充分暴露前概念 實現知識正遷移

王長華

(浙江省金華市金華外國語學院 522001)

一、對“前概念”的理性認識

所謂物理前概念，是指學生在接受物理教育之前，通過自己的觀察、體驗、思考，對各種物理現象和物理過程的理解和認識.學生在平時的生活中，已經從大量的生活情景和現象中獲得了很多物理學科方面的感性知識和樸素見解，比如“重的物體往往比輕的物體下落得快”等.這樣的物理前概念，有的是正確的，有的是與正確理解相悖的，有的則是對物理本質的模糊認識.

因此，我們在平時的物理教學中，必須充分重視學生頭腦中的各種各樣的前概念，只有對學生進行充分的暴露，摸排和掌握這些前概念，才能采取正確的教學策略，完成物理知識的正遷移.

二、暴露 “前概念”教學策略

奧蘇伯爾有一句話說的很好，“如果我不得不把全部教育心理學還原為一條原理的話，我將會說，影響學習的唯一的最重要的因素是學習者已經知道了什么.”從教育心理學的角度來講，暴露“前概念”就是指在不加干預情況下對學生的原始水平進行的測試，其目的是為后續教學提供參照和依據.筆者提供了幾個暴露“前概念”的手段：

1.基于證據進行猜想暴露“前概念”

物理學家的猜想往往是偉大發現的前奏，他們看似天馬行空的猜想其實也是建立在自己學術和智慧的基礎之上.在教學中，我們也可以讓學生進行猜想，但是猜想要有根有據.這么做的目的就是因為學生寫出來的根據其實就是他們的前概念.這種有束縛的猜想，不僅能暴露學生的前概念，而且還能和新知識發生聯系.

案例1：比如必修1中《探究加速度與力、質量的關系》這一節可以提前設計一個小紙條問卷，進行前測.學生前測案例如下面兩圖，如圖1、圖2.

這個猜想暴露了學生頭腦中存在的很多前概念，比如：與物體重力有關，因為重的物體(比如火車)加速慢，而輕的物體(比如摩托車)加速就快；與所受摩擦力有關，有摩擦力的物體速度變化慢，而沒有的則會更快等.有些學生猜想寫完后寫根據，寫著寫著就發覺自己的根據站不住腳或者完全沒有說服力.于是，自己對自己的前概念就進行懷疑、剖析、批判，不自覺的進入了知識遷移的過程.

2.利用課堂辯論暴露“前概念”

新課程要求我們以生為本，自然要求我們要設有聽取學生意見的場合和機會，因為那是我們了解學生前概念的好時機.只要我們抓住這樣的時機，就能促使學生把自己的前概念講出來，而課堂辯論是一個很好暴露前概念的方式.

案例2：比如在選修3-1《恒定電流》中學習“電流強度”時，關于電流強度是標量還是矢量？學生有了不同的意見，于是我在黑板上寫了一個標題：電流強度是矢量還是標量？正方：矢量.反方：標量.并請正反雙發闡述自己的觀點.

在老師稍稍鼓勵之下，有同學就帶頭發表了意見.

同學甲(標量觀點)：我們都知道I=q/t，對于一個等式，左右兩邊的標矢量的性質應該是一致的，顯然q和t都是標量，所以I也是標量.

同學乙(矢量觀點)：老師說過，既有大小又有方向的物理量叫做矢量，電流強度既有大小又有方向，所以我認為是矢量.

這樣的辯論將學生頭腦中的前概念和疑惑暴露的比較徹底.但這兩種觀點似乎是誰也說服不了誰的，因為在學生的頭腦當中這兩種觀點都是對的.

3.利用學案導學暴露“前概念”

采用導學也是一種很好的暴露“前概念”手段，導學內容在整個導學案中的比重可以根據實際需要進行調整.而且，從某個意義上說，一個好的導學案也應該具有對學生已有知識進行前測的功能.

比如選修3-2第四章《電磁感應》一開始就需要探究電磁感應的產生條件，筆者設計了一個導學作業對學生實施學案導學.如下：

導學作業

(1)磁通量概念：設在磁感應強度為B的磁場中，有一個與磁場方向垂直的平面，面積為S，我們把____和____的乘積，叫做穿過這個面的磁通量.思考：如何用此磁感線條數形象理解磁通量？

(2)有一框架面積為S，框架平面與磁感應強度為B的勻強磁場相互垂直，對穿過平面的磁通量的情況是( )

A.如圖3所示時等于BS

C.若從初始位置轉過90°，磁通量為0

D.若從初始位置轉過180°，磁通量變化為2BS

第(1)小題用來了解學生對磁通量概念和物理意義的掌握程度，第(2)小題是對磁通量及其變化量的相關計算的前測.學生都能答第一問，但是第二問好多選了AC，可見該生對磁通量的概念有一定的理解和掌握，但是對于磁通量的計算以及變化量的計算還有待加強和鞏固.

三、科學前測實現知識正遷移的教學策略

1.利用實驗進行正遷移

學生頭腦中的很多思維都是抽象的或者屬于生活經驗型的，比如學生認為重的物體比輕的物體下落的快.要糾正這種片面的或者錯誤的前概念，可以通過演示實驗來完成，從而促進知識正遷移.

