基于經(jīng)驗(yàn)前測(cè)的初中物理典型光學(xué)前概念的引導(dǎo)策略

蔡峰黎

【摘?要】初中生在學(xué)習(xí)物理光學(xué)知識(shí)前，頭腦中有許多片面或錯(cuò)誤的光學(xué)前概念，這些前概念對(duì)學(xué)生科學(xué)概念的建構(gòu)有著消極的影響。本文以初中物理光學(xué)知識(shí)主題為例，從精準(zhǔn)定位“前概念”、有力撬動(dòng)“前概念”兩方面，闡述基于經(jīng)驗(yàn)前測(cè)的初中物理典型光學(xué)前概念的引導(dǎo)策略。

【關(guān)鍵詞】經(jīng)驗(yàn)前測(cè);前概念;引導(dǎo)策略

一、問(wèn)題的提出

初中物理教學(xué)中，經(jīng)常會(huì)有這樣的普遍現(xiàn)象，那就是學(xué)生看似都能“聽(tīng)懂”課，但課后反饋效果不理想，甚至是“屢教不改”。歸根結(jié)底，學(xué)生頭腦中原有的根深蒂固的錯(cuò)誤經(jīng)驗(yàn)和思維方式?jīng)]得到糾正。看似順暢的課堂，很有可能是問(wèn)題課堂。從教師教這個(gè)角度去看，教師不了解學(xué)生的真實(shí)想法和障礙在哪，始終按自己的經(jīng)驗(yàn)把知識(shí)硬塞給學(xué)生，導(dǎo)致教師的“教”與學(xué)生的“學(xué)”嚴(yán)重不協(xié)調(diào)，教師所講與學(xué)生所想始終在不同的思維軌道上。這樣的教學(xué)沒(méi)有根基，有效性顯然蕩然無(wú)存。

二、問(wèn)題的診斷

其實(shí)，來(lái)到課堂上的學(xué)生絕不是一張白紙或一塊白板。他們?cè)诮邮芨黜?xiàng)系統(tǒng)的教育之前，對(duì)外部世界就有了一定的認(rèn)知，這些認(rèn)知來(lái)源于學(xué)生的日常生活、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和先前的學(xué)習(xí)，我們稱(chēng)之為“前概念”。學(xué)生頭腦中的前概念有些是對(duì)現(xiàn)象或事物模糊、表面、膚淺的認(rèn)識(shí)，這些前概念往往是片面的，缺乏科學(xué)性的，甚至是錯(cuò)誤的。如果教師忽視了學(xué)生頭腦中前概念對(duì)新知識(shí)學(xué)習(xí)的影響，有些片面或錯(cuò)誤的前概念會(huì)明顯阻礙學(xué)生理解接受新知識(shí)。要完成學(xué)生新舊知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的轉(zhuǎn)變，并對(duì)學(xué)生原有的認(rèn)知進(jìn)行提升或重構(gòu)，教學(xué)中首先進(jìn)行的應(yīng)該是“診斷”，即經(jīng)驗(yàn)前測(cè)。通過(guò)經(jīng)驗(yàn)前測(cè)揭露出學(xué)生頭腦中已有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)、思維方式、經(jīng)驗(yàn)來(lái)源，其次才是“治療”。本文將從精準(zhǔn)定位“前概念”、有力撬動(dòng)“前概念”兩方面，闡述基于經(jīng)驗(yàn)前測(cè)的初中物理典型光學(xué)前概念的引導(dǎo)策略。

三、基于經(jīng)驗(yàn)前測(cè)的初中物理典型光學(xué)前概念的引導(dǎo)策略

（一）做好課前預(yù)判，精準(zhǔn)定位“前概念”

1.聯(lián)系生活，摸清學(xué)生日常生活中形成的“前概念”

