物理前概念的成因分析及教學(xué)對策

1、物理前概念的成因分析及教學(xué)對策 浙江永嘉縣上塘中學(xué) 325100 徐海堅(jiān)摘要：本文首先提出“前概念”的概念及危害性，而后詳細(xì)介紹其心理成因：先入為主的日常生活經(jīng)驗(yàn)、知識的負(fù)遷移、舊有概念的局限、由語詞帶來的曲解、進(jìn)行不當(dāng)?shù)念惐?。然后再提出解決辦法：在教學(xué)反思中實(shí)現(xiàn)前概念的解構(gòu)、在教學(xué)實(shí)踐中實(shí)現(xiàn)前概念的解構(gòu)、在教學(xué)總結(jié)和理性思考中實(shí)現(xiàn)前概念的解構(gòu)、在師生對話中實(shí)現(xiàn)前概念的解構(gòu)。關(guān)鍵詞：前概念、心理成因、教學(xué)策略、解構(gòu)在教授新的科學(xué)概念之前，常常會遇到這種情況:學(xué)生在接受正規(guī)授課之前，其實(shí)已經(jīng)形成了對該概念的一些想法，這些想法是學(xué)生用來認(rèn)識周邊世界、理解日?，F(xiàn)象的策略，有時和科學(xué)概念并無沖突，但很

2、多時候并不相容。當(dāng)代著名認(rèn)知心理學(xué)派代表人物之一的奧蘇貝爾在他的意義接受學(xué)習(xí)說中稱之為“前概念”或“相異構(gòu)想”。這些“前概念”在學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)中先入為主而且根深蒂固，它們和科學(xué)概念沖突、矛盾，因此必然會成為科學(xué)概念學(xué)習(xí)的障礙，還可能形成新的錯誤認(rèn)知、錯誤概念。再者，即使是重新建立起來的科學(xué)概念，但由于時間的推移，新的刺激逐漸淡化以及社會生活中錯誤概念的反反復(fù)復(fù)地沖擊和誘導(dǎo)，學(xué)生中原有的錯誤“前概念”又會死灰復(fù)燃，潛移默化地占據(jù)掉科學(xué)概念的位置。前概念，建構(gòu)主義認(rèn)知心理學(xué)又形象地稱之為日常概念，它是個體在沒有接受正式的科學(xué)概念教育之前，對日常生活中所感知的現(xiàn)象，通過長期的經(jīng)驗(yàn)積累與辨別式學(xué)習(xí)而形成

3、的對事物的非本質(zhì)的認(rèn)識。例如，物體的自然狀態(tài)是靜止的，只有在力的作用下，物體才能運(yùn)動，并且運(yùn)動快慢與力的大小有關(guān);落體的快慢與物體的重量有關(guān)，物體越重，下落得越快;冬天，室外鐵塊比木塊的溫度低等。建構(gòu)主義者認(rèn)為，學(xué)生不是空著腦袋進(jìn)入教室的，因?yàn)閭€體從出生就開始了探索環(huán)境、順應(yīng)環(huán)境的活動，在這種活動中，對事物形成了豐富的經(jīng)驗(yàn)，并建構(gòu)了個體特定的認(rèn)知圖式。即使有些問題他們從沒有觸及過，還沒有現(xiàn)成的可以借鑒的經(jīng)驗(yàn)，但是一旦新問題出現(xiàn)在他們面前時，個體往往可以基于過去的經(jīng)驗(yàn)，依據(jù)他們的認(rèn)知能力，對新問題給以解釋或提出假設(shè)，即建構(gòu)起新的認(rèn)知圖式。故而，在物理學(xué)習(xí)中學(xué)生頭腦中的前概念是必然存在的。前概念的

4、存在，使得學(xué)生難以用科學(xué)的眼光去看問題、循科學(xué)的思維去想問題，成了學(xué)生學(xué)習(xí)相關(guān)知識的重大障礙，造成物理教學(xué)的低效率。研究前概念的目的和意義就在于發(fā)現(xiàn)學(xué)生形成各種前概念的原因，明確學(xué)生學(xué)習(xí)相關(guān)知識所存在的困難，尋求提高教學(xué)效率的策略。一、前概念的心理成因分析1、先入為主的日常生活經(jīng)驗(yàn)學(xué)生在日常生活中，已從大量的物理現(xiàn)象中獲得了不少物理方面的感性知識，積累了許多生活經(jīng)驗(yàn)，但這些憑直觀感覺學(xué)習(xí)到的東西不一定都是正確的。例如，鐵比木頭重;水溫只要達(dá)到100就可沸騰;車不拉不走，即力是維持運(yùn)動的原因。2、知識的負(fù)遷移數(shù)學(xué)知識是學(xué)習(xí)和研究物理學(xué)的重要工具，能否恰當(dāng)運(yùn)用數(shù)學(xué)工具解決物理問題也是衡量學(xué)生能力高

