在理性思維過(guò)程中克服物理前概念的干擾

　　物理概念是中學(xué)物理知識(shí)體系的基礎(chǔ)，物理概念的教學(xué)效果如何，直接關(guān)系到學(xué)生對(duì)于物理知識(shí)的認(rèn)知程度，進(jìn)而影響到學(xué)生整體知識(shí)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建與拓展。因此，物理概念教學(xué)是中學(xué)物理教學(xué)的核心。在物理概念教學(xué)中，有諸多因素影響物理概念教學(xué)的效果，前概念就是一個(gè)重要的影響因素。
　　什么是前概念？學(xué)生在正式接受物理教育之前，對(duì)日常生活中所感知的物理現(xiàn)象，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的日積月累與辨別學(xué)習(xí)形成了對(duì)物理現(xiàn)象非本質(zhì)的認(rèn)識(shí)，形成了物理前概念[1]。比如拔河比賽中獲勝一方用的力氣大，質(zhì)量大的物體下落快等。由于物理前概念是在長(zhǎng)期的觀察與思考的基礎(chǔ)上自發(fā)形成的，是沒(méi)有經(jīng)過(guò)嚴(yán)密的科學(xué)分析與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的片面的、表象的、甚至是錯(cuò)誤的生活經(jīng)驗(yàn)，因此具有直觀性、頑固性、干擾性等特點(diǎn)。如何克服前概念的干擾，一直困擾著千千萬(wàn)萬(wàn)個(gè)物理教師，也困擾著一屆又一屆莘莘學(xué)子。
　　在中學(xué)物理概念教學(xué)中，要有效克服前概念的干擾，要經(jīng)過(guò)理性的科學(xué)分析、理性的思辨，甚至要經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證才能獲得對(duì)物理概念的準(zhǔn)確、深刻的認(rèn)識(shí)。因此，教學(xué)的理性思維過(guò)程顯得異常重要。
　　教學(xué)的理性思維一般要經(jīng)歷下列前后相承的思想過(guò)程：懸置、理解、質(zhì)疑、批判、重構(gòu)等。懸置是指將主體原來(lái)信以為真的東西暫時(shí)擱置起來(lái)，將原本熟悉的東西陌生化，以便能夠?qū)ζ溥M(jìn)行深入的思考，從而走出原有理解的陷阱；理解則是進(jìn)一步分析、解釋的過(guò)程，就是對(duì)所懸置東西的解析與還原，通過(guò)理解的過(guò)程，師生克服了“日用而不知”的生存狀態(tài)，從種種教學(xué)習(xí)俗、慣例中解脫出來(lái)，開始對(duì)日常教學(xué)觀念或行為的思考；質(zhì)疑則是理解的進(jìn)一步深化，旨在檢驗(yàn)通過(guò)理解所發(fā)現(xiàn)的日常教學(xué)觀念的合理性；批判作為一種合理化的環(huán)節(jié)，則是對(duì)質(zhì)疑所呈現(xiàn)的原理進(jìn)行的邏輯的或價(jià)值的批評(píng)與分析；最后，在批判的基礎(chǔ)上，結(jié)合教學(xué)內(nèi)外環(huán)境的變化，對(duì)教學(xué)觀念進(jìn)行重新闡述、設(shè)計(jì)或重構(gòu)，從而使得新的教學(xué)建立在比較充分的理性思考的基礎(chǔ)上。至此，一個(gè)完整的教學(xué)理性化思維過(guò)程完成了[2]。
　　在物理概念的教學(xué)中，如何進(jìn)行理性化思維去克服前概念的干擾？首先確定前概念是如何干擾新概念學(xué)習(xí)的。排除前概念的先入為主的思維定勢(shì)，可把前概念樹為批判的靶心，在對(duì)前概念分析、批判的過(guò)程中逐步修正前概念，剔除對(duì)前概念不正確的認(rèn)識(shí)，找尋出前概念不當(dāng)或錯(cuò)誤之處。在此基礎(chǔ)上，經(jīng)由懸置、理解、質(zhì)疑、批判、重構(gòu)等過(guò)程建構(gòu)對(duì)新的物理概念的理解。
　　在學(xué)習(xí)“勻速圓周運(yùn)動(dòng)向心加速度”概念的過(guò)程中，筆者試圖通過(guò)上述理性化思維過(guò)程去克服前概念的干擾。
　　加速度是形成與理解勻速圓周運(yùn)動(dòng)向心加速度的前概念，首先檢查學(xué)生是否對(duì)加速度的理解存在前概念的認(rèn)識(shí)問(wèn)題。筆者通過(guò)課前導(dǎo)學(xué)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)：學(xué)生認(rèn)為，加速度是速度大小的變化率；加速度的方向在加速情況下與速度同向，在減速情況下與速度反向。究其原因，學(xué)生的練習(xí)大多是單方向的直線運(yùn)動(dòng)，很少有往復(fù)或曲線運(yùn)動(dòng)情況，因此把速度變化量理解為速度大小的變化量，加速度的方向與速度在同一直線上。這樣勢(shì)必影響學(xué)生對(duì)勻速圓周運(yùn)動(dòng)向心加速度概念的形成與理解：勻速圓周運(yùn)動(dòng)的線速度大小不變，向心加速度指向圓心，與線速度垂直。