物理來(lái)源于生活，光學(xué)知識(shí)與學(xué)生的日常生活密切相關(guān)，學(xué)生頭腦中對(duì)光的認(rèn)識(shí)直接來(lái)源于生活經(jīng)驗(yàn)。由于學(xué)生思維的不成熟，憑直觀感覺(jué)經(jīng)過(guò)思維加工形成的認(rèn)識(shí)一般都是片面或錯(cuò)誤的。例如，學(xué)生平時(shí)玩過(guò)激光筆、見(jiàn)過(guò)手電筒發(fā)出的光，他們會(huì)認(rèn)為光就是沿直線傳播的;學(xué)生在照鏡子的時(shí)候遠(yuǎn)離鏡子，看到鏡中的“自己”變小了，就會(huì)認(rèn)為像變小了;學(xué)生會(huì)認(rèn)為只有像鏡子一樣光滑的物體才會(huì)反光，而其他的物體卻不會(huì)……這些前概念可以通過(guò)教師課前與學(xué)生的訪談或問(wèn)題互動(dòng)來(lái)捕捉和獲取。

2.對(duì)比課標(biāo)，挖掘科學(xué)教材中需要突破的“前概念”

小學(xué)階段的學(xué)生的思維主要是具體形象思維。考慮學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展特點(diǎn)，小學(xué)科學(xué)課程通常僅呈現(xiàn)簡(jiǎn)單而具體的科學(xué)概念，很少去解釋說(shuō)明有理論基礎(chǔ)的科學(xué)理論和定律。在幾何光學(xué)這一塊內(nèi)容中，經(jīng)過(guò)經(jīng)驗(yàn)前測(cè)可以發(fā)現(xiàn)新初二學(xué)生普遍缺乏對(duì)光學(xué)概念的完整認(rèn)知，例如：學(xué)生對(duì)凸透鏡和凹面鏡對(duì)光線的會(huì)聚作用形成強(qiáng)光和高溫有所了解，但對(duì)兩者使用原理上的區(qū)別認(rèn)識(shí)模糊;學(xué)生對(duì)凸透鏡的了解局限于兩面都凸的透鏡、會(huì)放大物體、能聚光得到強(qiáng)光和高溫的特點(diǎn);學(xué)生了解不同顏色的物體吸熱本領(lǐng)不同，但不知道原因是什么……通過(guò)對(duì)比分析小學(xué)科學(xué)和初中物理課標(biāo)和教材的光學(xué)內(nèi)容，需要確定哪些概念需要補(bǔ)充、完善或者修正，學(xué)生的學(xué)習(xí)障礙在哪里，為科學(xué)合理地設(shè)計(jì)和組織教學(xué)提供依據(jù)。這樣的教學(xué)才能有的放矢，從而提高課堂效率。

（二）巧用思維杠桿，有力撬動(dòng)“前概念”

以《光的直線傳播》這節(jié)課為例，深入調(diào)查新初二學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)和潛在知識(shí)，學(xué)生頭腦中已經(jīng)積累了許多“光沿直線傳播”的簡(jiǎn)單前概念。如何把學(xué)生對(duì)“光在空氣中沿直線傳播”的簡(jiǎn)單認(rèn)識(shí)上升到“光在同一種均勻介質(zhì)中是沿直線傳播的”的理論認(rèn)識(shí)，從而幫助學(xué)生搭建思維的臺(tái)階實(shí)現(xiàn)認(rèn)識(shí)上的飛躍，是教師在進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮的關(guān)鍵問(wèn)題。

1.創(chuàng)設(shè)情境——充分還原“前概念”

幾何光學(xué)中學(xué)生錯(cuò)誤或者片面的前概念是源于對(duì)生活中光現(xiàn)象的觀察經(jīng)驗(yàn)所得，所以就可以從學(xué)生的生活出發(fā)創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，通過(guò)設(shè)置某一熟悉的情境來(lái)還原“前概念”，讓學(xué)生漸入佳境，同時(shí)也是教師實(shí)現(xiàn)經(jīng)驗(yàn)改造的切入點(diǎn)。