5、低的重要方面。但物理學(xué)不同于數(shù)學(xué)，物理學(xué)更重要的是物理事實(shí)、物理本質(zhì)和物理關(guān)系。學(xué)生由于從小就接受數(shù)學(xué)教育，在思考物理問題時常常有“數(shù)學(xué)慣性，以數(shù)學(xué)關(guān)系來理解物理概念。3、舊有概念的局限任何一個物理概念都是其內(nèi)涵和外延的統(tǒng)一因此，讓學(xué)生掌握物理概念，一方面指的是要理解物理概念的內(nèi)涵，同時也要明確其外延。所謂外延，即該概念適用的范圍和條件。實(shí)踐告訴我們，使學(xué)生明確物理概念的外延是深化對物理概念的理解、正確運(yùn)用物理概念解決實(shí)際問題的關(guān)鍵。例如，對初中學(xué)習(xí)過的歐姆定律1=U/ R學(xué)生印象深刻，使用時可謂得心應(yīng)手。然而由于初中階段沒有強(qiáng)調(diào)它僅適用于純電阻電路的條件，因此高中生在解決諸如高壓輸電、電動機(jī)

6、工作等非純電阻電路的物理問題時，也信手應(yīng)用歐姆定律。4、由語詞帶來的曲解概念是用一定的語詞來記載和標(biāo)志的，借助語詞可以對感性材料進(jìn)行抽象與概括，揭露事物的本質(zhì)屬性和共同特征。物理教學(xué)中的概念(這里把物理教學(xué)中的概念、定理、定律等統(tǒng)稱為物理概念)通過語詞說明和定義，使直觀材料的特征更鮮明、更突出，還可以彌補(bǔ)直觀材料的不足，揭示事物之間的內(nèi)部聯(lián)系。但實(shí)踐告訴我們，學(xué)生常用在生活中形成的對語詞的理解來理解物理概念，并由此產(chǎn)生對物理概念的曲解。例如，“加”，就是總體上數(shù)量在變大，因而認(rèn)為“加速度”，就是描述“物體增加的速度”，;在勻速直線運(yùn)動中，“勻速”，指的就是“速度保持不變”，因而對勻速圓周運(yùn)動中

7、的“勻速”也理解為“速度保持不變”。5、進(jìn)行不當(dāng)?shù)念惐阮惐仁峭评淼囊环N重要方式，是人們認(rèn)識新事物或做出新發(fā)現(xiàn)的重要思維形式。但類比的結(jié)果是否正確，還需要經(jīng)過實(shí)踐檢驗(yàn)。學(xué)生在學(xué)習(xí)一些物理概念時，運(yùn)用類比思維可得到很大幫助，但有時用其它概念來類比推理一些物理概念時，會導(dǎo)致錯誤的結(jié)論。例如，汽車的速度就是汽車本身的移動速度，因此，由電荷定向移動而形成的電流的傳導(dǎo)速度就是電荷定向移動的速度;用導(dǎo)線將干電池的兩極連接起來，導(dǎo)線中就有電流，那么，用導(dǎo)線將磁鐵的兩極連接起來，導(dǎo)線中也會有電流產(chǎn)生。二、消除前概念的教學(xué)策略破除學(xué)生頭腦中的前科學(xué)概念不是一件輕而易舉的事情，它的發(fā)生過程是相當(dāng)緩慢的，克服舊圖式，

8、用新的圖式取代舊圖式是非常艱難的過程。除非用舊圖式不能解問題，學(xué)生才會在頭腦中發(fā)生認(rèn)知沖突，才會建立新圖式。為了消除學(xué)生原有的前概念對學(xué)習(xí)過程產(chǎn)生的影響，同時盡量減少新的前概念的形成，以問題為主線、實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的討論式教學(xué)模式不把“問題解決”作為終極目標(biāo)而是注意到教學(xué)過程的每一個環(huán)節(jié)都可能產(chǎn)生新的問題，比如在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，少數(shù)學(xué)生提出一些“奇思怪想”或產(chǎn)生一些標(biāo)新立異的做法等等;認(rèn)識到問題的解決只是一次認(rèn)知目標(biāo)的達(dá)成是在一次親歷的情感體驗(yàn)中形成了獲取知識的能力;問題的解決將會對更多的新問題進(jìn)行思考萌發(fā)更強(qiáng)烈的求知欲望，它是一個螺旋上升的過程。1、在教學(xué)反思中實(shí)現(xiàn)前概念的解構(gòu)教學(xué)前概念是師生在長期的

