淺談前概念的有效轉(zhuǎn)化

沈青

[摘? ?要]物理前概念是學(xué)生在學(xué)習(xí)物理知識之前，對物理現(xiàn)象的認識和理解。正確的前概念是物理學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，但片面的甚至錯誤的物理前概念則會成為物理學(xué)習(xí)的障礙。由于前概念的頑固性，將會對物理學(xué)習(xí)產(chǎn)生嚴(yán)重的干擾。如果錯誤的前概念得不到及時糾正會使學(xué)生形成錯誤思維，將會變成學(xué)習(xí)物理的障礙。文章以《牛頓第一定律》教學(xué)為例，談?wù)勅绾卧谡n堂教學(xué)中轉(zhuǎn)化前概念。

[關(guān)鍵詞]前概念;牛頓第一定律;轉(zhuǎn)化

[中圖分類號]? ? G633.7? ? ? ? [文獻標(biāo)識碼]? ? A? ? ? ? [文章編號]? ? 1674-6058（2019）20-0049-02

教育心理學(xué)家奧蘇伯爾說：“影響學(xué)習(xí)最重要的因素是學(xué)生已經(jīng)知道了什么。”筆者在教學(xué)工作中認識到前概念對學(xué)生的物理學(xué)習(xí)有著根深蒂固的影響。初中生初學(xué)物理知識，往往會陷入“一聽就會，一做就錯”的怪圈，究其原因，還是對基本概念理解不透徹，不能在新舊知識的聯(lián)系和區(qū)別中重建認知結(jié)構(gòu)，僅靠死記硬背來應(yīng)付學(xué)習(xí)和考試。筆者結(jié)合一些教師的教學(xué)策略和自己的分析研究，認為：課堂教學(xué)中要根據(jù)焦點問題，創(chuàng)設(shè)問題情境，開展探究活動，引導(dǎo)學(xué)生理解掌握科學(xué)概念。具體教學(xué)中，應(yīng)注意做好以下幾個方面的工作。

一、利用直觀實驗，暴露學(xué)生的前概念

教師讓學(xué)生做如下實驗：用手推椅子，椅子動起來;撤去推力，椅子靜止。

師：從剛才的實驗中，大家能得出力與運動有怎樣的關(guān)系呢？

生：只有當(dāng)有力作用在物體上時，物體才能運動，撤去力后，物體就靜止了，所以可以得到力是維持物體運動的原因。

分析：在學(xué)習(xí)《牛頓第一定律》之前，學(xué)生就已經(jīng)在此前十幾年的生活經(jīng)驗中形成了與亞里士多德“力是維持物體運動的原因”相同的錯誤概念，并且這個概念在他們頭腦中可謂根深蒂固。因此本節(jié)課的焦點便是要使學(xué)生從錯誤的前概念向科學(xué)概念“力不是維持物體運動的原因，而是改變物體運動狀態(tài)的原因”轉(zhuǎn)化。因此教師通過“手推椅子”這個簡單的經(jīng)驗事實，提問學(xué)生：“力與運動有什么關(guān)系？”這個問題看似問得很簡單，實際上卻很有水平。這個問題與學(xué)生的生活經(jīng)歷關(guān)聯(lián)十分緊密，學(xué)生會感到非常親切，容易縮小學(xué)生思維與所提問題之間的距離。并且又暴露了學(xué)生的錯誤前概念，同時也暴露了學(xué)生在敘述力的概念時能夠倒背如流，但是用來解釋生活經(jīng)驗問題時，又往往用他們的錯誤前概念去解釋問題，這也就體現(xiàn)了前概念的頑固性和反復(fù)性。

