高中物理學生相異構想的探討

林松錦

【摘 要】高中物理學生相異構想是學生在學習物理知識之前已經具有的、與正確的物理知識相違背的思維觀念，它對學習產生嚴重障礙；本文深入分析高中物理學生相異構想的由來及其解決策略，對解決學生的相異構想，提高物理課堂教學效率具有很大意義。

【關鍵詞】相異構想；高中物理；課堂教學

一、高中物理學生相異構想的形成原因

高中物理學生相異構想是學生在學習物理知識之前已經具有的、與正確的物理知識相違背的觀念與思維模式，它在高中物理學習上是普遍存在的，例如：在學習質點的概念時，學生總是以為體積小的物體可以看作質點，而體積大的物體不能看作質點。在學習平均速度的定義時，部分學生以為平均速度是物體通過的路程與通過這些路程所用時間的比值。在學習v-t圖像時，部分學生認為v-t圖線就是物體的運動軌跡，尤其當物體的v-t圖線為曲線時，總以為物體做曲線運動等等。西方有句格言：“偏見比無知離真理更遠”，可見相異構想將對學生學習新知識產生嚴重的障礙，經過深入探討發現，學生的相異構想產生原因主要有以下幾個方面。

1.初中科學教材中對某些物理概念的定義不夠確切。如初中科學教學中，由于學生尚不了解位移的概念，把平均速度概念定義為物體的路程與通過這些路程所用時間的比值，到了高中，學生盡管已經掌握了位移的概念，但頭腦里已經具有初中的、先入為主的平均速度概念，要糾正它非常困難，因此，它對掌握正確的平均速度概念造成很大的障礙。

2.知識的負遷移。所謂知識的負遷移是指學生已有的認知結構對后來的學習產生不利的遷移作用。思維定勢是知識負遷移的主要表現，著名教育心理學家奧蘇貝爾曾說過“影響學習的唯一最重要的因素就是學生已經知道了什么”。在高中物理學習中由于知識的負遷移作用對學生產生的相異構想的實例很多。如：高中物理必修一中對位移時-間圖像的學習，由于學生之前在數學中學過Y-X圖，受此影響，由于思維定勢，總是以為X-t圖表示物體的運動軌跡。

3.對日常生活現象的曲解。學生在學習物理之前，他的頭腦中已經具備大量的，通過日常生活觀察與初步理解而產生的前概念。這些前概念一部分是正確的，但大部分是不科學的，它將在學習相關物理知識產生相異構想。如學生通過日常觀察，以為重的物體比輕的物體下落的快；物體只有在受到力的作用時才運動；軟的物體在力的作用下會發生形變，而硬的物體在力的作用下不會發生形變等等。

4.學生對物理概念名詞的曲解。物理概念用來標識特定的物理現象或物理過程，它能揭露物理現象與過程的本質，具有深刻的抽象概括性，對它的理解若僅僅通過概念名詞的話往往會產生曲解。如在學習加速度概念時，部分學生通過概念名詞理解，錯誤地認為加速度就是運動物體增加的速度。

5.不科學的推理。任何一條物理學定律的成立，都需要其特定的條件，如果只關注定律的結論，而忽視它的成立條件，當遇到類似的、而條件發生變化的物理過程時，還是生搬硬套原來的定律進行推理，往往會產生相異構想。例如：飛機在高空水平勻速飛行，每隔1s釋放一個重球，先后共釋放5個，不計空氣阻力，則這5個球在落地前將如何排列，由于每個重球落下后都做平拋運動，部分學生便認為這5個球必定處在同一拋物線上。

二、高中物理學生相異構想的解決策略

相異構想是學生經過長期觀察和感知，逐步強化、定勢而形成的，一旦形成很難在有限的時間內將它消除，在學習過程中將支配學生的學習行為，極大降低學生的學習效率，因此，能否采用科學、有效的策略克服學生的相異構想是提高物理課堂教學效率的關鍵。

1.通過物理實驗，再現物理過程

物理來源于實踐，一切物理規律都必須經得起實踐的檢驗。針對學生的相異構想，教師首先應該考慮能否用實驗的方法解決，所謂事實勝于雄辯。比如，學生誤以為打點計時器是測量距離的儀器，不如讓學生通過實驗，用打點計時器打出一條紙帶，然后向學生提問，能否直接確定紙帶上特定兩點間的距離，答案顯然是不能，接著再問：能否直接確定紙帶上特定兩點間的時間間隔，答案顯然是能，從而有效克服學生的錯誤觀點，再如，學生認為堅硬的物體不會形變，教師可以引導學生通過實驗，將堅硬物體的微小形變放大，這將有效糾正學生的相異構想。

2.理清概念之間的關系，建構知識網絡

物理學中的各個概念與規律之間總是相互聯系的，每個概念與規律都不能脫離其它的概念與規律而獨立存在，教師可以采取概念間的對比來克服學生對某一概念的相異構想。比如學生對加速度概念曲解為速度的變化量，教師可以引導學生將速度、速度變化量、加速度三個物理量同時進行對比，理清他們之間的區別與聯系，構建出完整的概念體系，從而更深刻的掌握加速度的概念內涵。

3.引發認知沖突，在沖突中克服相異構想

中國有句俗話：解鈴還須系鈴人；依據學生的相異構想進行邏輯推理，利用相異構想自身的矛盾推導出與事實相違背的結論，這也是克服相異構想的有效策略之一。伽利略當年就是采用此方法來克服人們認為重的物體比輕的物體下落的快的相異構想的，“假定大石頭的下落速度為8，小石頭的下落速度為4，當我們把兩塊石頭捆在一起時，大石頭會被小石頭拖著而減慢，結果整個系統的下落速度應該小于8；但兩塊石頭捆在一起，總的重量比大石頭還要重，因此整個系統下落的速度要比8還大。”這樣，利用人們原有的相異構想——重物比輕物落得快，推導出互相矛盾的結論，引發人們的認知沖突，從而克服原有的相異構想。

【參考文獻】

[1]維果斯基著，余震球譯.維果斯基教育論著選[M].北京：人民教育出版社，1994，5.

[2]普通高中課程標準實驗教科書物理1必修.人民教育出版社，總主編：張大昌.2010年3月第3版

（作者單位：浙江省溫州七中）