9、教學(xué)活動和生活實(shí)踐中無形地形成的，它對于教學(xué)的影響往往也是潛在的，因而不易為人們所覺察。解構(gòu)前概念，首先是師生要意識到自己的頭腦中存在著關(guān)于教學(xué)的前概念，并讓它清晰地浮現(xiàn)于自己的意識之中，進(jìn)而對其作出全面的了解、審視和判斷，弄清頭腦中的前概念究竟是什么。這所有的一切都需要通過教學(xué)的反思來實(shí)現(xiàn)。教學(xué)的反思，首先是教師要提高自我覺察的敏感性，可以經(jīng)常以敘事研究(讓教師敘說自己日常教育生活中的教育事件，比較詳細(xì)地介紹事件的發(fā)生與解決的整個過程，“深描”一些有意義的具體細(xì)節(jié)和情境，回顧、分析與評價(jià)自己的心路歷程)等方法對教學(xué)進(jìn)行反思。其次是教師要求并指導(dǎo)學(xué)生對自己的學(xué)習(xí)經(jīng)常進(jìn)行反思。2、在教學(xué)實(shí)踐中實(shí)

10、現(xiàn)前概念的解構(gòu)師生對于教學(xué)的前概念是否正確呢?僅憑學(xué)理的推演是不夠的。教學(xué)的反思的確非常重要，但是我們知道，反思有可能把本來是錯誤的反思成正確的，也有可能把本來是正確的反思成錯誤的，這難以保證反思的合理性。實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)。前概念的正確、科學(xué)與否，教學(xué)反思的合理與否，都有賴于教學(xué)實(shí)踐的檢驗(yàn)。解構(gòu)和重建前概念，需要師生在通過反思并對前概念予以澄清的基礎(chǔ)上，在教學(xué)實(shí)踐中對新的信息進(jìn)行意義判斷，作出明確選擇，進(jìn)而使被選擇的信息與原有的思維方式、認(rèn)知結(jié)構(gòu)和基本看法相互作用，從而使原有的思維方式、認(rèn)知結(jié)構(gòu)和基本看法更加充實(shí)、完善或發(fā)生根本改變。例如:40W和60W燈泡串聯(lián)在220伏的照明電路中，

11、誰更亮?學(xué)生最容易根據(jù)自己的感覺認(rèn)為60W的比40W的燈泡更亮。只有通過實(shí)驗(yàn)，并進(jìn)行分析，才能真正地使學(xué)生認(rèn)識到自己感覺的錯誤，消除錯誤的前概念。否則任何講授都是蒼白無力的。由于學(xué)生思維帶有一定片面性和表面性，他們往往以物體外部的非本質(zhì)屬性作為依據(jù)，形成錯誤認(rèn)識。如有的學(xué)生認(rèn)為馬拉車前進(jìn)是馬拉車的力大于車?yán)R的力，從而對牛頓第三定律產(chǎn)生懷疑。教學(xué)中針對這個問題設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn):選用2個滑塊，2個輕質(zhì)彈簧秤。在平面上，使一個彈簧秤兩端分別固定在兩個滑塊上，用另一個彈簧秤拉動連在一起的木塊，去演示使一物體前進(jìn)時，另一物體同時前進(jìn)，通過彈簧秤顯示兩個物體間的相互作用力。這樣就排除了學(xué)生原來形成的錯誤。3、在

