基于經驗前測的初中物理典型光學前概念的引導策略

蔡峰黎

【摘?要】初中生在學習物理光學知識前，頭腦中有許多片面或錯誤的光學前概念，這些前概念對學生科學概念的建構有著消極的影響。本文以初中物理光學知識主題為例，從精準定位“前概念”、有力撬動“前概念”兩方面，闡述基于經驗前測的初中物理典型光學前概念的引導策略。

【關鍵詞】經驗前測;前概念;引導策略

一、問題的提出

初中物理教學中，經常會有這樣的普遍現象，那就是學生看似都能“聽懂”課，但課后反饋效果不理想，甚至是“屢教不改”。歸根結底，學生頭腦中原有的根深蒂固的錯誤經驗和思維方式沒得到糾正。看似順暢的課堂，很有可能是問題課堂。從教師教這個角度去看，教師不了解學生的真實想法和障礙在哪，始終按自己的經驗把知識硬塞給學生，導致教師的“教”與學生的“學”嚴重不協調，教師所講與學生所想始終在不同的思維軌道上。這樣的教學沒有根基，有效性顯然蕩然無存。

二、問題的診斷

其實，來到課堂上的學生絕不是一張白紙或一塊白板。他們在接受各項系統的教育之前，對外部世界就有了一定的認知，這些認知來源于學生的日常生活、實踐經驗和先前的學習，我們稱之為“前概念”。學生頭腦中的前概念有些是對現象或事物模糊、表面、膚淺的認識，這些前概念往往是片面的，缺乏科學性的，甚至是錯誤的。如果教師忽視了學生頭腦中前概念對新知識學習的影響，有些片面或錯誤的前概念會明顯阻礙學生理解接受新知識。要完成學生新舊知識和經驗的轉變，并對學生原有的認知進行提升或重構，教學中首先進行的應該是“診斷”，即經驗前測。通過經驗前測揭露出學生頭腦中已有的認知結構、思維方式、經驗來源，其次才是“治療”。本文將從精準定位“前概念”、有力撬動“前概念”兩方面，闡述基于經驗前測的初中物理典型光學前概念的引導策略。

三、基于經驗前測的初中物理典型光學前概念的引導策略

（一）做好課前預判，精準定位“前概念”

1.聯系生活，摸清學生日常生活中形成的“前概念”

物理來源于生活，光學知識與學生的日常生活密切相關，學生頭腦中對光的認識直接來源于生活經驗。由于學生思維的不成熟，憑直觀感覺經過思維加工形成的認識一般都是片面或錯誤的。例如，學生平時玩過激光筆、見過手電筒發出的光，他們會認為光就是沿直線傳播的;學生在照鏡子的時候遠離鏡子，看到鏡中的“自己”變小了，就會認為像變小了;學生會認為只有像鏡子一樣光滑的物體才會反光，而其他的物體卻不會……這些前概念可以通過教師課前與學生的訪談或問題互動來捕捉和獲取。

2.對比課標，挖掘科學教材中需要突破的“前概念”

小學階段的學生的思維主要是具體形象思維。考慮學生的認知發展特點，小學科學課程通常僅呈現簡單而具體的科學概念，很少去解釋說明有理論基礎的科學理論和定律。在幾何光學這一塊內容中，經過經驗前測可以發現新初二學生普遍缺乏對光學概念的完整認知，例如：學生對凸透鏡和凹面鏡對光線的會聚作用形成強光和高溫有所了解，但對兩者使用原理上的區別認識模糊;學生對凸透鏡的了解局限于兩面都凸的透鏡、會放大物體、能聚光得到強光和高溫的特點;學生了解不同顏色的物體吸熱本領不同，但不知道原因是什么……通過對比分析小學科學和初中物理課標和教材的光學內容，需要確定哪些概念需要補充、完善或者修正，學生的學習障礙在哪里，為科學合理地設計和組織教學提供依據。這樣的教學才能有的放矢，從而提高課堂效率。

（二）巧用思維杠桿，有力撬動“前概念”

以《光的直線傳播》這節課為例，深入調查新初二學生的感性認識和潛在知識，學生頭腦中已經積累了許多“光沿直線傳播”的簡單前概念。如何把學生對“光在空氣中沿直線傳播”的簡單認識上升到“光在同一種均勻介質中是沿直線傳播的”的理論認識，從而幫助學生搭建思維的臺階實現認識上的飛躍，是教師在進行教學設計時需要考慮的關鍵問題。

1.創設情境——充分還原“前概念”

幾何光學中學生錯誤或者片面的前概念是源于對生活中光現象的觀察經驗所得，所以就可以從學生的生活出發創設問題情境，通過設置某一熟悉的情境來還原“前概念”，讓學生漸入佳境，同時也是教師實現經驗改造的切入點。

