探究初中物理實驗,助力走出錯誤潛概念誤區

尹鑫鑫

【摘要】學生學習物理知識需要建立在概念的基礎上，學好概念對學生的物理課程學習具有非常重要的作用.由于初中生在日常的學習生活中已經形成了一些物理潛概念，這些潛概念具有范圍較廣且對學生影響較深，并且一些錯誤潛概念會對學生掌握物理知識產生較大的負面影響.因此，教師需要在課堂教學中對學生已經形成的物理錯誤潛概念進行糾正，以此來促進學生掌握正確的物理學科知識.本文主要研究如何借助探究性物理實驗對學生形成的物理錯誤潛概念進行糾正的有效課堂教學策略.

【關鍵詞】初中物理；探究實驗；錯誤潛概念

在學生大腦中所存在的概念能夠對學生的學科學習產生重要影響.因此，初中物理教師在教學時不能忽略學生已經形成的錯誤潛概念，不能只是單純地為學生灌輸正確的物理概念，而且需要以學生已經形成的物理潛概念作為教學切入點，在合適的教學方式及手段下帶領學生走出錯誤潛概念誤區.由于學生形成的錯誤潛概念具有頑固性，因此教師不能只是采用口頭講述的方式為學生傳授正確的物理概念，而且需要借助探究性實驗，讓學生在有力的實驗事實中將錯誤的物理潛概念轉化為正確的概念，使學生在實驗探究中開闊自己的思維并更好地接受物理學科知識，最終獲得物理學習效果與質量的有效提升.

1 采用類比教學法，糾正學生物理錯誤潛概念

物理概念與學生的日常生活之間具有非常緊密的關聯，大部分物理概念均能夠找與學生實際生活有關的生活經驗.因此，教師需要借助類比生活經驗與物理概念之間的關聯，使學生能夠形成對物理概念的正確理解，引導學生借助現實生活經驗學習物理概念，并在這個過程中糾正錯誤的物理潛概念.

例如 在對初中物理蘇科版八年級上冊第三章第三節“光沿直線傳播”這部分內容進行教學時，需要學生能夠理解并運用“光在均勻介質中是沿直線傳播的”這一概念.但從學生完成課后習題的情況上看，學生在已形成的錯誤潛概念導致未能對該概念產生清晰明確的認識，學生在實驗中表現為不會運用該概念.由于該部分內容為學生剛接觸光學知識的學習內容，能夠為后續“光的反射”“光的折射”“平面鏡”等內容的學習奠定基礎，需要學生能夠正確掌握該部分內容的概念，以此為后續知識學習做好準備.因此，教師在糾正學生對“光沿直線傳播”形成的錯誤物理潛概念時，可以借助類比實驗的方式促進學生形成正確的物理概念.

在開展物理實驗之前，需要教師為學生準備紙杯、蠟燭、刻度尺這三樣物品.具體的物理實驗操作如下：將三個相同紙杯的前后兩面相同位置處打上小孔，使用刻度尺畫出一條直線，直線的一端放置蠟燭，同時在直線上放置紙杯，此時能夠發現三個紙杯的小孔并不處于同一直線上.點燃蠟燭后，在直線的另一端中放置的紙杯小孔中不能觀察到蠟燭的光線.最后，通過轉動紙杯的方式使小孔位置處于同一直線上，此時，在直線另一端放置的紙杯小孔處能夠看到蠟燭光線.該物理探究實驗借助類比教學的方式糾正學生形成的物理錯誤潛概念，學生在探究如何對紙杯位置進行放置的過程中，能夠明白當紙杯中的小孔處于同一直線上后，從紙杯小孔處觀察到的蠟燭光線，能夠對概念“光沿直線傳播”進行闡述.學生結合生活實際現象完成對物理探究性實驗，就能夠在腦海中形成“光沿直線傳播”這一概念.由于目前大部分教師在實際開展該部分內容教學時，只是以口述的形式為學生講授實驗內容，并不會帶領學生真正完成實驗探究，導致學生只能死記硬背記住該概念，學生也難以在學習過程中形成加工處理物理概念的能力.因此，現階段的物理課程教學需要教師借助簡單的材料帶領學生完成真實的實驗過程，讓學生在實驗探究中得出物理規律，并通過形成的明顯物理現象糾正自己腦海中錯誤的物理潛概念.

總之，教師在引導學生形成正確的初中物理概念時需要運用類比的學習方式.學生能夠在類比兩個相似或相同的性質的過程中在腦海中建立相對應的關聯，進而使學生完成新舊知識的遷移，并將抽象化的知識轉變為具象化的知識.可見，借助類比實驗的教學方式能夠有效糾正學生在學習物理知識之前所形成的錯誤物理潛概念.

2 利用認知沖突，糾正學生物理錯誤潛概念

教師可以借助問題驅動的方式引導學生多元化求解某一問題，使學生在不同且存在矛盾的答案下，運用認知沖突發展自己的認知能力.內部矛盾與外部矛盾辯證統一的過程體現了事物的發展，因此教師也可以借助于此方法促進學生改正腦海中形成的錯誤物理潛概念.學生構建物理概念的主要動力本身就來自認知沖突，在認知沖突的幫助下學生能夠結合已有的知識經驗提升物理課程學習動機，進而促進學生形成正確的物理概念理解.