12、教學(xué)總結(jié)和理性思考中實(shí)現(xiàn)前概念的解構(gòu)教師在教學(xué)實(shí)踐中所形成的教學(xué)思維方式、認(rèn)知結(jié)構(gòu)和基本看法，往往是零星而不成系統(tǒng)的，如果對此不作整理和處置，其結(jié)果是對于教學(xué)的認(rèn)識還是只能停留在經(jīng)驗(yàn)的層面，而不能形成系統(tǒng)的看法和認(rèn)識。由此看來，教學(xué)實(shí)踐活動并不能自動重建概念，教學(xué)概念的重建離不開教師對教學(xué)的不斷總結(jié)和理性思考。在教學(xué)總結(jié)和理性思考中重建概念，一是需要教師不斷地吸取新的教育理念和最新的學(xué)科研究成果，比較全面地掌握對教學(xué)問題的不同研究方法和基本看法，并把自己以前對教學(xué)問題的思維方式和基本看法與此相對照;二是需要教師堅(jiān)持把在教學(xué)中獲得的體驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)及時地記錄下來，并在經(jīng)歷了一段教學(xué)實(shí)踐后，把獲得的體驗(yàn)

13、和經(jīng)驗(yàn)匯總起來，在一定的理論指導(dǎo)下進(jìn)行系統(tǒng)的分析、深入的思考和認(rèn)真的提煉，從而把經(jīng)驗(yàn)上升為理論。4、在師生對話中實(shí)現(xiàn)前概念的解構(gòu)教學(xué)活動是教師與學(xué)生的雙邊活動。從社會學(xué)的角度講，教學(xué)過程的本質(zhì)是師生的交往。而師生交往的主要形式是教學(xué)對話。解決教師與學(xué)生觀念、認(rèn)識和行為方式的協(xié)調(diào)問題，關(guān)鍵是師生之間長期的對話。在教學(xué)中師生的對話，首要是建立平等的師生關(guān)系，在這方面，教師負(fù)有主要的責(zé)任。其次是教師和學(xué)生相互了解對方關(guān)于教學(xué)的前概念。再次是理解對方關(guān)于教學(xué)的前概念，并找出師生的分歧所在。最后是通過對話進(jìn)行溝通，擴(kuò)大共識，縮小分歧，最終達(dá)到協(xié)調(diào)一致，重建起為教師和學(xué)生都認(rèn)可的關(guān)于教學(xué)的新的思維方式和基

14、本看法。如，講述波的概念時，有的學(xué)生總認(rèn)為媒質(zhì)質(zhì)點(diǎn)隨波遷移，教師可以這樣引導(dǎo):“聲音是靠空氣這種媒質(zhì)來傳播的，媒質(zhì)的質(zhì)點(diǎn)可以看作是氣體分子，如果媒質(zhì)質(zhì)點(diǎn)隨波遷移的話，那么高音喇叭將變成了什么？”“鼓風(fēng)機(jī)!”學(xué)生高聲喊道?！澳敲?，作廣播體操時，誰感到校園高音喇叭讓我們耳邊狂風(fēng)大作了?”不等這句話說完，教室內(nèi)早已哄堂大笑了。再如，講述熱運(yùn)動的動能時，一些學(xué)生總愛和機(jī)械運(yùn)動的動能混為一談，這樣機(jī)械運(yùn)動的動能就成了學(xué)生學(xué)習(xí)熱運(yùn)動的前概念，為了區(qū)別熱運(yùn)動的特點(diǎn)“無規(guī)則”和機(jī)械運(yùn)動的特點(diǎn)“大量分子朝確定方向”。我們還可以引導(dǎo)學(xué)生想一下高速飛行的飛行員，它機(jī)械運(yùn)動的動能很大，如果兩者是一碼事的話，按照溫度是

15、熱運(yùn)動平均動能大小的標(biāo)志，飛行員將會怎么樣?“發(fā)高燒!，多數(shù)學(xué)生笑著回答說?！翱赡鼙粺?”還有的低聲說。他們自己很快就會明白其中的道理，這也是歸納出與事實(shí)相悖的結(jié)論，從而使學(xué)生在愉快中糾正了前概念的錯誤之處。物理概念學(xué)習(xí)是整個物理學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)和核心，而錯誤的物理前概念是物理科學(xué)概念學(xué)習(xí)的絆腳石，如果沒有有效地進(jìn)行轉(zhuǎn)變，科學(xué)物理概念的學(xué)習(xí)最多只能是死記硬背，只記術(shù)語，不解其義，將使學(xué)生感到物理越來越難學(xué)而失去對物理學(xué)習(xí)的興趣。因此糾正錯誤的前概念是有效進(jìn)行科學(xué)概念教學(xué)的前提。 由于前概念的根深蒂固性，我們不要期望通過粉筆和說教的簡單方式就可使學(xué)生把前概念轉(zhuǎn)換成科學(xué)概念，也不要抱有經(jīng)過一兩次糾正就可以使前概念銷聲匿跡的幻想。前概