物理前概念的成因分析及教學對策

1、物理前概念的成因分析及教學對策 浙江永嘉縣上塘中學 325100 徐海堅摘要：本文首先提出“前概念”的概念及危害性，而后詳細介紹其心理成因：先入為主的日常生活經驗、知識的負遷移、舊有概念的局限、由語詞帶來的曲解、進行不當的類比。然后再提出解決辦法：在教學反思中實現前概念的解構、在教學實踐中實現前概念的解構、在教學總結和理性思考中實現前概念的解構、在師生對話中實現前概念的解構。關鍵詞：前概念、心理成因、教學策略、解構在教授新的科學概念之前，常常會遇到這種情況:學生在接受正規(guī)授課之前，其實已經形成了對該概念的一些想法，這些想法是學生用來認識周邊世界、理解日?，F象的策略，有時和科學概念并無沖突，但很

2、多時候并不相容。當代著名認知心理學派代表人物之一的奧蘇貝爾在他的意義接受學習說中稱之為“前概念”或“相異構想”。這些“前概念”在學生認知結構中先入為主而且根深蒂固，它們和科學概念沖突、矛盾，因此必然會成為科學概念學習的障礙，還可能形成新的錯誤認知、錯誤概念。再者，即使是重新建立起來的科學概念，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復地沖擊和誘導，學生中原有的錯誤“前概念”又會死灰復燃，潛移默化地占據掉科學概念的位置。前概念，建構主義認知心理學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概念教育之前，對日常生活中所感知的現象，通過長期的經驗積累與辨別式學習而形成

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

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

5、低的重要方面。但物理學不同于數學，物理學更重要的是物理事實、物理本質和物理關系。學生由于從小就接受數學教育，在思考物理問題時常常有“數學慣性，以數學關系來理解物理概念。3、舊有概念的局限任何一個物理概念都是其內涵和外延的統(tǒng)一因此，讓學生掌握物理概念，一方面指的是要理解物理概念的內涵，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。實踐告訴我們，使學生明確物理概念的外延是深化對物理概念的理解、正確運用物理概念解決實際問題的關鍵。例如，對初中學習過的歐姆定律1=U/ R學生印象深刻，使用時可謂得心應手。然而由于初中階段沒有強調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

6、工作等非純電阻電路的物理問題時，也信手應用歐姆定律。4、由語詞帶來的曲解概念是用一定的語詞來記載和標志的，借助語詞可以對感性材料進行抽象與概括，揭露事物的本質屬性和共同特征。物理教學中的概念(這里把物理教學中的概念、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，還可以彌補直觀材料的不足，揭示事物之間的內部聯(lián)系。但實踐告訴我們，學生常用在生活中形成的對語詞的理解來理解物理概念，并由此產生對物理概念的曲解。例如，“加”，就是總體上數量在變大，因而認為“加速度”，就是描述“物體增加的速度”，;在勻速直線運動中，“勻速”，指的就是“速度保持不變”，因而對勻速圓周運動中

7、的“勻速”也理解為“速度保持不變”。5、進行不當的類比類比是推理的一種重要方式，是人們認識新事物或做出新發(fā)現的重要思維形式。但類比的結果是否正確，還需要經過實踐檢驗。學生在學習一些物理概念時，運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，會導致錯誤的結論。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速度就是電荷定向移動的速度;用導線將干電池的兩極連接起來，導線中就有電流，那么，用導線將磁鐵的兩極連接起來，導線中也會有電流產生。二、消除前概念的教學策略破除學生頭腦中的前科學概念不是一件輕而易舉的事情，它的發(fā)生過程是相當緩慢的，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，學生才會在頭腦中發(fā)生認知沖突，才會建立新圖式。為了消除學生原有的前概念對學習過程產生的影響，同時盡量減少新的前概念的形成，以問題為主線、實驗為基礎的討論式教學模式不把“問題解決”作為終極目標而是注意到教學過程的每一個環(huán)節(jié)都可能產生新的問題，比如在實驗教學中，少數學生提出一些“奇思怪想”或產生一些標新立異的做法等等;認識到問題的解決只是一次認知目標的達成是在一次親歷的情感體驗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行思考萌發(fā)更強烈的求知欲望，它是一個螺旋上升的過程。1、在教學反思中實現前概念的解構教學前概念是師生在長期的

