克服原圖式影響 提高物理教學(xué)效率

初中生學(xué)習(xí)物理處于啟蒙階段，但對(duì)于在日常生活中產(chǎn)生的物理學(xué)方面的經(jīng)驗(yàn)性的認(rèn)識(shí)卻有一定的歷史，這些認(rèn)識(shí)有些是正確的，有些是不正確的。如何在教學(xué)中改變初中學(xué)生非科學(xué)性的認(rèn)識(shí)，形成正確的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，提高教學(xué)效率，是每一個(gè)物理教育工作者必須正視的重要課題。

學(xué)生在接受正確的物理知識(shí)之前，已有了對(duì)自然和技術(shù)現(xiàn)象的理解，有些是科學(xué)的，有些是非科學(xué)的，有些甚至是與科學(xué)相悖的。這些非科學(xué)的直覺描述、模型和觀念在教學(xué)中都表現(xiàn)得格外頑固，與正規(guī)的教學(xué)相抗?fàn)?，甚至排斥，這些在學(xué)生原有經(jīng)驗(yàn)中已經(jīng)有了較長(zhǎng)發(fā)展史的并形成系統(tǒng)的但非科學(xué)的觀念，我們稱之為前科學(xué)概念也即前圖式。現(xiàn)代認(rèn)知心理學(xué)派認(rèn)為學(xué)習(xí)就是認(rèn)知結(jié)構(gòu)的同化和順應(yīng)過(guò)程，即每個(gè)學(xué)習(xí)者的認(rèn)知世界都以一個(gè)遺傳性的圖式為基礎(chǔ)，如能對(duì)遇到的事物（或知識(shí)）加以同化，就能夠豐富原有的圖式，引起圖式量的變化，在同化過(guò)程中如果順利就保持平衡，如果不順利就要調(diào)整，改變?cè)械膱D式或建立新圖式以求新的平衡，這個(gè)過(guò)程叫順應(yīng)，它將使圖式發(fā)生質(zhì)的變化，因此以遺傳圖式為出發(fā)點(diǎn)，利用同化、順應(yīng)來(lái)達(dá)到平衡，這就是學(xué)習(xí)的實(shí)質(zhì)。這個(gè)過(guò)程可以用下圖表示：

如何對(duì)前圖式進(jìn)行同化和順應(yīng)，從而建立一個(gè)新的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，已經(jīng)成為我們教學(xué)中應(yīng)重視的一個(gè)重要問(wèn)題。筆者認(rèn)為可以從以下三方面進(jìn)行：

一、根據(jù)長(zhǎng)期的教學(xué)實(shí)踐，充分掌握學(xué)生在日常生活經(jīng)驗(yàn)中形成的非科學(xué)的前圖式，用不同的方法使學(xué)生逐步順應(yīng)，形成新的認(rèn)知結(jié)構(gòu)。

例1、如圖1所示，問(wèn)：當(dāng)燒杯中的水沸騰時(shí)，試管中的水會(huì)沸騰嗎？會(huì)沸騰是學(xué)生中較普遍的答案。分析造成這種錯(cuò)誤的原因：初中生的認(rèn)識(shí)大都從直觀形象出發(fā)而對(duì)本質(zhì)的認(rèn)識(shí)較欠缺，如本題中學(xué)生的前圖式就是：水（液體）只要達(dá)到沸點(diǎn)就會(huì)沸騰了。而正確的應(yīng)是水（液體）達(dá)到沸點(diǎn)后還應(yīng)繼續(xù)加熱（提供汽化熱）才能沸騰，對(duì)于這一點(diǎn)掌握了以后，教師應(yīng)先入為主，在進(jìn)行沸騰這一概念教學(xué)時(shí)深化，從表面現(xiàn)象深入到本質(zhì)，從而打破學(xué)生的原有圖式，建立新的圖式。學(xué)生對(duì)原圖式有很強(qiáng)的依賴性，有時(shí)光靠書面解釋學(xué)生很難接受，那么我們可以借助實(shí)驗(yàn)來(lái)達(dá)到我們的目的，如本題，我們就可以用實(shí)驗(yàn)作出令學(xué)生信服的論證。

學(xué)生的前圖式有些來(lái)自于其它學(xué)科，即來(lái)自于其它學(xué)科知識(shí)的負(fù)遷移。如：例2、說(shuō)明公式R=U/I的物理意義，學(xué)生的常見的錯(cuò)誤是：R與U成正比，與I成反比。分析錯(cuò)誤的原因：在學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)中已有數(shù)學(xué)上的y=x/b的前圖式，受其影響學(xué)生產(chǎn)生錯(cuò)誤的判斷。（事實(shí)上這就是學(xué)習(xí)上的負(fù)遷移，即原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)對(duì)另一種學(xué)習(xí)所起的干擾作用。）搞清楚原因后，在我們的教學(xué)過(guò)程中，就將兩種圖式進(jìn)行比較，說(shuō)明物理公式有其物理上的含義，不能脫離物理模型而單純地從數(shù)學(xué)角度出發(fā)，造成物理意義理解上的錯(cuò)誤，從而使學(xué)生形成正確的認(rèn)知結(jié)構(gòu)。

