概念混淆形成障碍，概念内涵和外延

概念混淆形成障碍

1．概念的内涵和外延

物理学以其展示的物理世界中奇妙、新颖的物理现象，吸引着诸多学习者，使其在初学物理学阶段充满着好奇。但是，在学习过程中往往存在“一听就懂，一学就会，一做就错”的现象，也使一些学习者渐渐减少了学好物理的信心。这类现象的出现，最主要的原因是学习者在学习物理过程中存在一定的思维障碍。研究学习物理知识过程中思维障碍产生的根源，并采取相应的矫正对策，对学好物理有着非常重要的作用。

任何一个物理概念都是概念的内涵和外延的统一。通常所说的使学习者掌握物理概念，最基本的是要理解并准确地把握规范某一个事物或概念的全部特征及相互的联系（特征的全部）。这就是概念的内涵。同时，也要求明确概念的外延，即概念的每一项特点（特征）涉及的范围和条件、公式的适用范围和成立条件等。

弄清概念的外延是深化对概念的理解、正确运用物理概念解决实际问题的前提条件。但由于概念的外延指的是适用该概念的一切有关事物，学习者在理解或实际运用概念时，有时会不自觉地缩小或扩大概念的外延，因而造成错误的结果。

缩小概念外延主要表现为：忽视了同一概念所包含的物理图景的多样性，以较熟悉的个别的图景代替图景的全部。例如，对在竖直方向上运动且处于超重状态的物体，有时就会只考虑其向上加速的情况，忽视了向下减速的情况。发生这样的错误，一方面是因为建立的物理情景不全面，同时也暴露出思维缺乏周密性。

很多时候，也会有意无意地扩大了外延的范围。例如，摩擦力的方向总是阻碍物体间的相对运动，而有时就会潜意识地扩大为“摩擦力总是阻碍物体的运动”；有人因忽视匀变速直线运动的平均速度公式的适用范围，用它来分析其他非匀变速运动的问题。为了克服这种思维障碍，必须把基本概念的物理意义弄清楚，要清楚公式的适用范围，在运用公式的过程中检查、深化理解，以正确掌握基本知识。

人要认识客观世界并建立主观思维体系，人的思维和认知必然要遵循一定的规律。要研究物理学习中的思维障碍到底是怎样形成的，就不能把学习者（学习的主体）与学习内容（学习的客体）分开甚至对立起来，而应当了解并处理好二者之间的相互影响和制约关系。首先，学习物理（概念）时受自身的心理认识水平和生活经验的制约；其次，还要受到所学内容的概括、抽象程度的制约。物理知识由物理概念、物理规律、物理实验和物理研究方法等组成，是人们解决物理问题的基础。在中学物理学习的初级阶段，物理知识的学习更多的是例证和认识；而在中学的高级阶段，物理知识的介绍已具有高度概括和抽象的特点。在以高度概括和抽象为主的学习阶段，若学习者学习时不能真正把握知识的内涵、联系及其区别，在运用物理知识进行物理思维时，就容易产生一些思维障碍，出现各种各样的错误，如乱套公式、张冠李戴、思维混乱等。更严重的是，出现了这类错误还浑然不觉。

2．什么是物理概念

物理概念是对物理现象的概括，是从个别的物理现象、具体过程和状态中抽象出的具有相同本质特点的物理实体。在中学物理中主要有两大类物理概念。一类是用词语直接表达的概念，如力、重心、质量、点电荷、匀速直线运动、电阻、电流、电压、反射、折射等；另一类是用数学语言表达的概念，常称为物理量，如物体匀速直线运动的路程是运动速度与运动时间的乘积（s＝vt），物体运动的加速度是速度的变化量与变化所用时间的比值（a＝Δv／Δt），直流电阻电路两端的电压是电流的正比例函数（U＝RI）等。

物理知识中有许多相近的物理概念，它们既相互联系又相互区别，具有不同的本质属性。例如电流和电荷，这两个概念都涉及带电现象和能量，区别是电荷是一个静态的概念，而电流则是动态的概念。电荷的定向运动形成电流，运动电荷的多少决定了电流的大小；电流越大说明移动电荷的本领越大，在单位时间内移动的电荷的数量越多。其他如速度和加速度、电压和电场、热能和内能、位置和距离、矢量与方向、运动和动能等，也都有类似的关系。有的学习者对这些概念的物理意义理解不透，区分不清，加上没有建立起完整的物理情境，容易将它们之间的关系简单化，要么扩大了概念的范围，要么又忽视了概念的本质。

在物理学习中，表示物理量大小及变化快慢的两个量，就容易被混淆，典型的问题就是速度和加速度这两个概念。二者都是描述物理运动状态的物理量，速度是表示物体在一定方向上运动快慢的物理量，而加速度则是表示运动快慢（速度）变化快慢的物理量。初学者往往会误认为，物体的加速度大，速度就大，加速度变大时，速度就随之也变大。

要克服这种思维障碍，可以抓住两个概念的差异，从不同的角度突出这种差异，进行区别。

可以通过列举具体的典型例子加以纠正，使概念深化，找出两者之间的内在联系和区别。

最近，中国频频开展空间科学研究活动，例如“嫦娥探月工程”和“载人航天工程”等。在这些科学实验活动中都需要发射火箭，火箭在发射初始阶段，速度很小但加速度很大，在快要进入轨道时，飞船的速度很大（约7．9千米／秒）而加速度已基本上趋近于零了。

再如，振动物体在向平衡位置运动的过程中，加速度是变小的，直至为零，速度是变大的；而离开平衡位置的过程中，加速度是变大的，速度反而是变小的，直至为零。为了特别强调加速度和速度这两个大小的差别和变化的不一致性，还可以分别弄清运动始末位置速度和加速度的大小，通过这一物理情境就可以具体地理解这两个量的区别，避免混淆。

还可以运用图像进行区别。在v－t图像中，斜率表示物体的加速度，纵坐标表示物体的速度。