物理錯誤前概念的剖析與對策

吳嶠（福州第七中學，福建福州350011）

物理錯誤前概念的剖析與對策

吳嶠
（福州第七中學，福建福州350011）

前概念對學生學習物理有很大的影響，錯誤的前概念對物理教學存在阻力。筆者剖析了錯誤前概念的來源，以高中物理教學為例，從設置情境，引發認知沖突；切身體驗，主動參與探究；構建模型，突出物理本質；延伸課堂，利用信息技術等方面闡述了物理錯誤前概念的對策。

錯誤前概念；剖析；對策；物理

物理教學中，概念教學舉足輕重。物理概念抽象而精密，筆者從多年中學物理教學中發現，前概念對學生學習物理有很大的影響，其中，錯誤的前概念對物理教學存在相當大的阻力，務必要糾正。

一、前概念及錯誤前概念的來源

（一）什么是前概念

前概念是學生在學習科學概念之前，已有的相關的想法。［1］前概念具有先入為主，范圍廣泛，持續潛伏的特點，［1］一旦形成，就會在學生思維中形成定勢，正確的前概念有助于物理學習，而錯誤的前概念會造成直接的干擾，若沒有徹底消除，將嚴重影響學生對物理概念的掌握。

（二）錯誤前概念的來源

1.直觀感知

學生從小就與周圍的環境接觸，由自己的體驗形成了對各種物理現象的直觀感知，這些直觀感知不可避免地存在著失真和偏差。比如，體驗到當用力推物體后，物體運動；停止用力，物體停下來，由此得到“力是維持物體運動的原因”的結論。［1］

2.錯誤理解物理語言

物理語言抽象、嚴密，學生易對物理語言在理解上憑直覺經驗而擅自曲解，導致錯誤，比如，把“加速度”理解成“增加的速度”；又如，把“平均速度”理解為數學上的平均值。

3.知識的負遷移

學生們在學習過程中，很容易用舊的思維去思考新的問題，造成知識的負遷移。比如初中物理學習到的物理量速度，只作為標量了解其大小，到高中物理學習時要用矢量來描述，既要了解其大小，還要了解其方向，但學生們往往沿用原有的思維，對速度的變化只關注其大小，而忽視其方向，對速度的合成以為是代數和等。

二、物理錯誤前概念的對策

筆者在高中物理教學中多方嘗試，總結出以下幾種物理錯誤前概念的有效對策：

（一）設置情境，引發認知沖突

教師是讓學生發現真理，而不是簡單地傳授真理。有些前概念已根深蒂固地在學生的認識中，課堂上，設置情境，引發認知沖突，從矛盾中發現問題，實現錯誤前概念向科學概念的轉變。

例如，在高中物理必修1學習牛頓第一定律時，讓每位學生放一輛小車于平整光滑的玻璃板上，推小車后放手，每位學生都能真切觀察到，推力消失后，小車并沒有馬上停下來。學生意識到“力消失了，物體仍然會運動”，這與“力消失了，物體就停止運動”的舊有觀念發生沖突，為力和運動之間正確概念的建立掃清障礙。

又如，對于“拔河比賽時，勝方的拉力比敗方的拉力大”的實例，學生腦海里普遍存在著錯誤前概念“相互作用力不一定相等”。因此在課堂教學時，設置以下幾個小情景，以引發認知沖突。

【情景1】請甲乙兩同學，甲為一強壯高大的男生，乙為一瘦弱嬌小的女生，通過一根細繩進行拔河比賽，結果是男生獲勝。（師：這兩位同學給對方的拉力大小如何呢？生：男生對女生的拉力大。暴露學生腦海中的錯誤前概念。）

【情景2】用測力計系在細繩兩頭，重復情景1的實驗。（攝像，慢鏡頭回放，依然是男生獲勝，兩測力計的讀數相同。實驗說明兩位同學的相互作用力（拉力）是相等的；師：那為什么拉力相等而男生會取勝呢？學生認知上產生沖突。）

【情景3】仍請原來的兩位同學再試一次。在男生一側的地面上悄悄加一塊光滑的木板，然后讓其仍與女生通過兩端各系一個手持式演示測力計的細繩，進行拔河比賽，就在大家以為男生依然能夠輕松獲勝的時候，卻發現女生竟輕松將男生拉過中間線，而兩測力計的示數仍相同。（攝像，慢鏡頭回放，展示兩測力計的讀數相同。造成驚訝，學生陷入沉思，然后請男生說出前兩次與后一次拔河的差異，讓學生明白是由于“摩擦力”在作祟，這樣，學生徹底接受了“相互作用力大小相等”的觀點。）

