學生認知前概念的轉變教學策略分析

孫英杰+肖娜

摘要：在中學物理教學中，教師們經常會遇到這樣的困惑，有些物理概念學生學習后還是不扎實，反復出錯；筆者分析是教師在教學中對學生的認知前概念關注不夠，應在充分揭示學生認知前概念的基礎上，確定教學的起點，再采取相應的教學策略來轉變學生認知前概念，即引發認知沖突，打破原來的認知平衡，從而建構起科學概念.

關鍵詞：前概念；轉變教學策略

在中學物理課堂教學實施中，教師們常常遇到這樣的困惑：有些物理概念學生即使學過，也會在測試中反復出錯，而且根深蒂固，難于轉變.如果深究其根源，筆者認為是在教學中，教師對學生的認知前概念關注不夠，沒有采取相應的教學策略來轉變學生認知前概念，使學生對物理概念的認知還停留在原來的水平上，沒有實現認知水平的有效遷移，所以不能形成科學概念.要解決這個問題，教師在教學設計實施時就要有意識地采取基于學生前概念轉變的教學策略.

奧蘇貝爾在《教育心理學：認知觀點》一書中說：“假如讓我把全部教育心理學僅僅歸結為一條原理的話，那么我將一言以蔽之：影響學習的唯一最重要因素，就是學習者已經知道了什么，要探明這一點，并應據此進行教學.”[1] 國內外多項研究表明：我們對前概念了解得越多，對思維結構轉變的過程認識越深，就越能成功地把它們轉變為物理概念，也就能更有效地避免錯誤概念的生成.

實施有效教學活動時，應合理運用教學策略全面揭示學生的認知前概念，再通過設計教學活動，讓學生產生認知沖突，導致認知失衡，從而自發地產生調整認知結構的內驅力，通過主動建構新知識結構來完成物理概念的學習.本文通過課例來詮釋如何運用教學策略將學生的認知前概念轉變為物理概念.

1全面呈現學生前概念的教學策略

11課前了解學生前概念的教學策略

111訪談和調查

教師應在課前通過訪談了解學生關于某些物理概念的前認知情況，從而明確教學設計的起點，來設計有針對性的教學活動.比如，學習初中物理時，對于“白霧是氣態還是液態，物體的運動是否需要力來維持，在液體中下沉的物體是否受到浮力，平面鏡成像時像是否近大遠小”等認識，是學生在生活經驗中經常會形成錯誤觀念的問題.教師可通過談話和調查，把握學生頭腦中典型的錯誤前概念.

112課堂小測驗和調查小問卷

在了解部分學生的認知前概念后，教師要深入了解全班同學前概念認知的整體情況，應實施課堂教學測驗或者調查問卷，設計有針對性的問題來檢測全班學生對具體問題的原有認知水平，才是科學可行的.

12課堂教學中揭示學生的認知前概念

121遞進問題的設計策略

教師在教學實施中應基于已調查或了解的學生前概念，設計有針對性的教學問題揭示學生的前概念，并以此為教學起點，實施后面的有效教學活動.

在黑龍江省初中物理課例研究的專題教研活動中，哈爾濱市風華中學王善麗老師實施了教科版教科書初中物理八年級上冊第五章第1節《物態變化與溫度》一課的課例研究.

為了揭示學生的“水霧是氣態的”錯誤前概念，教師提出了系列遞進的兩個問題：一是讓學生列舉自然界和生活中的不同物態的水，教師用圖片來全面補充呈現；二是請學生對教師呈現的自然界和生活中不同的水圖片按物態進行分類.

提出問題后，很多學生都認為：第8幅圖片中蒸屜上的白霧是氣態的，第9幅圖片中冬天我們在戶外呼出的白霧也是氣態的.這個環節的實施達到了完全揭示學生錯誤的認知前概念的教學目的，這時教師再明確提出：水蒸氣是看不見的，并把這句話寫在板書上，問題的破解就會水到渠成，順理成章.