二、要用精練、簡(jiǎn)潔的語(yǔ)言幫助學(xué)生形成正確、清晰的物理圖式，建立新的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，這需要教師通過(guò)不斷的教學(xué)總結(jié)，積累豐富的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)。如在學(xué)習(xí)折射規(guī)律時(shí)，由于學(xué)生對(duì)折射現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)來(lái)自于生活中的具體的感性認(rèn)識(shí)較少，而且思維過(guò)程相對(duì)復(fù)雜，在這種情況下，學(xué)生形成的圖式往往較模糊，有的甚至長(zhǎng)期困惑不清，造成理解和應(yīng)用上的錯(cuò)誤，成為教學(xué)上的難點(diǎn)。針對(duì)這些情況，在進(jìn)行折射規(guī)律教學(xué)時(shí)可以先畫出以下兩圖進(jìn)行比較，然后得出一個(gè)明顯的結(jié)論“當(dāng)光線斜射時(shí)，空氣中的角總是比較大的”（因在初中所接觸的光的傳播媒介中，一般只有空氣、水、玻璃三種），用這個(gè)結(jié)論來(lái)代替書本上“當(dāng)從空氣斜射圖（2）

入水或別的透明物質(zhì)時(shí)，折射角小于入射角；當(dāng)從水或別的透明物質(zhì)斜射入空氣時(shí)，折射角大于入射角”的敘述，學(xué)生能更快在接受前者而形成一個(gè)清晰的物理圖式，達(dá)到我們的教學(xué)要求。

三、要充分估計(jì)前圖式的頑固性，采用多種方式適時(shí)刺激，使前圖式最終產(chǎn)生質(zhì)的變化，形成穩(wěn)定的正確的認(rèn)知結(jié)構(gòu)。從另一角度說(shuō)就是要克服思維定勢(shì)帶來(lái)的負(fù)遷移。

前圖式的頑固性表現(xiàn)在兩個(gè)方面，一方面是前圖式先入為主，觀念痕跡深刻，表現(xiàn)為與教師的教學(xué)相抗?fàn)帲瑢W(xué)生往往不會(huì)徹底放棄錯(cuò)誤的觀念。例如對(duì)慣性概念的理解，學(xué)生常有這樣的錯(cuò)誤觀念，即認(rèn)為與它的運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)，速度越大，慣性越大。這個(gè)錯(cuò)誤觀念在學(xué)生學(xué)物理之前已經(jīng)形成，盡管再三講慣性是物體的固有屬性，跟物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)，但碰到具體問(wèn)題仍克服不了思維定勢(shì)所起的作用。頑固性的另一方面就是學(xué)生在掌握了知識(shí)之后，在運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題和解釋物理現(xiàn)象考查那些需要真正理解的問(wèn)題時(shí)，學(xué)生往往仍按自己的觀念行事，造成學(xué)習(xí)心理思維障礙，產(chǎn)生負(fù)遷移。如：學(xué)生根據(jù)經(jīng)驗(yàn)得出摩擦力總是阻礙物體運(yùn)動(dòng)，即摩擦力就是阻力的錯(cuò)誤結(jié)論，我們可以用下圖（三）來(lái)說(shuō)明：物體A在起動(dòng)時(shí)是靠摩擦力的作用。學(xué)生通過(guò)該圖能改變?cè)械膱D式，暫時(shí)達(dá)到平衡，但一段時(shí)間后，在解題中會(huì)發(fā)現(xiàn)學(xué)生又會(huì)回到原圖式。

可見，學(xué)生對(duì)經(jīng)驗(yàn)中形成的圖式具有頑固性和很強(qiáng)的依賴性，不是通過(guò)一兩次講解或個(gè)別習(xí)題就能得到解決的。而應(yīng)在教學(xué)中采用各種不同方式設(shè)計(jì)變式問(wèn)題不斷刺激強(qiáng)化，使學(xué)生形成穩(wěn)定的正確的認(rèn)知結(jié)構(gòu)。

綜上所述，要改變初中生經(jīng)驗(yàn)中形成的原圖式，建立新的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，要在科學(xué)方法的指導(dǎo)下，根據(jù)初中學(xué)生的心理特點(diǎn)，以恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方式，求得教學(xué)實(shí)效。