9、教學活動和生活實踐中無形地形成的，它對于教學的影響往往也是潛在的，因而不易為人們所覺察。解構前概念，首先是師生要意識到自己的頭腦中存在著關于教學的前概念，并讓它清晰地浮現于自己的意識之中，進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的反思來實現。教學的反思，首先是教師要提高自我覺察的敏感性，可以經常以敘事研究(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節(jié)和情境，回顧、分析與評價自己的心路歷程)等方法對教學進行反思。其次是教師要求并指導學生對自己的學習經常進行反思。2、在教學實踐中實

10、現前概念的解構師生對于教學的前概念是否正確呢?僅憑學理的推演是不夠的。教學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。實踐是檢驗真理的唯一標準。前概念的正確、科學與否，教學反思的合理與否，都有賴于教學實踐的檢驗。解構和重建前概念，需要師生在通過反思并對前概念予以澄清的基礎上，在教學實踐中對新的信息進行意義判斷，作出明確選擇，進而使被選擇的信息與原有的思維方式、認知結構和基本看法相互作用，從而使原有的思維方式、認知結構和基本看法更加充實、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?學生最容易根據自己的感覺認為60W的比40W的燈泡更亮。只有通過實驗，并進行分析，才能真正地使學生認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屬性作為依據，形成錯誤認識。如有的學生認為馬拉車前進是馬拉車的力大于車拉馬的力，從而對牛頓第三定律產生懷疑。教學中針對這個問題設計實驗:選用2個滑塊，2個輕質彈簧秤。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時，另一物體同時前進，通過彈簧秤顯示兩個物體間的相互作用力。這樣就排除了學生原來形成的錯誤。3、在

12、教學總結和理性思考中實現前概念的解構教師在教學實踐中所形成的教學思維方式、認知結構和基本看法，往往是零星而不成系統(tǒng)的，如果對此不作整理和處置，其結果是對于教學的認識還是只能停留在經驗的層面，而不能形成系統(tǒng)的看法和認識。由此看來，教學實踐活動并不能自動重建概念，教學概念的重建離不開教師對教學的不斷總結和理性思考。在教學總結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科研究成果，比較全面地掌握對教學問題的不同研究方法和基本看法，并把自己以前對教學問題的思維方式和基本看法與此相對照;二是需要教師堅持把在教學中獲得的體驗和經驗及時地記錄下來，并在經歷了一段教學實踐后，把獲得的體驗

13、和經驗匯總起來，在一定的理論指導下進行系統(tǒng)的分析、深入的思考和認真的提煉，從而把經驗上升為理論。4、在師生對話中實現前概念的解構教學活動是教師與學生的雙邊活動。從社會學的角度講，教學過程的本質是師生的交往。而師生交往的主要形式是教學對話。解決教師與學生觀念、認識和行為方式的協(xié)調問題，關鍵是師生之間長期的對話。在教學中師生的對話，首要是建立平等的師生關系，在這方面，教師負有主要的責任。其次是教師和學生相互了解對方關于教學的前概念。再次是理解對方關于教學的前概念，并找出師生的分歧所在。最后是通過對話進行溝通，擴大共識，縮小分歧，最終達到協(xié)調一致，重建起為教師和學生都認可的關于教學的新的思維方式和基

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

15、熱運動平均動能大小的標志，飛行員將會怎么樣?“發(fā)高燒!，多數學生笑著回答說?！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相悖的結論，從而使學生在愉快中糾正了前概念的錯誤之處。物理概念學習是整個物理學習的基礎和核心，而錯誤的物理前概念是物理科學概念學習的絆腳石，如果沒有有效地進行轉變，科學物理概念的學習最多只能是死記硬背，只記術語，不解其義，將使學生感到物理越來越難學而失去對物理學習的興趣。因此糾正錯誤的前概念是有效進行科學概念教學的前提。 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生把前概念轉換成科學概念，也不要抱有經過一兩次糾正就可以使前概念銷聲匿跡的幻想。前概