　　先懸置“勻速圓周運(yùn)動(dòng)的加速度”概念，準(zhǔn)確理解加速度定義及其物理意義，再通過(guò)較全面的變式重新理解加速度。對(duì)其概念的理解要深刻、到位：加速度表示速度的變化率，既可以是速度大小的變化率，也可以是速度方向的變化率，還可以是速度的大小與方向同時(shí)變化的變化率；加速度的方向可與速度在一條直線上，也可與速度方向不在一條直線上。加速度是由速度變化量與時(shí)間兩者定義的。
　　在深刻理解加速度的基礎(chǔ)上，逐步理解勻速圓周運(yùn)動(dòng)向心加速度。勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心加速度可從兩個(gè)方面著手理解：一是從理論推導(dǎo)上，得出勻速圓周運(yùn)動(dòng)向心加速度的表達(dá)式，從推導(dǎo)過(guò)程可知：兩個(gè)矢量大小相等，其矢量差可以不為零，當(dāng)兩個(gè)矢量的夾角趨近于零時(shí)，矢量差的方向垂直于矢量，即加速度方向垂直于速度方向。二是從向心力角度，由牛頓第二定律知向心加速度與向心力同向，向心加速度的大小可通過(guò)向心力的演示實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證，從而定性了解向心加速度的大小與線速度、半徑的關(guān)系。
　　師生共同探究對(duì)勻速圓周運(yùn)動(dòng)向心加速度的理解是否有偏頗、不當(dāng)之處，需要審慎地質(zhì)疑。在理解新概念時(shí)搞清楚：是否還有其他前概念的干擾？我們所用的分析研究的方法是否得當(dāng)？比如，用理論推導(dǎo)法是否能使學(xué)生便于理解？是否可以用實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證我們對(duì)勻速圓周運(yùn)動(dòng)向心加速度的理解？如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)才能既容易操作又便于理解勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心加速度？
　　在質(zhì)疑的思維過(guò)程中，我們提出了許多兩難的問(wèn)題需要進(jìn)一步去分析與批評(píng)，找出最佳的問(wèn)題解決方案，有的不一定能確定出解決問(wèn)題的最佳方案。比如，理論推導(dǎo)勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心加速度，不同版本的教材認(rèn)識(shí)不一樣，有的主張推導(dǎo)，而有的不主張推導(dǎo)。這要看學(xué)生的實(shí)際情況而定，對(duì)基礎(chǔ)好、領(lǐng)會(huì)能力強(qiáng)的學(xué)生，還是推導(dǎo)好。
　　對(duì)勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心加速度的理解，在剛學(xué)習(xí)的時(shí)候或許會(huì)感到不太深刻，甚至有些凌亂，我們須對(duì)其重新建構(gòu)新的理解。可從兩個(gè)方向，一是從其上位概念加速度了解其概念的來(lái)龍去脈，它是從加速度概念生發(fā)而來(lái)，與加速度的聯(lián)系與區(qū)別有哪些？二是與其同位、容易混淆的變速圓周運(yùn)動(dòng)的向心加速度的區(qū)別與聯(lián)系又有哪些？通過(guò)較全面的各種變式的對(duì)比、辨別、分類、重組，重新建構(gòu)對(duì)勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心加速度的理解。
　　理性思維在物理概念教學(xué)中起著舉足輕重的作用，物理概念教學(xué)如果失去了理性思維，也就失去了賴以存在的根基。其縝密而又前后相承的懸置、理解、質(zhì)疑、批判、重構(gòu)等五個(gè)思維過(guò)程可有效克服前概念對(duì)物理概念學(xué)習(xí)的干擾，促進(jìn)學(xué)生建構(gòu)與理解科學(xué)概念，為學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)物理規(guī)律打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
　　參考文獻(xiàn)
　　[1] 鄭淳，郭定和.高中物理概念教學(xué)有效性的若干影響因素分析.中學(xué)物理，2009（11）.
　　[2] 石中英.教育哲學(xué).北京：北京師范大學(xué)出版社，2007.
　　（見(jiàn)習(xí)編輯郭振玲）