【教學片段一】

首先，教師用激光筆在空氣中打出一束光，在墻上形成一個光斑。

師：激光筆頭與光斑之間，光是如何傳播的呢？

生：直線。

師：你們能看見它是沿直線傳播到墻上的嗎？

生：好像不能。

師：如果我們能把它的傳播路徑顯示出來就好了。生活中，你們有“看到”過光的傳播路徑嗎？

生：下雨天可以看到汽車燈發出的燈光束、樹蔭底下的光束是直的……

師：那能否按照上面思路，想辦法顯示出激光筆發出光的傳播路徑呢？

生：噴水霧或者煙霧。（教師演示顯示光路的實驗）

師：光只能在空氣中傳播嗎？你還想進一步研究什么問題？

生：想知道光在液體和固體中是怎么傳播的。

學生分組實驗，觀察光在空氣、水、玻璃磚、果凍中傳播情況。

師：你們看到了什么？

生：光在氣體、液體、固體中都是沿直線傳播的。

師：像剛才提到的氣體、液體、固體，我們稱它們為介質，那么請用一句話描述光是如何傳播的。

生：光在介質中是沿直線傳播的。

鑒于小學科學書上對光和影有許多的篇幅介紹，學生對光的直線傳播比較熟悉，但缺乏科學全面的認識。“光總是沿直線傳播”的這種觀點在學生的頭腦中已先入為主。課堂上，教師從學生的已有認知入手，積極模擬有關情境，將學生帶回到前概念建立的背景之中，在學生的分析表達中充分暴露其“前概念”，為之后形成強烈的思維沖突做好鋪墊。

2.尋找反證——直面沖擊“前概念”

學生缺乏對概念的完整認知，這樣的認知往往是學生對某一事物的片面觀察或只關注某一事件的部分過程所導致的，所以教師要根據前概念形成的原因，主動創設問題情境，引導學生敢于對自己的認知進行質疑和反思，全面深入的思考，讓事實來沖擊“前概念”。一旦引發認知沖突，就會引起學生認知心理的不平衡，激起學生好奇心和求知欲，使學生產生解決問題的動機。

【教學片段二】

師：光總是沿直線傳播嗎？

生：……

師：同學們回顧生活中一些光的現象，利用手邊器材，嘗試尋找光并非總是沿直線傳播的證據。

學生體驗：讓光從水面的上方斜射入水中;光斜射到平面鏡上;光斜射到玻璃磚……

師：同學們看到說明現象？這些現象說明了什么？

生：有時候，光從一種介質進入另一種介質時，它的傳播路徑發生偏折了。

師：換句話說，光沿直線傳播是有條件的，怎么表述呢？

生：光在同一種介質中才沿直線傳播。

教師的“光總是沿直線傳播嗎？”這一追問，讓學生出乎意料而不知如何回答的同時，也激發學生強烈的求知欲望，驅動學生打破固化的思維模式，換一個角度重新審視這個問題。學生通過自身體驗發現光偏折的現象使學生重新思考自身的已有認知，進而發現原有前概念中的不合理性，從而驅動他們對原有觀念進行調整、改造，使其順應于新情境，有效培養了學生質疑反思的批判性思維能力。在質疑和辨析中，學生對概念的理解和知識的建構更加深入。

3.妙用實驗——有力修正“前概念”

驗所呈現出來的直觀的現象往往給人造成深刻的影響。要糾正學生頑固的錯誤前概念，要在真實演示的視覺等感受上找對策。運用演示實驗引發認知沖突，讓學生觀察實物動態變化過程，以實驗結果與學生預測的差異，激化學生的認知沖突，促使學生主動打破固有觀念，重新思考實驗現象與結論，架構新的概念。

【教學片段三】

教師重新演示激光筆打出光束，在墻上留下光斑，點燃酒精燈，用火焰去烤激光束，墻上的光斑發生晃動。

師：光斑晃動說明了什么？

生：光在空氣中不再沿直線傳播了。

教師演示實驗：向透明水槽里倒入清水，用激光筆從一側水平照射，學生發現光是沿直線傳播的;用漏斗沿側壁向水的下方加入飽和糖水，再次用激光筆水平照射，并慢慢將激光筆往下移動，讓學生觀察光在糖水中光路變化情況。

師：大家看到了什么現象？

生：光在糖水中向下彎曲。

師：為什么光不再沿直線傳播了呢？

生：介質變得不均勻了。

教師演示實驗：用玻璃棒充分攪拌糖水后，讓學生再次觀察光在糖水中的光路。

生：攪拌后光在糖水中又沿直線傳播。

師：結合前面的實驗，說明光沿直線傳播必須滿足什么條件？如何完整地表述？

生：光在同一種均勻介質中沿直線傳播。

通過演示實驗學生發現光的傳播路徑從直線到曲線再回到直線，這出乎意料的實驗現象讓學生產生最為直觀的認識，學生對自己原有認知的調整和完善更加高效。學生的思維隨之發生著順應、同化的不斷變化，他們的認知也實現了從表象到本質的一個飛躍。

綜上所述，前概念普遍存在于學生的思維中，并具有頑固性、廣泛性、隱蔽性、自發性等特點。教師在實施課堂教學前有目的地對學生進行經驗前測，深入挖掘學生的“前概念”，把學生的“前概念”轉化為優質的教學資源，并精心設計、靈活運用教學策略對學生的“前概念”進行引導和轉變，從而使我們的物理課堂教學真正有效。

參考文獻：

[1]莊寧.打造智慧校園，做智慧教師——初中物理光學典型前概念調查與引導策略[C].全國智慧型教師培養體系建構模式學術會議二等獎論文集，2016.

[2]馮琴英.初中物理光學前概念轉變的教學策略[J].華人時刊（校長），2015（08）.