排除“前概念”對新概念構(gòu)建的干擾

摘要：“前概念”干擾是構(gòu)建新概念的主要思維障礙，需要運用批判性思維的策略加以排除.物理思維具有高度的批判性，既是高中物理學(xué)習(xí)的重要基礎(chǔ)，也是學(xué)生形成優(yōu)秀思維品質(zhì)的必要基礎(chǔ).在“加速度”教學(xué)中，引導(dǎo)學(xué)生對相似“前概念”進行反思，提練物理思想方法，進行思維能力的訓(xùn)練，促進學(xué)生的批判性思維意識的提升.

關(guān)鍵詞：加速度；前概念干擾；概念構(gòu)建；思維障礙；批判性思維

1 問題分析

《列子·湯問篇》中“兩小兒辨日”的故事，很好地詮釋了建構(gòu)主義的學(xué)習(xí)理論：“學(xué)習(xí)是建構(gòu)心理表征的過程，學(xué)習(xí)者并不是把知識從外界搬到記憶中，而是以原有的經(jīng)驗為基礎(chǔ)，通過與外界的相互作用來建構(gòu)新的理解”.在學(xué)習(xí)一個新的物理概念之前，學(xué)生的大腦已有一幅被前科學(xué)概念、自身經(jīng)驗及情感所主導(dǎo)的物理圖景，有一些觀念、概念可能是片面甚至錯誤的，會對正確構(gòu)建新概念形成干擾.

構(gòu)建物理概念過程的主要思維障礙有：感性認識不足、思維方法不當、思維定勢影響、相關(guān)概念干擾.[1] “相關(guān)概念干擾”是指“前概念”對新概念的構(gòu)建形成干擾，如果缺乏對“前概念”的反思與質(zhì)疑，就不能完全排除其干擾，尤其是“相似前概念”會對正確構(gòu)建新概念產(chǎn)生較大障礙.排除這種干擾的對策是對前認知反思與質(zhì)疑.批判性思維作為反思性思維，在排除“前概念”干擾，認識物理本質(zhì)時有不可替代的作用.

“速度”是“加速度”的 “相似前概念”.在學(xué)習(xí)“加速度”時，“約有三分之一的學(xué)生不能正確區(qū)分速度與加速度的概念，不能區(qū)別速度與速度變化、忽視速度變化所需的時間；將運動快慢與速度變化快慢相混淆、將加速度方向與速度方向相混淆；不能準確判斷加速度與速度變化的關(guān)系”.[2]這是“相似前概念”對學(xué)生構(gòu)建“新概念”形成干擾的典型表現(xiàn).教學(xué)過程不應(yīng)無視學(xué)習(xí)者的已有知識，教師應(yīng)注重引導(dǎo)學(xué)生對原有相似知識（速度）進行反思，排除思維干擾，正確構(gòu)建新知識（加速度）.

2 教學(xué)實踐

21學(xué)情分析

學(xué)生剛建立“速度”的概念（人教版《高中物理·必修1》：§13速度”，§14用打點計時器測速度，§15加速度），尚缺乏深入理解與廣泛運用.研究“加速度”時，學(xué)生認為問題的核心是“變化快慢”且又是“與運動有關(guān)”，就很容易不假思索地試圖用“速度”去解釋“加速度”問題.這是一種思維定勢，習(xí)慣用舊思維去面對新問題，缺少積極主動的質(zhì)疑習(xí)慣和批判意識，究其原因是缺乏對“前概念”的反思，而直接將“前概念”在新情境中運用.這是學(xué)生對“相似前概念”缺乏反思的典型表現(xiàn).

22設(shè)計意圖

“加速度”是高中生遇到的第一個抽象的物理概念，也是高中生遇到的第一個學(xué)習(xí)難點.在“加速度”概念構(gòu)建過程中有重要的物理思想方法：比值定義法、變化率、極限思想和數(shù)學(xué)運算中的矢量方向表達等，這對學(xué)生養(yǎng)成良好的物理思維習(xí)慣具有重要意義.同時，需要排除相似前概念“速度”對“加速度”概念構(gòu)建的干擾，這有助于培養(yǎng)學(xué)生的質(zhì)疑、反思的習(xí)慣，培養(yǎng)批判性思維意識.因此，本節(jié)課的設(shè)計思路是通過引導(dǎo)學(xué)生反思“速度”概念的核心意義（描述位置變化的快慢），提練物理思想方法（如何描述變化的快慢），探索新情境中的相似問題解決（如何描述速度變化的快慢），訓(xùn)練學(xué)生良好的物理思維習(xí)慣，促進批判性思維意識的提升.

23課堂活動

（1）回顧與反思：（教學(xué)目標：通過回顧相關(guān)物理概念，反思描述物理量變化快慢的思想方法）

問題1：“速度的概念描述什么問題？”（描述運動物體位置變化的快慢，即運動的快慢）

問題2：“速度是如何定義的？”（一段時間內(nèi)的位移與這段時間的比值）

問題3：“初中物理學(xué)習(xí)過類似的描述事物變化快慢的物理量嗎？是如何定義的？”（功率，做功與做這個功所需時間的比值，描述做功的快慢）

問題4：“如何用數(shù)學(xué)方法表達某個物理量變化的快慢？”（用該物理量與發(fā)生變化所需時間的比值，表示單位時間的變化大小）

（2）體驗與探索：（教學(xué)目標：通過研究真實的運動情境，體會速度的變化也有快慢；遷移“描述變化快慢”的思想方法，構(gòu)建“加速度”概念）

體驗情境：法拉利賽車與颶風(fēng)式戰(zhàn)斗機的速度較量（新聞稿件）；小轎車與旅客列車起動速度變化情況不同（視頻）；小轎車與列車啟動過程發(fā)生相同速度變化所用時間不同（教科書P25）.