通過設置這三個情景，先破后立，幫助學生建立起正確概念，形成對牛頓第三定律的正確認識。

（二）切身體驗，主動參與探究

物理概念抽象難懂，教師設置情境，讓學生切身體驗各種實際活動，參與科學探究，增強感性認知，有助于糾正錯誤的前概念。［2］

例如，在高中物理選修3-4單擺教學中對”影響單擺振動周期的因素”部分，學生存在著不少錯誤的前概念，比如，認為“振幅越大，周期越大”；“質量越小，周期越大”等。組織學生主動通過實驗探究得出“單擺的周期與其質量和振幅無關”。這樣，就可以達到徹底糾正錯誤前概念的效果。

又如，在高中物理選修3-1中關于電動勢概念教學中，大部分學生存在著電動勢就是外電壓的錯誤認識，讓每位學生動手，先將電壓表直接接在一節干電池兩端，記錄電壓表示數，再將同一節干電池接入閉合電路，記錄干電池兩端電壓表示數，學生親眼目睹兩種情況下電壓表示數不同，在此基礎上，讓學生研究以蓄電池電解液為電源的電路，測出內外電壓。通過切身體驗，明確電動勢與外電壓是不同的概念，糾正原先的錯誤認識。

（三）構建模型，突出物理本質

物理模型是我們學習物理過程中引入的具體化形象。運用形象的物理模型可以使學生對物理概念的理解捕捉到重點，充分理解物理概念的本質，使學生能夠對物理前概念進行剖析，往往可以達到披沙揀金的效果，從而糾正物理前概念的錯誤，建立科學的概念。［3］

例如，在高中物理選修3-4中關于“機械波”教學中，很多學生具有“機械波傳播時介質會隨波遷移”的錯誤前概念，以繩子波為例，先引入質點這一物理模型，將軟繩簡化為若干質點連接而成，再利用箱式橫波演示儀，演示機械波是如何形成與傳播的。［4］在此基礎上，請幾位同學在講臺上，把每位同學的頭部看成質點，每個同學的位置不變，只是按照一定的規律先后下蹲、站起，卻觀察到類似繩子波的水平方向的形成及傳播。學生深刻意識到“機械波傳播的只是振動這種運動形式”，這樣，正確的物理概念就建立起來了。

（四）延伸課堂，利用信息技術

利用視頻、音頻、動畫等信息技術，化抽象為具體，展示物理過程，打破教學實驗條件的限制，利用暫停、回放、延緩實驗過程，使學生增強視聽體驗，糾正錯誤前概念。比如，利用flash軟件制作模擬“機械波的形成及傳播過程”的課件，可以讓每一個學生在課上及課后利用課件在“波動”的任意一個瞬間“定格”再現某個時刻，并分析波傳播過程中，各質點偏離平衡位置的位移，展現不同時刻波的圖像。再如，在高中物理必修1中關于超重和失重教學過程中，由于學生課堂上切身參與超重和失重的實驗過程短暫，課前先錄好學生在體重計上隨電梯升降的實驗視頻，慢鏡頭回放，將直觀形象地給學生強烈地視覺感知，有效糾正原來的錯誤認識。

QQ群不受時空限制的交流功能，對物理概念學習中的問題可以利用課余在QQ群進行非實時性的雙向交流，同時，利用QQ群具有的一對一、一對多等多元化的交流功能，增進師生之間、生生之間的交流，充分暴露前概念，個性化糾正錯誤概念達到良好的效果。

三、結語

物理前概念如果是錯誤的，將羈絆物理概念的學習，久而久之增加物理學習的難度，大大影響物理學習的興趣，能力培養更無從談起，故需及時糾正學生錯誤的前概念。當前的高中物理教學目標明確，都是讓學生掌握概念，［3］在高中物理教學中應重視錯誤前概念，幫助學生真正掌握正確的物理概念。通過實踐，以上教學策略能有效地促進學生糾正錯誤前概念，有利于學生發展概念，轉變概念，有助于學生深入理解物理知識，形成正確的物理概念，促進學生的自主學習。

［1］李小洪.錯誤概念的成因及應對［J］.中學物理，2004（3）.

［2］謝勤.物理概念形成的認知心理學基礎初探［J］.中學物理教學參考，2001（8）.

［3］陳燕，汪和君，王加元.基于概念圖的高中物理概念轉變教學案例分析［J］.物理教學探討，2014（5）.

［4］范偉，呂桂芳.運用概念變化策略，建構學生科學物理概念——以機械波的形成與傳播的教學為例［J］.物理教學探討，2007（3）.

（責任編輯：詹國榮）

福建省教育科學“十二五”規劃2015年度常規課題“普通中學高質量課堂的教學策略研究”（項目編號：FJJK15-511）。