【教學(xué)片段一】

首先，教師用激光筆在空氣中打出一束光，在墻上形成一個(gè)光斑。

師：激光筆頭與光斑之間，光是如何傳播的呢？

生：直線。

師：你們能看見(jiàn)它是沿直線傳播到墻上的嗎？

生：好像不能。

師：如果我們能把它的傳播路徑顯示出來(lái)就好了。生活中，你們有“看到”過(guò)光的傳播路徑嗎？

生：下雨天可以看到汽車(chē)燈發(fā)出的燈光束、樹(shù)蔭底下的光束是直的……

師：那能否按照上面思路，想辦法顯示出激光筆發(fā)出光的傳播路徑呢？

生：噴水霧或者煙霧。（教師演示顯示光路的實(shí)驗(yàn)）

師：光只能在空氣中傳播嗎？你還想進(jìn)一步研究什么問(wèn)題？

生：想知道光在液體和固體中是怎么傳播的。

學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，觀察光在空氣、水、玻璃磚、果凍中傳播情況。

師：你們看到了什么？

生：光在氣體、液體、固體中都是沿直線傳播的。

師：像剛才提到的氣體、液體、固體，我們稱(chēng)它們?yōu)榻橘|(zhì)，那么請(qǐng)用一句話描述光是如何傳播的。

生：光在介質(zhì)中是沿直線傳播的。

鑒于小學(xué)科學(xué)書(shū)上對(duì)光和影有許多的篇幅介紹，學(xué)生對(duì)光的直線傳播比較熟悉，但缺乏科學(xué)全面的認(rèn)識(shí)。“光總是沿直線傳播”的這種觀點(diǎn)在學(xué)生的頭腦中已先入為主。課堂上，教師從學(xué)生的已有認(rèn)知入手，積極模擬有關(guān)情境，將學(xué)生帶回到前概念建立的背景之中，在學(xué)生的分析表達(dá)中充分暴露其“前概念”，為之后形成強(qiáng)烈的思維沖突做好鋪墊。

2.尋找反證——直面沖擊“前概念”

學(xué)生缺乏對(duì)概念的完整認(rèn)知，這樣的認(rèn)知往往是學(xué)生對(duì)某一事物的片面觀察或只關(guān)注某一事件的部分過(guò)程所導(dǎo)致的，所以教師要根據(jù)前概念形成的原因，主動(dòng)創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，引導(dǎo)學(xué)生敢于對(duì)自己的認(rèn)知進(jìn)行質(zhì)疑和反思，全面深入的思考，讓事實(shí)來(lái)沖擊“前概念”。一旦引發(fā)認(rèn)知沖突，就會(huì)引起學(xué)生認(rèn)知心理的不平衡，激起學(xué)生好奇心和求知欲，使學(xué)生產(chǎn)生解決問(wèn)題的動(dòng)機(jī)。

【教學(xué)片段二】

師：光總是沿直線傳播嗎？

生：……

師：同學(xué)們回顧生活中一些光的現(xiàn)象，利用手邊器材，嘗試尋找光并非總是沿直線傳播的證據(jù)。

學(xué)生體驗(yàn)：讓光從水面的上方斜射入水中;光斜射到平面鏡上;光斜射到玻璃磚……

師：同學(xué)們看到說(shuō)明現(xiàn)象？這些現(xiàn)象說(shuō)明了什么？

生：有時(shí)候，光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)，它的傳播路徑發(fā)生偏折了。

師：換句話說(shuō)，光沿直線傳播是有條件的，怎么表述呢？

生：光在同一種介質(zhì)中才沿直線傳播。

教師的“光總是沿直線傳播嗎？”這一追問(wèn)，讓學(xué)生出乎意料而不知如何回答的同時(shí)，也激發(fā)學(xué)生強(qiáng)烈的求知欲望，驅(qū)動(dòng)學(xué)生打破固化的思維模式，換一個(gè)角度重新審視這個(gè)問(wèn)題。學(xué)生通過(guò)自身體驗(yàn)發(fā)現(xiàn)光偏折的現(xiàn)象使學(xué)生重新思考自身的已有認(rèn)知，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)原有前概念中的不合理性，從而驅(qū)動(dòng)他們對(duì)原有觀念進(jìn)行調(diào)整、改造，使其順應(yīng)于新情境，有效培養(yǎng)了學(xué)生質(zhì)疑反思的批判性思維能力。在質(zhì)疑和辨析中，學(xué)生對(duì)概念的理解和知識(shí)的建構(gòu)更加深入。