探索發(fā)現(xiàn)：“運動物體的速度變化是有快慢的”.

問題研究：“如何描述運動物體速度變化的快慢？”

方法遷移： “描述變化快慢”的思想方法.

概念構(gòu)建：加速度的意義、定義、定義式、單位、方向.

（3）排除“相似前概念”干擾：（教學(xué)目標：分析“速度與加速度”的異同，理解兩者共同屬性是“描述事物變化的快慢”）

比較反思：用列表的形式，對“速度”和“加速度”的意義、定義、定義式、方向進行比較研究.

交流探討：

問題1：舉例說明“速度大”、“速度變化大”、“速度變化快”這三種運動情境.

問題2：加速度能否描述運動的快慢？速度與加速度的共同屬性是什么？

問題3：速度與加速度有無直接聯(lián)系？如何區(qū)別？

問題4：舉例說明“速度的方向”與“加速度的方向”.

概念辨析：區(qū)別速度與加速度概念，理解“加速度與速度變化的關(guān)系”.用反思的觀點辨析下列說法的正誤：A加速度增大，速度一定增大；B速度變化量Δv越大，加速度就越大；C物體有加速度，速度就增加；D物體速度很大，加速度可能很小；E加速度的方向與速度的方向可能相同也可能相反.

3實踐反思

學(xué)生對“加速度”理解的困難與偏差，客觀原因是“加速度”概念的抽象性和相似前概念“速度”的干擾，主觀原因則是學(xué)生自身思維定勢的作用.由于初中物理學(xué)習(xí)的特點，對于剛接觸高中物理學(xué)習(xí)的高一學(xué)生來說，他們?nèi)狈χ鲃淤|(zhì)疑的習(xí)慣和能力，以及反思、批判的意識，習(xí)慣于淺層思維，顯然無法抵抗相似“前概念”的干擾.

學(xué)習(xí)所涉及的因素既多又復(fù)雜，使得學(xué)習(xí)過程不可能是線性的，也不可能是簡單的知識積累.建構(gòu)主義理論認為：學(xué)習(xí)過程并非是簡單地對所學(xué)材料的識別、加工和理解過程，而是學(xué)習(xí)者的原有相關(guān)認知與新的學(xué)習(xí)內(nèi)容相互作用（同化），并形成新的認知結(jié)構(gòu)（順應(yīng)）的過程.教學(xué)過程不只是知識的傳遞，更重要是知識的處理和遷移，教師應(yīng)是助學(xué)者，而不是知識的灌輸者.因此，教師要幫助學(xué)生排除相似前概念“速度”的干擾，正確構(gòu)建“加速度”概念.

本節(jié)課的教學(xué)意圖是：“知識層面”是讓學(xué)生從前知識經(jīng)驗中提練“描述物理量變化快慢的思想方法”，并運用于新的問題情境中構(gòu)建新概念，再將新概念與前概念進行比較，理解兩者的共同屬性與區(qū)別，從而形成對新概念的正確理解；“能力層面”是讓學(xué)生在概念構(gòu)建過程中體會質(zhì)疑和反思，領(lǐng)悟物理思想方法.

通過課堂觀察，看到學(xué)生的思維是比較活躍與順暢的.課堂反饋顯示，本節(jié)課的成功之處是（正答率80%以上）：學(xué)生大多能正確理解速度與加速度的概念，知道“速度和加速度的共同屬性”，能區(qū)分“運動快慢與速度變化快慢”，能說出“速度大、速度變化大、速度變化快慢”三者的情境，知道“速度變化需要時間”，能準確判斷“加速度與速度變化的關(guān)系”.不足之處是（正答率60%以下）：學(xué)生對“加速度方向與速度方向” 判斷困難.

從總體來看，本節(jié)課在物理思想方法提練與思維訓(xùn)練上具有一定的深度，在質(zhì)疑反思習(xí)慣的培養(yǎng)與批判性思維意識的提升方面應(yīng)是有益的.學(xué)生思維品質(zhì)的提升，并非一朝一夕，應(yīng)有潤物細無聲的境界和堅持不懈的努力.批判性思維是理性極強的思維，強調(diào)對獲取信息進行有目的的處理，以幫助思考者進行清晰、理性、明確的判斷.物理思維具有高度的批判性，物理思維的批判性既是高中物理學(xué)習(xí)的重要基礎(chǔ)，也是學(xué)生形成優(yōu)秀思維品質(zhì)的必要基礎(chǔ).要提高學(xué)生的核心素養(yǎng)，首先應(yīng)培養(yǎng)學(xué)生良好的思維品質(zhì).優(yōu)秀的批判性思維品質(zhì)，可以為學(xué)生終身發(fā)展奠定堅實的基礎(chǔ)，我們應(yīng)有意識地積極為之.

參考文獻：

[1] 田世昆，胡衛(wèi)平.物理思維論[M].廣西：廣西教育出版社，1996：202-206.

[2] 蔣鳴.在物理概念構(gòu)建中提升批判性思維意識[J].物理教師，2015（4）：15.