中学物理教学三类典型错误和策略解读

　在中学物理教学当中，常见的有三类错误：一是知识性错误，即在物理知识的表述或者物理知识的运用当中出现知识内容方面的错误；二是方法性错误，即在物理知识的得出过程或者运用当中出现的科学方法方面的错误；三是逻辑性错误，即在物理知识的表述当中出现逻辑方面的错误，表现为物理概念的定义没有遵循逻辑规则、物理规律，表述不符合逻辑要求。
　　物理教学错误中学在中学物理教学当中，总会不可避免地存在着这样那样的错误。有的出现在课本上，有的存在于教师的教学之中。常见的有三类：一是知识性错误；二是方法性错误；三是逻辑性错误。下面分别给予简单的讨论。
　　一、知识性错误
　　所谓知识性错误，是指在物理知识的表述或者物理知识的运用当中出现知识内容方面的错误。比如，高中物理教材当中关于机械波的内容，就有知识性错误。它说：“介质中有正弦波传播时，介质的质点在做简谐运动。”[1]实际上，介质中的质点的振动虽然遵循正弦（或余弦）规律，但不是做简谐运动，而是做受迫振动。所以，介质中质点的振动周期不等于固有周期，而是决定于振源；能量在传播之中的势能与动能变化的相位相同，而非简谐运动那样势能与动能相互转化总机械能守恒……诸多特征表明，介质中各质点不是做简谐运动，而是做受迫振动。但是这种错误的说法并不是个别现象，有些大学物理教材当中也这样说：“该质元也做简谐振动”[2]。
　　知识性错误在课本上出现的情况是比较少的，因为课本终究是比较权威的教学资料。知识性错误在日常教学当中出现的可能性会大一些，尤其是在新教师的教学当中。比如某高级中学2013~2014学年度高中一年级上学期期中考试物理卷中有如下题目：
　　下列物理量中属于矢量的是：
　　A．速率 B．路程C．加速度D．电流
　　该题正确答案是C。但是在试卷分析当中指出“速率指速度的大小，故不是矢量；路程是运动轨迹的长度，也不是矢量；电流有方向，但是人为规定的，也不是矢量。”[3]这里就有问题，好像方向是人为规定的量就不是矢量。D选项的电流从题意上理解（因题目当中说：下列物理量中）是指电流强度，电流强度是标量，没有错。但是试卷分析把这归为因电流的方向是人为规定的所以不是矢量，就不对了。因为还有一个物理量叫电流密度，是描述电流强弱与方向的物理量，它的方向也就是电流方向，也是人为规定的，但它是矢量！所以说“电流有方向，但是人为规定的，也不是矢量”存在知识性错误。
　　为了避免出现知识性错误，教师应该加强物理专业知识的学习，对疑难问题多开展教研活动，促进教师共同发展。
　　二、方法性错误
　　所谓方法性错误，是指在物理知识的得出过程或者运用当中出现的科学方法方面的错误。比如，有些老师通过抛体运动得出运动独立性原理：“运动的独立性原理是指当物体同时参与多个运动时，这些分运动相互联系（等时性）又相互独立（互不干扰），物体的实际运动是这些分运动的合运动，它是分析复杂的曲线运动的一把‘利器’”[4]。“在研究平抛运动中，运动独立性得到充分应用。但运动的独立性原理绝不是抛体问题的专利，它的应用十分广泛。”[5]这里就犯了方法性错误，是把特殊情况随便推广到一般情况。实际上，中学物理中是在不计空气阻力的情况下，把抛体运动分解成水平方向和竖直方向的两个分运动，此时这两个分运动是相互独立的。当速度较小时空气阻力与速度大小成正比，这时这两个分运动仍然是相互独立的。当速度较大时空气阻力与速度大小的二次方成正比，这时这两个分运动就不再是相互独立的了。所以，“运动独立性”并非一般原理，而在中学物理教学当中，不少老师把它当作一般原理，这一现象应该得到更正。
　　方法性错误更多地是出现在探究过程当中。探究过程需要模拟科学家进行科学研究的过程，让学生体会和掌握科学方法，体验科学探索的乐趣与艰辛，实现科学课程的三维教学目标。单就科学方法而言，探究教学应该按照科学方法的确切含义与要求进行设计，否则只能是形似而神不似了。比如，在科学探究当中，猜想与假设是一种重要的方法，这种方法用于现有知识不足以解释某种现象时提出假定性说明。但是有的老师却说：“众所周知，假设法是科学研究中的重要方法，在中学物理题中，也常常用到假设法。用假设法解题，一般依据题意从某一假设入手，然后运用物理规律得出结论”[6]。显然，这不是科学探究之中的假设。
　　为了避免出现方法性错误，教师应该加强科学方法论方面的学习。
　　三、逻辑性错误
　　所谓逻辑性错误，是指在物理知识的表述当中出现逻辑方面的错误，表现为物理概念的定义没有遵循逻辑规则、物理规律的表述不符合逻辑要求。这种情况下，往往从物理知识方面来说并没有什么错误，都是从逻辑上来说，不符合逻辑要求。比如，初中物理关于重力势能是这样定义的：“物体由于被举高而具有的能量叫作重力势能。”[7]这个定义就有定义过窄的错误。因为按照这个定义，物体由于被举高而具有重力势能，那么物体没有被举高呢？它就不具有重力势能了？而且这又牵涉到什么叫“被举高”的问题，放在地面上的物体算不算“被举高”？这样一来，这个概念的定义项是含糊不清的，这也是逻辑错误。也许有人会说：“初中物理概念的定义不要求那么严密”。诚然，如果超出学生的接受能力，我们只能退而求其次。但是本节内容要求学生理解“处于同样高度，物体的质量越大，重力势能越大；同一物体，高度越高，重力势能越大”，那么我们不妨给重力势能下这样的定义，即“地球上的物体所具有的与质量和高度有关的能量叫作重力势能”。这样的定义初中学生是能够接受的。并且在引出重力势能的时候，也不要去强调物体被举高就有了做功的本领，而是要强调物体的高度发生变化时，物体也能做功。这样，既能够被学生接受，也符合逻辑要求。
　　在这里，我们要指出的是，如果在并不严谨使用的情况下，“速度”有时是指速率，是可以接受的。但是教科书不应该这样，教科书应该使用严谨定义的概念。当然除此之余，可以作出附加 说明，说“日常生活和物理学中说到的“速度”，有时是指速率，要根据上下文判断”，以便学生在其他场合下不至于无所适从，这是可以理解的。但教科书本身应该保持同一性，尤其是同一章节的上下文之中。这是逻辑思维的基本要求。
　　还有，比如玻意耳定律，有老师把它表述成：“对于一定质量的气体，如果其温度保持不变，则其压强与体积的乘积就不变”。这样的表述就是一个充分条件假言命题，那么就只能得到：“对于一定质量的气体，如果其温度保持不变，则其压强与体积的乘积就不变”或者“对于一定质量的气体，如果压强与体积的乘积发生变化，那么其温度也会变化”以及“对于一定质量的气体，只有其压强与体积的乘积不变，其温度才保持不变”，却得不到“对于一定质量的气体，如果其压强与体积的乘积不变，则其温度保持不变”。所以老师把玻意耳定律表述成“对于一定质量的气体，如果其温度保持不变，则其压强与体积的乘积就不变”是不完整的，应该表述成“对于一定质量的气体，当且仅当其温度保持不变，则其压强与体积的乘积就不变”。这是规律表述的逻辑方面的问题。
　　为了避免出现逻辑性错误，教师应该加强逻辑知识的学习。
　　
　　参考文献