3.妙用實(shí)驗(yàn)——有力修正“前概念”

驗(yàn)所呈現(xiàn)出來(lái)的直觀的現(xiàn)象往往給人造成深刻的影響。要糾正學(xué)生頑固的錯(cuò)誤前概念，要在真實(shí)演示的視覺(jué)等感受上找對(duì)策。運(yùn)用演示實(shí)驗(yàn)引發(fā)認(rèn)知沖突，讓學(xué)生觀察實(shí)物動(dòng)態(tài)變化過(guò)程，以實(shí)驗(yàn)結(jié)果與學(xué)生預(yù)測(cè)的差異，激化學(xué)生的認(rèn)知沖突，促使學(xué)生主動(dòng)打破固有觀念，重新思考實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與結(jié)論，架構(gòu)新的概念。

【教學(xué)片段三】

教師重新演示激光筆打出光束，在墻上留下光斑，點(diǎn)燃酒精燈，用火焰去烤激光束，墻上的光斑發(fā)生晃動(dòng)。

師：光斑晃動(dòng)說(shuō)明了什么？

生：光在空氣中不再沿直線傳播了。

教師演示實(shí)驗(yàn)：向透明水槽里倒入清水，用激光筆從一側(cè)水平照射，學(xué)生發(fā)現(xiàn)光是沿直線傳播的;用漏斗沿側(cè)壁向水的下方加入飽和糖水，再次用激光筆水平照射，并慢慢將激光筆往下移動(dòng)，讓學(xué)生觀察光在糖水中光路變化情況。

師：大家看到了什么現(xiàn)象？

生：光在糖水中向下彎曲。

師：為什么光不再沿直線傳播了呢？

生：介質(zhì)變得不均勻了。

教師演示實(shí)驗(yàn)：用玻璃棒充分?jǐn)嚢杼撬螅寣W(xué)生再次觀察光在糖水中的光路。

生：攪拌后光在糖水中又沿直線傳播。

師：結(jié)合前面的實(shí)驗(yàn)，說(shuō)明光沿直線傳播必須滿足什么條件？如何完整地表述？

生：光在同一種均勻介質(zhì)中沿直線傳播。

通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)學(xué)生發(fā)現(xiàn)光的傳播路徑從直線到曲線再回到直線，這出乎意料的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象讓學(xué)生產(chǎn)生最為直觀的認(rèn)識(shí)，學(xué)生對(duì)自己原有認(rèn)知的調(diào)整和完善更加高效。學(xué)生的思維隨之發(fā)生著順應(yīng)、同化的不斷變化，他們的認(rèn)知也實(shí)現(xiàn)了從表象到本質(zhì)的一個(gè)飛躍。

綜上所述，前概念普遍存在于學(xué)生的思維中，并具有頑固性、廣泛性、隱蔽性、自發(fā)性等特點(diǎn)。教師在實(shí)施課堂教學(xué)前有目的地對(duì)學(xué)生進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)前測(cè)，深入挖掘?qū)W生的“前概念”，把學(xué)生的“前概念”轉(zhuǎn)化為優(yōu)質(zhì)的教學(xué)資源，并精心設(shè)計(jì)、靈活運(yùn)用教學(xué)策略對(duì)學(xué)生的“前概念”進(jìn)行引導(dǎo)和轉(zhuǎn)變，從而使我們的物理課堂教學(xué)真正有效。

參考文獻(xiàn)：

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