例如 在對初中物理蘇科版八年級下冊第十章第三節“氣體的壓強”這部分內容進行教學時，需要學生完成對兩個中心概念的學習與掌握，即“在大氣中存在的物體接收到來自大氣的壓強就是大氣壓強”以及“流體具備的流速越大則流體的壓強越小”.在分析學生腦海中形成的錯誤潛概念后，發現學生由于在學習該部分知識內容之前已經完成了對液體壓強概念及固體壓強概念的學習，因此已經初步形成了對壓強概念的理解，但是對于空氣這種看不見且摸不著的物質而言，難以使學生對大氣壓強的概念形成正確的理解.學生理解大氣壓強的意義時由于無法產生直觀的感受而導致出現理解偏差，也就造成了學生難以在完成相關習題時獲得較高的正確率.并且，學生只能根據字面意思理解流體壓強與流速之間的關系，無法針對實際問題運用所學知識.學生刻板地完成課堂知識的學習，只是對如何記憶物理概念引起重視，忽略了物理概念的學習應當以理解與聯系實際生活為主.因此，需要教師能夠借助認知沖突帶領學生完成物理探究實驗，以此來促進學生對該部分概念形成正確的認知.

開展實驗之前需要教師為學生準備水、易拉罐、鐵絲、橡皮泥、蠟燭等物品.具體實驗步驟如下：將少量的水注入空易拉罐中，利用鐵絲固定易拉罐，用蠟燭加熱易拉罐底部，在易拉罐罐口處出現白色氣體后，快速將易拉罐倒置水中，能夠發現易拉罐出現變癟的現象.完成實驗后，教師需要引導學生針對實驗現象進行分析：該探究實驗的實質是加熱易拉罐的過程中，罐體內部的水在吸熱后轉變為水蒸氣，罐內在充滿水蒸氣的狀態下內部空氣減少，并堵住了易拉罐灌口，在撤離加熱的蠟燭并將其倒扣至水中后，存在于易拉罐中的水蒸氣放熱后液化為液態的水，此時易拉罐中的氣體變少，在外界大氣壓的作用下，易拉罐就出現了變癟現象.教師在認知沖突教學策略運用下為學生設置探究物理實驗，引導學生借助真實的物理問題激發學生對知識的研究興趣，使得學生在完成物理實驗的過程中能夠對產生物理現象背后所存在的真實物理規律進行主動的探究與分析，學生能夠在真真切切的物理實驗中感受到大氣壓強的存在.

總之，初中物理教學中需要教師借助認知沖突的教學方式，并運用物理探究實驗，幫助學生糾正學習時形成的錯誤物理潛概念，使學生加深對正確物理概念的理解與記憶.

3 借助問題解決模式，糾正學生物理錯誤潛概念

學生能夠運用所學物理知識解決生活中常見的問題是學習物理概念的意義體現，因此教師在開展教學活動時，可以借助解決探究實驗中所存在的問題的方式幫助學生糾正大腦中形成的物理錯誤潛概念，使學生能夠正確理解并遷移運用物理概念.

例如 在初中物理蘇科版八年級下冊第十章第四節中需要學生完成對“浮力”相關知識內容的學習，該部分內容在第十章的教學中不僅是重點還是學生學習的難點.“浮力”這部分內容包含兩個核心概念：一是“物體浸入在液體或氣體中，所受到的來自液體或氣體向上托的力就是浮力”；二是“阿基米德原理：物體浸入在液體中所受到的浮力大小與其被排開液體的所受重力的大小相等”.經調查研究發現，部分學生在學習這部分知識內容時無法弄清浮力的方向，并且大部分學生在完成對應題目時未能對浮力大小的變化、物體全部浸入至液體后位置的變化以及物體浸入液體后重力與浮力的關系進行清晰的認識.對造成該現象的原因進行分析，是由于學生在學習這部分知識時沒有與實際生活相結合，學生沒有在借助于實際的實驗操作對抽象的物理知識進行感受，導致學生物理思維發展受到制約，學生在混亂的認知中造成了對“浮力”相關概念的一知半解.因此，教師可以借助問題解決物理探究實驗的方式，使學生在教師的引導下完成對概念的分析，進而完成對學生所形成的不明確、不清楚的物理潛概念進行糾正.

實驗前需要教師為學生準備彈簧測力計、水、水盆以及塑料袋等物品.具體的實驗實施過程為：首先，引導學生將水裝入塑料袋內，并使用彈簧測力計測出裝有水的塑料袋重力；接著，將水裝入水盆中，將裝有水的塑料袋懸掛于彈簧測力計下并慢慢將其浸入水中，對彈簧測力計的讀數進行觀察.學生通過觀察后能夠發現彈簧測力計的示數隨著塑料袋浸入水中的體積逐漸減小，當塑料袋中的水與水盆中的水相平時，彈簧測力計的示數顯示為0.該問題借助探究實驗的方式帶領學生完成了“阿基米德原理”的分析.學生在探究過程中將塑料袋慢慢浸入至水中時，能夠通過不斷變小的彈簧測力計示數明白浮力與重力的合力不斷變小，而在不會發生變化的物體的重力大小下，導致浮力出現增加的情況.學生通過實驗還能夠明白塑料袋浸入水盆中體積增大時，浮力的大小也會增大，學生在這個過程中能夠明白浮力的大小與物體排開水的體積大小具有正相關關系.

總之，教師在糾正學生形成的物理錯誤潛概念時，可以借助問題解決模式引導學生完成物理實驗，使學生在動手操作與探究的過程中明白物理概念的原理，進而形成正確的物理概念.

4 結語

總而言之，在學生頭腦中由以往生活經驗所形成的錯誤物理潛概念具有廣闊性、頑固性及反復性等特點.因此，需要教師在開展教學活動時重視學生這一學習主體，對學生形成的物理錯誤潛概念進行充分了解，借助探究性物理實驗教學的方式激發學生的物理課程學習興趣，引領學生走出物理潛概念誤區，使學生腦海中形成科學正確的物理知識概念.

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