高中物理教學中“前概念”的特點及轉化策略

胡煒

所謂前概念，就是指學生在沒有正式學習之前，通過對生活經驗的對比和歸納，總結出來對事物非本質的一些認識。從高中物理教學的角度來講，有的前概念屬于正確的認識，它們的存在有助于學生學習的進行，然而錯誤的前概念卻給學生的學習帶來了更大的障礙，干擾他們物理概念和規律的建立。因此，如何引導學生對前概念進行轉化，對學生的已有認知結構進行改造和重構，也成了高中物理教師必須思考并解決的問題之一。

1高中物理學習中前概念的特點

1.1廣泛性

高中生正處在十六七歲的年紀，他們在十多年的生活經驗中，已經接觸過許許多多的物理想象，因此他們在頭腦中所形成的前概念是相當廣泛的。當然，這里的廣泛性也是一種相對的說法，學生有關物理認識的前概念主要集中在自己身邊的物理現象上，特別是自己看得到、摸得著的事物；而相應的，那些微觀層面的，較為抽象的物理知識，學生很少會形成相關的前概念。

1.2頑固性

正因為學生的前概念是十幾年生活經驗的結晶，因此有關認識可謂是根深蒂固，異常深刻。就像亞里士多德有關自由落體運動的錯誤認識能延續上千年一般，學生前概念的頑固性不亞于此。所以，高中物理教學的重要任務不是去創造新的思想，而是幫助學生擺脫舊觀念的束縛。

1.3負遷移性

在高中物理知識的建構過程中，學生已有的知識基礎會積極地推動新認知的構建，當然也會產生負面的作用。比如，學生在對跟隨傳送帶一起勻速運動的物體進行受力分析時，總是會將一個沿運動前進方向的靜摩擦力添進去，因為從他們的生活經驗出發：“有力推了，物體才會前進”，這就對應一個前概念“力是維持物體運動的原因”。

2前概念對高中物理教學的影響

正是由于上述的相關性質，前概念的存在對學生的高中物理的學習帶來了很大的干擾，嚴重影響學生正確科學概念的形成，降低了物理教學效率。但是，我們不能忽視前概念存在的一些正面價值，雖然很多前概念與科學的物理概念不太吻合，但是教師只要輔以適當的引導和解釋，并指導學生用科學的方法對感性的材料進行分析和處理，就能夠使得學生腦海中的某些前概念進化為科學的物理認知。高中物理的教學實踐也表明，學生腦海中的前概念會促進物理概念的建構和相關規律的掌握，這些前概念屬于一種良性的教育資源，教師應該將其作為學生構建物理認知的土壤，將高中物理新的知識以種子的形式撒下去，在學生的自主探究下生根發芽，開花結果。

例如，“相同的作用下細彈簧就比粗彈簧更容易拉伸”，這一前概念其實就對應著勁度系數這個物理概念；“銅和鋁是生活中最常用的導電材料”，這也可以認為是電阻率的前概念·

3錯誤的前概念轉化策略分析

物理教師在教學實踐中，要直面學生前概念的存在，結合教學設計要有效利用學生正確的前概念，使其充分發揮積極作用，但是因為錯誤的前概念的負面影響更為強大，因此對其進行轉化是高中物理教學的一項重大工程，相關操作可由以下角度人手。

3.1創設情境，激起有效地認知沖突

教師提供情境使新的認知與學生的前概念發生沖突，從而使得學生認識到自己觀念的錯誤，進而能正確地評價自己原有的經驗，在自己感性認知與物理知識相矛盾的地方進行反思，經歷過思想斗爭，并進一步打破原有認知的平衡之后，推動相應認知體系的重構。在將錯誤觀念替換為物理認知的同時，也實現了錯誤的前概念向正確科學認知的進化。