二、創(chuàng)設(shè)問題情境，引發(fā)學(xué)生概念沖突

教師推動第二把帶輪子的椅子，撤去推力，椅子運動一段路程后才停止。

師：同學(xué)們剛剛說力是維持物體運動的原因，那為何我撤掉推第二把椅子的推力后，椅子仍然能運動呢？

生：……

師：同學(xué)們仔細想一想，在日常生活中還有沒有類似的撤去力后物體還能運動的情況？

生1：足球在離開腳后還能繼續(xù)飛。

生2：羽毛球離開球拍后還能飛。

生3：騎自行車時，雙腳不踩踏板，自行車還能向前運動。

……

師：同學(xué)們列舉了那么多撤掉力后物體仍能繼續(xù)運動的例子，再回過頭去想一想，力是維持物體運動的原因嗎？

生：好像不是。

分析：對存在于學(xué)生腦海中根深蒂固的前概念，教師不應(yīng)該回避或直接簡單否認，應(yīng)有針對性地做第二把椅子的實驗，目的是與第一把椅子實驗進行對比，讓學(xué)生用原有前概念對此進行解釋，使他們在認知上產(chǎn)生沖突，即學(xué)生大腦中原有的概念與當(dāng)前面臨的現(xiàn)實問題間產(chǎn)生無法調(diào)和的矛盾，從而使學(xué)生感到有改變原認知結(jié)構(gòu)的需要。學(xué)生的認知是有限的，教學(xué)中的問題需要有一定的梯度，應(yīng)由淺入深，有序進行。教師可以進一步發(fā)問，引發(fā)猜想。假如在冰面上推第二把椅子會怎樣？如果在比冰面更加光滑的表面呢？引發(fā)學(xué)生思考。教師所提出的問題要有針對性，問題之間要環(huán)環(huán)相扣，步步遞進，還要符合學(xué)生的認知規(guī)律。學(xué)生通過思考，意識到物體的運動與摩擦力有關(guān)，這相當(dāng)于在學(xué)生牢固的前概念上撞開了一條裂縫，為科學(xué)概念的構(gòu)建創(chuàng)造了條件。

三、實驗引入科學(xué)概念，讓學(xué)生替換錯誤的前概念

師：伽利略是最早意識到摩擦阻力會影響物體運動狀態(tài)并且進行實驗的科學(xué)家。根據(jù)所給的器材，你會如何設(shè)計實驗，探究摩擦阻力對運動的影響？

生：可以讓小車從斜面上滑下來，分別滑到不同的接觸面上，在不同的接觸面上小車所受阻力不同，然后觀察小車運動路程的遠近。

師：實驗中有什么需要注意的問題？

生：應(yīng)該讓小車從同一地點滑下來。

師：同一高度滑下來可保證小車滑到水平面時速度相同。下面各小組進行實驗，并做好實驗記錄。

生：小車在棉布上運動距離最近;在木板上運動的距離稍遠;在玻璃板上運動的距離最遠。

師：由此可見摩擦力對物體的運動有怎樣的影響？

生：當(dāng)初速度相同時，摩擦力越大，物體運動距離越近;摩擦力越小，物體運動距離越遠。

師：假如接觸面比玻璃更光滑呢？

生：那會比在玻璃上運動得更遠。

師：假如接觸面完全光滑，沒有任何摩擦呢？

生：那就不會停下來，會一直向前運動下去。力不是維持物體運動的原因。

分析：此教學(xué)片段是在學(xué)生提出摩擦阻力影響物體運動的猜想后進行的實驗探究，經(jīng)過此番探究，學(xué)生原有的“有力則動，無力則不動”概念就可能被否定了。學(xué)生通過親身實驗，得出物體停止運動是因為受到摩擦阻力作用。同時通過教師的引導(dǎo)，學(xué)生還得出了“如果沒有阻力，小車將一直運動下去”的推論。

在教學(xué)中，教師還可以適當(dāng)給學(xué)生拓展一些物理學(xué)史的故事，潛移默化地對學(xué)生進行科學(xué)精神教育。比如為什么只有伽利略能夠大膽地懷疑亞里士多德延續(xù)2000多年的錯誤結(jié)論？從而引導(dǎo)學(xué)生樹立科學(xué)的懷疑精神，樹立“實踐是檢驗真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)”的信念。這也有利于學(xué)生在未來學(xué)習(xí)中建構(gòu)科學(xué)概念。

至此，科學(xué)概念便在學(xué)生頭腦中建立起來了。教師接著再進行牛頓第一定律內(nèi)容以及慣性的教學(xué)，也更順理成章了。

四、進行應(yīng)用遷移，有效指導(dǎo)實踐，解決實際問題

轉(zhuǎn)化了前概念并不是學(xué)習(xí)的結(jié)束，學(xué)物理的目的是為了用物理，引導(dǎo)學(xué)生用物理概念解釋日常自然現(xiàn)象，使學(xué)生不得不信服物理概念的正確性。

在歸納出“牛頓第一定律”和學(xué)習(xí)“慣性”概念后，讓學(xué)生課后思考：飛機在飛行中空投救災(zāi)物品，若在空投目標(biāo)的正上方投下，則物品能落到目標(biāo)處嗎？應(yīng)怎樣空投才行？這些問題，很可能會引起爭論，爭論的過程就是科學(xué)概念與具體問題結(jié)合的過程，即鞏固、活化概念的過程，教師可靈活運用，以提高教學(xué)實效。

由于前概念的頑固性和反復(fù)性，教師不能抱有經(jīng)過一兩次的糾正就可以使前概念銷聲匿跡的幻想。教師應(yīng)根據(jù)學(xué)生的特點設(shè)計科學(xué)的教學(xué)方法，糾正學(xué)生的錯誤前概念，促進學(xué)生更全面、更深刻地掌握物理概念，建立正確的物理概念，提高教學(xué)效果。

（責(zé)任編輯 易志毅）