針對前測案例1設計了如下的實驗：

實驗1：對比用小車甲(質量大)和小車乙(質量小)，在相同的外力的作用下在軌道上同時釋放，可以看到乙運動較快.該實驗符合學生的生活認知，與很多學生頭腦中的前概念不謀而合，學生的認知在這個實驗中處于平衡的狀態.

實驗2：增大小車甲的受力(也可以同時減小乙的受力)，同時釋放，學生發現這回是甲運動的快.也就是說質量大的物體也可以比質量小的物體加速快.這個現象與很多學生的前概念發生了沖突.

在這兩個實驗的基礎上，讓學生思考怎么探究物體質量對物體加速度的影響也就順理成章.在前概念沖突的基礎上引導學生概括出控制變量的實驗方法，再利用控制變量法設計探究性實驗，最終得出在相同合力作用下加速度與質量成反比的特點，完成知識的正遷移.

2.利用合理情境進行正遷移

學生在高一初次接觸“位移”這個概念時容易和“路程”概念混淆，因為位移是一個矢量，而學生對矢量的理解還不深刻，甚至覺得矢量是一個很抽象的概念.在這種情況下，可以創設合理的情境來促使學生對知識的遷移.

針對學生認為“位移”和“路程”差不多的前測結果.教師設計了相關的情景如下：(1)同學小張從校門口出發，走了100m，請問這位同學現在在哪里？(2)同學小黃從校門口出發，向東走了100m，接著又向南走了100m，請問，他現在的位置離校門口多少遠？現在的位置在校門口的什么方位？而這個過程中他走的路程是多少？

對于情境中第(1)問，學生的回答是不知道，因為沒有指明行走方向.從而讓學生明白，初中學習過的路程概念是不能準確描述物體運動時位置變化的方向的，也就明白了引入“位移”概念的作用.而對于第(2)問則讓學生體會到路程和位移的區別，由于是情景化的，學生易于接受，對于位移的計算方法也有了初步的了解.

3.利用理性分析進行正遷移

對于前面案例2顯示出來學生對矢量和標量的理解有不到位的現象，我們又該采用何種方式來進行遷移呢？其實，此處只要抓住矢量的特點進行理性分析就可以完成.

首先在黑板上畫出圖4，從圖4中可以看出，并聯電路上兩個支路的電流大小和方向與干路上電流的大小和方向，恰好符合矢量合成原理，似乎可以說明電流強度是矢量.那么到底對不對呢？

老師再畫出圖5，如果仍舊用矢量的合成法則(平行四邊形定則)去求總電流，則總電流的結果不可能仍然是7A.但是根據我們已經掌握的電路知識，總電流的確應該等于7A.由此說明，矢量合成法則(平行四邊形定則)在“電流強度”這個物理量上是不適用的，即電流強度不是矢量，而應該是標量.

從這個理性分析中，可以讓學生對矢量有更深刻的認識，即除了平時經常提及的“既有方向，又有大小”這個標準外，矢量還應該符合“平行四邊形定則”這個運算法則，即使學生頭腦中是錯誤的前概念也得到正面遷移.

4.利用變式問題進行正遷移

變式問題或者變式訓練是一種比較實用的教學手段，符合學生的認知規律，利用這種方式，也能很好的對學生已有的物理前概念進行正遷移.它往往是以學生腦海中的前概念或者某一道母題為模型衍生出相關聯的問題或者知識，使學生觸類旁通，舉一反三.

比如必修1《牛頓第一定律》中“慣性”概念的教學就比較適合利用變式問題進行正遷移.學生在初中階段已經對“慣性”這一概念有所接觸，但是有些同學對慣性的理解并不深刻，利用慣性分析生活中的一些現象也不到位，甚至還有很多錯誤的前概念存在.高中的教學就是要讓學生進一步理解“慣性”這一概念的內涵和外延.

模型情境：乘客站立在行駛中的公交車上，當公交車突然剎車時，乘客會有怎樣的感受或者狀態出現? (人的上身會往前方傾斜，甚至人都會向前摔倒，這是慣性的表現.)

模型變式：將一玻璃瓶裝滿水后密閉放在水平桌面上，勻速向前推動，發現瓶的中部有一個氣泡處于如圖6圖示的狀態.現突然用一物體擋住瓶子讓其緊急“剎車”，則瓶中的氣泡相對于瓶子將怎樣運動？(學生普遍會回答：向前運動.教師因勢利導，要讓學生明白類比乘客的不是空氣泡而是瓶中水，水的質量更大，它的慣性也更大，在瓶子加速時，水因為慣性會往前擠占空間，則氣泡向后.)

這個關于慣性的變式問題，通過源于學生生活的較為生動的物理情境，將定性認識發展為定量比較，強化了“質量是慣性唯一量度”這一認識，是一次利用變式問題實現物理知識正遷移的成功實踐.

四、教學反思

暴露“前概念”使得教師課前的教學設計更有針對性，教師能夠非常高效率的解決學生存在的問題，準確的找到新知識的傳授起點.同時，能夠讓學生學習知識時的認知路徑更加的科學化，這也是高效率的前提.

從筆者的實踐中發現要實施科學的正遷移，一是要充分利用實驗進行教學，更多的豐富學生的感性認識，設計實驗時自然要多考慮學生的前概念.其次要重視物理模型的建立，培養學生的邏輯思維能力，消除一些抽象思維帶來的思維障礙.三是教學時還是要多一些耐心，要循序漸進，因材施教.

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