例如，日常生活中經常看到同時釋放的羽毛和金屬片，金屬片先著地，因此學生有了前概念：重的物體落體運動更快，對此概念的轉化，可以用實驗來激起學生的認知沖突。在真空管演示實驗進行之前，可以先讓學生猜想一下：真空環境下，同時下落的羽毛和金屬片誰的下落更快呢？然后，讓學生對比實驗演示出來的過程和自己的猜想是否一致，并引導學生分析真空管實驗和生活中落體運動之間的差別，從而進一步構建自由落體運動的規律以及發生條件是什么。

3.2創造條件，讓學生在探究活動的體驗中構建認知

前概念的根深蒂固很大程度源于他們來自學生切身的體驗，因此要實現相關概念的轉化，就必須讓學生切身去體驗物理概念和規律的構建過程。以科學探究的方式來組織教學就是讓學生以更為直接的方式來形成概念，滿足他們的探究欲望。科學探究一般從提出問題開始，教師提供與教學內容相關的材料讓學生直接感知，并讓學生自己來描述探究對象的一般特征，從而從中總結物理概念和規律，并通過與其他物理現象和過程的一般特點進行比較和區分來進一步界定概念的外延和內涵。探究過程中的提出猜想、實驗設計以及操作等步驟都可以由學生自己來規劃進行，學生探究的過程中也必然會將自己現有的體驗和原有的認知進行對比，自發地實現前概念的轉化。

例如，讓學生探究“求合力的方法”的過程中，學生必然會不斷地調整拉力的大小和方向，并對比合力的有關特點，其間夾角較大的情形下肯定會出現合力小于分力的情形，這一場景的體驗必然會讓學生糾正“合力必然大于分力”這一錯誤的前概念。

3.3合作學習，讓學生在相互協助中實現概念的轉化

個人的力量往往是有限的，在物理教學中，教師積極倡導并開展合作學習能有效克服學生個體認知系統的局限性，有助于學生剖析問題的內涵、認清事物的本質，而且在合作團隊中還有助于形成更為積極的研究態度，學生不同思想的碰撞能夠激起思維的火花。在合作團隊進行討論時，平等和諧的氣氛會使得學生基于自己的經驗暢所欲言，把學生從不同角度所總結出的大量的前概念匯總起來，加以修正并重新組合后，將成為一個較為系統而更為真切的認知。這種學習的方法就像“盲人摸象”一般，不同的人認知角度不同，一旦結合起來，一個體系化的認知就會接近于真理。

例如，“探究加速度與力、質量的關系”，這項探究任務非常巨大：從控制變量的思路設計到實驗器材選擇，再到實驗操作，乃至數據處理等等，單獨由某一個學生獨立完成是不現實的，在團隊中群策群力才是最佳的方案。

通過學生之間，學生與教師之間的討論交流來實現前概念的轉變。人本主義心理學家羅杰斯提出的促進學習者自由學習的方法有“同伴教學”、“分組學習”、“交朋友小組”和“探究訓練”等方法。通過這些方法不僅可促進學習者對知識掌握、而且還可以培養他們的自信心、責任心、合作能力，改善學習態度，激發學習動機。通過探究訓練學生可以更好地獲取知識，還可獲得探究的方法，發展其自主性、創造性和探究精神。對于每個學生而言，由于認識問題的深度和廣度不同，對事物的理解也就不同、有的較全面、有的較片面、有的較深刻、有的流于表面。這樣在交流的過程中，學生之聞就會產生不同觀念的碰撞、交鋒，從而引發概念沖突。所以教師應主動為學生創設一個平等、自由的交流平臺，充分發揚教學民主，讓學生呈現自己的觀念，要鼓勵學生敢于表達自己的觀念。此外，其次要善于引導學生學會聆聽不同的觀點，通過比較、分析、歸納、綜合等方法以獲取最科學的概念。

物理概念和規律的構建是高中物理教學的主要任務之一。而充分利用正確的前概念、及時轉化錯誤的前概念都是完成這一教學任務的有效手段。如果相關工作未曾到位，那么學生對物理的學習只能是死記硬背，他們的整個知識體系就是混亂的，因此，合理利用前概念，促使其進行重構和轉化刻不容緩。物理教師要在具體的實踐中進一步探索更為高效的手段，相信這也必然會推動物理教學的質量提升。