如果只是在教學過程中，隨時發現學生回答問題出現的錯誤，而沒有設計揭示學生認知前概念的這個環節，學生沒有產生認知沖突的基礎，就不會形成正確的科學概念.多數學生還可能把“白霧是水蒸氣”的錯誤前概念遷移到后面物態轉化的教學環節中去，把生成白霧的過程錯誤地認為是氣化的過程.

122揭示前概念的游戲設計策略

2015年我省推送全國中學物理教學創新展示交流大賽的哈爾濱市第四十七中學潘坤老師的《科學探究：平面鏡成像》，為揭示學生認知錯誤的前概念“平面鏡成像是近大遠小”設計了小游戲（圖1）：根據你的生活經驗，找出你認為的鏡中的像.通過這個游戲實施，引導學生展示對平面鏡成像較典型的錯誤前概念認知，確定平面鏡成像一課的教學起點，引出后面針對錯誤概念的轉化教學實施.

123揭示前概念的情景設計策略

哈爾濱市風華中學的王善麗老師在《浮力》一課區級展示課中，為提示學生對下沉的物體是否受到浮力的前概念認知情況，用課件展示并提出問題：觀察圖片，猜想下沉的物體是否受到浮力的作用？

2課堂教學中轉化前概念的教學策略

21設計有效問題，引發認知沖突

在《物態變化與溫度》一課中，王善麗老師為使學生形成與前面呈現的學生前概念相矛盾的認知沖突，在學生錯誤回答后，提出問題：常態下的水蒸氣，我們能不能看見？這個問題引發了學生的認知沖突，常態下的空氣是含有水蒸氣的，可是我們都沒有看到過，那么水蒸氣到底能不能看見，如果說白霧是水蒸氣，那么水蒸氣應該是可以看見的.這時教師再提出：水蒸氣是看不見的，看見的就是液態水.在引發沖突時，打破了學生原來的認知平衡.如技術條件允許，還可以拿出一張較高分辨率的白霧照片，放大若干倍后，還能看到微小的液態水，更能形象地引發學生的認知沖突，建立新的認知平衡.

22設計探究性實驗，引發認知沖突

在《科學探究：平面鏡成像》一課中，潘坤老師采取實施實驗探究的策略，來引發認知沖突，建立學生新的認知平衡.教師準備分組實驗器材，課前準備的材料：鍍膜玻璃板（背面貼有不透光的紙），相同的文教用品若干組，白紙，刻度尺（圖2）.請學生自己設計實驗探究平面鏡成的像與物的大小關系.

學生在設計實施兩個實驗方案過程中，破解了原來錯誤的前概念，即平面鏡成像是近大遠小的，選擇與原物大小完全相同的另一個物體與像重合，既能證明像與物大小完全相等，方案二中直接驗證了當物距不同時，像與物也大小相等.這一實驗現象與學生原來錯誤前概念形成了認知沖突，使學生用觀察到的實驗現象打破了原有認知平衡，形成科學的物理概念，認識了像與物在任何條件下都大小相等.

23設計體驗性活動，引發認知沖突

在王善麗老師的《浮力》一課中，教師設計了體驗活動（圖3）：用手直接提一瓶水，然后再把這瓶水放入一個容器的水中后的感受；又設計了定量測量浮力大小的實驗.

通過設計體驗性活動，引發與學生原有下沉物體不受浮力作用的認知沖突，使學生既能定性感受下沉物體受到浮力作用，又能定量測量出浮力的大小，使學生打破原來認知平衡，形成科學概念.

實施初中物理教學時，為了幫助學生建構科學概念，應在課前運用策略了解和掌握學生的前概念認知的整體情況.教學設計和實施時，采取有效策略揭示學生的前概念認知情況，并以此為教學起點，運用教學策略引發認知沖突，打破學生頭腦中原有的認知平衡，使學生構建起科學概念，形成科學認知.

參考文獻：

[1]陳堅，高效物理課堂的教學起點策略[J].中學物理教學參考，201210，12-14.endprint