淺談前概念的有效轉化

沈青

[摘? ?要]物理前概念是學生在學習物理知識之前，對物理現象的認識和理解。正確的前概念是物理學習的基礎，但片面的甚至錯誤的物理前概念則會成為物理學習的障礙。由于前概念的頑固性，將會對物理學習產生嚴重的干擾。如果錯誤的前概念得不到及時糾正會使學生形成錯誤思維，將會變成學習物理的障礙。文章以《牛頓第一定律》教學為例，談談如何在課堂教學中轉化前概念。

[關鍵詞]前概念;牛頓第一定律;轉化

[中圖分類號]? ? G633.7? ? ? ? [文獻標識碼]? ? A? ? ? ? [文章編號]? ? 1674-6058（2019）20-0049-02

教育心理學家奧蘇伯爾說：“影響學習最重要的因素是學生已經知道了什么。”筆者在教學工作中認識到前概念對學生的物理學習有著根深蒂固的影響。初中生初學物理知識，往往會陷入“一聽就會，一做就錯”的怪圈，究其原因，還是對基本概念理解不透徹，不能在新舊知識的聯系和區別中重建認知結構，僅靠死記硬背來應付學習和考試。筆者結合一些教師的教學策略和自己的分析研究，認為：課堂教學中要根據焦點問題，創設問題情境，開展探究活動，引導學生理解掌握科學概念。具體教學中，應注意做好以下幾個方面的工作。

一、利用直觀實驗，暴露學生的前概念

教師讓學生做如下實驗：用手推椅子，椅子動起來;撤去推力，椅子靜止。

師：從剛才的實驗中，大家能得出力與運動有怎樣的關系呢？

生：只有當有力作用在物體上時，物體才能運動，撤去力后，物體就靜止了，所以可以得到力是維持物體運動的原因。

分析：在學習《牛頓第一定律》之前，學生就已經在此前十幾年的生活經驗中形成了與亞里士多德“力是維持物體運動的原因”相同的錯誤概念，并且這個概念在他們頭腦中可謂根深蒂固。因此本節課的焦點便是要使學生從錯誤的前概念向科學概念“力不是維持物體運動的原因，而是改變物體運動狀態的原因”轉化。因此教師通過“手推椅子”這個簡單的經驗事實，提問學生：“力與運動有什么關系？”這個問題看似問得很簡單，實際上卻很有水平。這個問題與學生的生活經歷關聯十分緊密，學生會感到非常親切，容易縮小學生思維與所提問題之間的距離。并且又暴露了學生的錯誤前概念，同時也暴露了學生在敘述力的概念時能夠倒背如流，但是用來解釋生活經驗問題時，又往往用他們的錯誤前概念去解釋問題，這也就體現了前概念的頑固性和反復性。

二、創設問題情境，引發學生概念沖突

教師推動第二把帶輪子的椅子，撤去推力，椅子運動一段路程后才停止。

師：同學們剛剛說力是維持物體運動的原因，那為何我撤掉推第二把椅子的推力后，椅子仍然能運動呢？

生：……

師：同學們仔細想一想，在日常生活中還有沒有類似的撤去力后物體還能運動的情況？

生1：足球在離開腳后還能繼續飛。

生2：羽毛球離開球拍后還能飛。

生3：騎自行車時，雙腳不踩踏板，自行車還能向前運動。

……

師：同學們列舉了那么多撤掉力后物體仍能繼續運動的例子，再回過頭去想一想，力是維持物體運動的原因嗎？

生：好像不是。

分析：對存在于學生腦海中根深蒂固的前概念，教師不應該回避或直接簡單否認，應有針對性地做第二把椅子的實驗，目的是與第一把椅子實驗進行對比，讓學生用原有前概念對此進行解釋，使他們在認知上產生沖突，即學生大腦中原有的概念與當前面臨的現實問題間產生無法調和的矛盾，從而使學生感到有改變原認知結構的需要。學生的認知是有限的，教學中的問題需要有一定的梯度，應由淺入深，有序進行。教師可以進一步發問，引發猜想。假如在冰面上推第二把椅子會怎樣？如果在比冰面更加光滑的表面呢？引發學生思考。教師所提出的問題要有針對性，問題之間要環環相扣，步步遞進，還要符合學生的認知規律。學生通過思考，意識到物體的運動與摩擦力有關，這相當于在學生牢固的前概念上撞開了一條裂縫，為科學概念的構建創造了條件。

三、實驗引入科學概念，讓學生替換錯誤的前概念

師：伽利略是最早意識到摩擦阻力會影響物體運動狀態并且進行實驗的科學家。根據所給的器材，你會如何設計實驗，探究摩擦阻力對運動的影響？

生：可以讓小車從斜面上滑下來，分別滑到不同的接觸面上，在不同的接觸面上小車所受阻力不同，然后觀察小車運動路程的遠近。

師：實驗中有什么需要注意的問題？

生：應該讓小車從同一地點滑下來。

師：同一高度滑下來可保證小車滑到水平面時速度相同。下面各小組進行實驗，并做好實驗記錄。

生：小車在棉布上運動距離最近;在木板上運動的距離稍遠;在玻璃板上運動的距離最遠。

師：由此可見摩擦力對物體的運動有怎樣的影響？

生：當初速度相同時，摩擦力越大，物體運動距離越近;摩擦力越小，物體運動距離越遠。

師：假如接觸面比玻璃更光滑呢？

生：那會比在玻璃上運動得更遠。

師：假如接觸面完全光滑，沒有任何摩擦呢？

生：那就不會停下來，會一直向前運動下去。力不是維持物體運動的原因。

分析：此教學片段是在學生提出摩擦阻力影響物體運動的猜想后進行的實驗探究，經過此番探究，學生原有的“有力則動，無力則不動”概念就可能被否定了。學生通過親身實驗，得出物體停止運動是因為受到摩擦阻力作用。同時通過教師的引導，學生還得出了“如果沒有阻力，小車將一直運動下去”的推論。

在教學中，教師還可以適當給學生拓展一些物理學史的故事，潛移默化地對學生進行科學精神教育。比如為什么只有伽利略能夠大膽地懷疑亞里士多德延續2000多年的錯誤結論？從而引導學生樹立科學的懷疑精神，樹立“實踐是檢驗真理的唯一標準”的信念。這也有利于學生在未來學習中建構科學概念。

至此，科學概念便在學生頭腦中建立起來了。教師接著再進行牛頓第一定律內容以及慣性的教學，也更順理成章了。

四、進行應用遷移，有效指導實踐，解決實際問題

轉化了前概念并不是學習的結束，學物理的目的是為了用物理，引導學生用物理概念解釋日常自然現象，使學生不得不信服物理概念的正確性。

在歸納出“牛頓第一定律”和學習“慣性”概念后，讓學生課后思考：飛機在飛行中空投救災物品，若在空投目標的正上方投下，則物品能落到目標處嗎？應怎樣空投才行？這些問題，很可能會引起爭論，爭論的過程就是科學概念與具體問題結合的過程，即鞏固、活化概念的過程，教師可靈活運用，以提高教學實效。

由于前概念的頑固性和反復性，教師不能抱有經過一兩次的糾正就可以使前概念銷聲匿跡的幻想。教師應根據學生的特點設計科學的教學方法，糾正學生的錯誤前概念，促進學生更全面、更深刻地掌握物理概念，建立正確的物理概念，提高教學效果。

（責任編輯 易志毅）