克服原圖式影響 提高物理教學效率

初中生學習物理處于啟蒙階段，但對于在日常生活中產生的物理學方面的經驗性的認識卻有一定的歷史，這些認識有些是正確的，有些是不正確的。如何在教學中改變初中學生非科學性的認識，形成正確的認知結構，提高教學效率，是每一個物理教育工作者必須正視的重要課題。

學生在接受正確的物理知識之前，已有了對自然和技術現象的理解，有些是科學的，有些是非科學的，有些甚至是與科學相悖的。這些非科學的直覺描述、模型和觀念在教學中都表現得格外頑固，與正規的教學相抗爭，甚至排斥，這些在學生原有經驗中已經有了較長發展史的并形成系統的但非科學的觀念，我們稱之為前科學概念也即前圖式。現代認知心理學派認為學習就是認知結構的同化和順應過程，即每個學習者的認知世界都以一個遺傳性的圖式為基礎，如能對遇到的事物（或知識）加以同化，就能夠豐富原有的圖式，引起圖式量的變化，在同化過程中如果順利就保持平衡，如果不順利就要調整，改變原有的圖式或建立新圖式以求新的平衡，這個過程叫順應，它將使圖式發生質的變化，因此以遺傳圖式為出發點，利用同化、順應來達到平衡，這就是學習的實質。這個過程可以用下圖表示：

如何對前圖式進行同化和順應，從而建立一個新的認知結構，已經成為我們教學中應重視的一個重要問題。筆者認為可以從以下三方面進行：

一、根據長期的教學實踐，充分掌握學生在日常生活經驗中形成的非科學的前圖式，用不同的方法使學生逐步順應，形成新的認知結構。

例1、如圖1所示，問：當燒杯中的水沸騰時，試管中的水會沸騰嗎？會沸騰是學生中較普遍的答案。分析造成這種錯誤的原因：初中生的認識大都從直觀形象出發而對本質的認識較欠缺，如本題中學生的前圖式就是：水（液體）只要達到沸點就會沸騰了。而正確的應是水（液體）達到沸點后還應繼續加熱（提供汽化熱）才能沸騰，對于這一點掌握了以后，教師應先入為主，在進行沸騰這一概念教學時深化，從表面現象深入到本質，從而打破學生的原有圖式，建立新的圖式。學生對原圖式有很強的依賴性，有時光靠書面解釋學生很難接受，那么我們可以借助實驗來達到我們的目的，如本題，我們就可以用實驗作出令學生信服的論證。

學生的前圖式有些來自于其它學科，即來自于其它學科知識的負遷移。如：例2、說明公式R=U/I的物理意義，學生的常見的錯誤是：R與U成正比，與I成反比。分析錯誤的原因：在學生的認知結構中已有數學上的y=x/b的前圖式，受其影響學生產生錯誤的判斷。（事實上這就是學習上的負遷移，即原有的認知結構對另一種學習所起的干擾作用。）搞清楚原因后，在我們的教學過程中，就將兩種圖式進行比較，說明物理公式有其物理上的含義，不能脫離物理模型而單純地從數學角度出發，造成物理意義理解上的錯誤，從而使學生形成正確的認知結構。

二、要用精練、簡潔的語言幫助學生形成正確、清晰的物理圖式，建立新的認知結構，這需要教師通過不斷的教學總結，積累豐富的教學經驗。如在學習折射規律時，由于學生對折射現象的認識來自于生活中的具體的感性認識較少，而且思維過程相對復雜，在這種情況下，學生形成的圖式往往較模糊，有的甚至長期困惑不清，造成理解和應用上的錯誤，成為教學上的難點。針對這些情況，在進行折射規律教學時可以先畫出以下兩圖進行比較，然后得出一個明顯的結論“當光線斜射時，空氣中的角總是比較大的”（因在初中所接觸的光的傳播媒介中，一般只有空氣、水、玻璃三種），用這個結論來代替書本上“當從空氣斜射圖（2）

入水或別的透明物質時，折射角小于入射角；當從水或別的透明物質斜射入空氣時，折射角大于入射角”的敘述，學生能更快在接受前者而形成一個清晰的物理圖式，達到我們的教學要求。

三、要充分估計前圖式的頑固性，采用多種方式適時刺激，使前圖式最終產生質的變化，形成穩定的正確的認知結構。從另一角度說就是要克服思維定勢帶來的負遷移。

前圖式的頑固性表現在兩個方面，一方面是前圖式先入為主，觀念痕跡深刻，表現為與教師的教學相抗爭，學生往往不會徹底放棄錯誤的觀念。例如對慣性概念的理解，學生常有這樣的錯誤觀念，即認為與它的運動速度有關，速度越大，慣性越大。這個錯誤觀念在學生學物理之前已經形成，盡管再三講慣性是物體的固有屬性，跟物體運動狀態無關，但碰到具體問題仍克服不了思維定勢所起的作用。頑固性的另一方面就是學生在掌握了知識之后，在運用知識解決實際問題和解釋物理現象考查那些需要真正理解的問題時，學生往往仍按自己的觀念行事，造成學習心理思維障礙，產生負遷移。如：學生根據經驗得出摩擦力總是阻礙物體運動，即摩擦力就是阻力的錯誤結論，我們可以用下圖（三）來說明：物體A在起動時是靠摩擦力的作用。學生通過該圖能改變原有的圖式，暫時達到平衡，但一段時間后，在解題中會發現學生又會回到原圖式。

可見，學生對經驗中形成的圖式具有頑固性和很強的依賴性，不是通過一兩次講解或個別習題就能得到解決的。而應在教學中采用各種不同方式設計變式問題不斷刺激強化，使學生形成穩定的正確的認知結構。

綜上所述，要改變初中生經驗中形成的原圖式，建立新的認知結構，要在科學方法的指導下，根據初中學生的心理特點，以恰當的教學方式，求得教學實效。