联系连续性方程，从截面积的角度，重新考虑动脉的截面积与数量众多的毛细血管的截面积之间的关系，导致学生即便靠经验推断出了正确的结论，但是找不到合适的知识来解释。同理，学生“既然大肥皂泡变大，小肥皂泡变小，那么无论什么时候，也不可能出现二者半径一样的情况”的心理定势，阻滞了学生对附加压强公式中的R进行实质性理解，将理论与实践割裂开来，不能或者不会学以致用。

文章来源：《中国医学物理学杂志》 网址: http://www.zgyxwlxzz.cn/qikandaodu/2020/1118/374.html