利用有序性原理探究物理前概念的轉變

魏鐵道

【內容摘要】物理前概念在學生頭腦中根深蒂固，對中學物理的教學工作影響很大，不利于學生建立科學概念。本文通過分析，總結出轉變學生前概念的方法，即在具體教學中利用有序性原理改變物理前概念。

【關鍵詞】有序性原理 探究 物理課堂 前概念

一、前概念的定義和主要特點

前概念是指學生在沒有接受正式的物理教育的時候，根據已有的生活經驗，在腦海形成的定式思維，是學生通過感性認識和生活經驗的再加工獲得的片面的概念。前概念主要由以下四個特點：

1.前概念普遍存在于不同年齡段和不同層次的學生中。學生在沒有接受正式的物理教育之前，已經多多少少有了一些生活經驗，簡單的接觸過各種各樣的物理現象，因此，學生的頭腦中已經自發形成相當廣泛的前概念。

2.不同學生對同一物理現象的理解和解釋也是不同的。前概念是因學生的不同而不同的，由于不同學生經歷的家庭環境和文化背景不同，所以，在實際中他們對同一物理現象的解釋也千差萬別。

3.前概念是學生在長期生活中形成的，因此，它具有一定的頑固性。學生一旦形成前概念，就在頭腦里扎了根，再若改變，困難比較大。

4.學生大腦中的前概念是學生長期生活中逐漸形成的，平時很難表現出來，一旦學生接受科學的物理知識，建立準確概念時，前概念馬上就會阻礙學生接受新的概念，不利于學生接受新知識的和建立科學概念。

二、前概念影響學生對物理知識的快速、準確接受

由于前概念由以上四大特點，所以在日常的物理教學中前概念對學生快速、準確接受新物理知識和建立科學的物理概念有極大的阻礙。因此，在物理教學中，如何有效轉變學生頭腦中形成前概念，就成為廣大物理教師深入研究和急需探討的重要課題。

在中學物理課堂上，如果教師不對帶著前概念來上學的學生加引導，只是“填鴨式”的為學生灌輸準確的、科學的物理概念，那將毫無意義，所學的知識，對學生來說就是一些極易忘記的物理專業術語而已。

面對著如此眾多復雜、廣泛、頑固、反復出現的前科學概念，我們應怎樣轉變它們呢？我認為，有序性原理是轉變前概念，使學生獲得準確、科學物理概念的有效方法。

三、有序性原理的定義

一個系統由較低的結構轉化為較高的結構，稱之為“有序”，反之為“無序”，從教學中來說，老師將問題講清楚、學生學會知識的過程就是有序，老師說理不清，學生迷惑不解的過程就是無序;學生學習過程中思維清晰、有條理，能舉一反三、觸類旁通通的過程為有序，反之為無序。在具體教學中，一些教師經常死板的為學生灌輸概念、定義，或死板的講解例題的解法，而師生，生生之間很少互動，導致學生的問題不能及時解決，學生的閃光點不能被有效評價，學生的困難問題得不到及時解決，學生處于封閉的學習狀態，這些是不符合有序原理的。

四、利用有序原理轉變學生的前概念

如何利用有序原理轉變學生的前概念？我通過長期的教學研究認為，需從以下兩各方面著手：

第一，教師要建立開放的課堂，形成師生、生生之間良好的互動。在課堂上 ，教師應多鼓勵學生大膽討論、積極發言，表達自己的想法和觀點，并利用談話、啟發等方式，讓學生對問題的思索有條理，對問題靈活應用。

第二，在課堂上，給學生充分思考的時間，讓學生的大腦也變成開放系統。使大腦同外界進行信息交換的同時，大腦的若干子系統之間也進行信息交流，這樣才能走向有序。因此，教師在教學中就應多啟發學生，給學生充足的思考時間。

現行人教版高中物理教材必修1、必修2中物理概念所占的比例比較大，物理概念數量多，幾乎每一章節都會出現。而且很多概念之間具有共同點，容易混淆。

下面，我將以人教版物理必修1第二章第一節《牛頓運動第一定律》的教學為例，談談有序性原理對物理前概念的轉變。

如前所述，學生在日常生活中接觸到許多有關于“力和運動關系”的現象，形成了亞里士多德式的觀點，即：力是維持物體運動狀態的原因。這種前概念的形成有其客觀性，但不能忽視了它存在的危害性。那么，該如何進行教學設計，幫助學生正確理解“力和運動關系”？

第一，從學生的錯誤前概念出發，找出前概念的錯誤點。錯誤在于：學生長期生活經驗所致，學生經驗中，當給物體施加力時，物體就會運動，不施加力，物體最終會停止運動，形成了亞里士多德式的觀點。

第二，回顧伽利略理想實驗，糾正學生錯誤觀點。通過學生閱讀教材，回顧如下：伽利略在可靠實驗的基礎上，推論得出，當小球從一個斜面由靜止滾下，小球會滾上另一個斜面，如果沒有摩擦力，小球就會上升到與原來等高的位置。如果將第二個斜面的傾角減小，小球在第二個斜面上達到與原來等高的位置將通過更長的路程，繼續將第二個斜面的傾角減小，最終讓第二個斜面變成水平面，小球將沿水平面以恒定的速度運動下去。

第三，再利用氣墊導軌的實驗來驗證上述結論。實驗通過把滑塊放在水平導軌上，當接通氣泵時，滑塊和水平導軌之間就形成一層空氣層，我們認為，物體沿導軌運動時幾乎不受阻力，輕推小滑塊，物體在氣墊導軌上的運動就可以看作是勻速直線運動。

第四，通過讓學生討論“力和運動的關系”，并在老師的引導下總結牛頓運動第一定律的內容。

總之，根據有序原理，我們應該改革傳統的課堂結構和教學方法，在開放的環境中通過師生、生生互動 ，在促進學生思考中，在寬松、友好的氛圍中轉變前概念，使學生更好理解所學的知識，為學生終身發展奠定良好的基礎。

【參考文獻】

[1]高強.“牛頓運動定律”備課參考[J].課程教材教學研究（中教研究），2018（Z1）.

（作者單位：甘肅省永登縣第一中學）