回避思維誤區，建立科學概念

司嫻

摘 要：典型前概念有悖于正確的科學知識概念，為了進一步提高物理教學效率，消除前概念來帶來的負面影響，本文基于建構主義教學思路，探討了物理力學前概念轉變的優化路徑。

關鍵詞：高中物理;概念轉變;認知沖突;前概念

前概念源于個體對客觀世界的樸素理解和認知，是學生在接觸物理知識概念前，基于日常生活經驗積累，所形成的與之相關的片面認識。他們在思考問題的過程中，通常會依賴于模糊、淺顯、錯誤的習慣性經驗常識進行推理判斷，走入思維的誤區。因此，為了有效提高教學效率和效益，扭轉學生的錯誤認知，教師應多提問、多設疑，始終圍繞學生的生活經驗和思維認知規律，設計多樣化的問題情境和學習任務，啟發學生在猜想、質疑、探究、假設等一系列思維互動中，能自覺結合新舊知識的聯系，進行嚴密的邏輯推理和概括對比，從而使學生在主動轉變模糊、錯覺概念的基礎上，正確抽象出物理本質特征，逐步形成具備嚴謹、求真、務實的科學精神與思維品質。

一、引用物理模型，發展理性思維

前概念易影響正確認知。教師在物理課堂教學中，應從學生的感性思維和認知經驗角度入手，引用簡易物理模型，轉變學生片面、錯誤的見解和觀點，啟發學生在歸納、猜想、質疑、假設的學習體驗中，重組知識結構，自覺從物理學視角去理解和探究正確科學的物理概念和規律。

例如，教學“摩擦力”時，學生基于生活經驗和先前的知識積累，已經對靜摩擦力和滑動摩擦力形成一個基本的認知，但對于靜摩擦力的大小、方向，滑動摩擦力產生的條件缺乏清晰的思路。本課知識要點是引導學生探究摩擦力的概念及產生的條件，理解“控制變量法”，掌握滑動摩擦力計算公式。教師在建立模型前，首先要轉化學生的錯誤前概念，讓學生清晰地掌握滑動摩擦力與哪些因素相關。教師：“請同學們進行一個簡單的實驗，把書平放在桌面上給一個初速度，仔細觀察書本在桌面的滑行狀態?！睂W生：“桌面的書本速度逐漸減小，最終停了下來?！苯處煟骸澳隳苷f出原因嗎？你知道這是哪一類摩擦力嗎？”學生：“滑動摩擦力，原因是書本受到桌面給的摩擦力。”但一些學生的錯誤觀點認為：“摩擦力方向與物體的運動方向相反，受滑動摩擦力的物體一定是運動的。”而正確的觀點應是：“摩擦力方向一定與物體相對運動趨勢方向相反。”教師：“請嘗試用手壓住桌面滑動手，說一說桌面給的摩擦力是什么方向？”讓學生結合實際體驗和之前所學的摩擦力知識，去分析解釋滑動摩擦力、靜摩擦力兩種不同的摩擦現象。教師：“桌面對手有摩擦力作用，手對桌面有摩擦力作用嗎？”使學生理解作用力與反作用力方向相反。教師引導學生在體驗、總結、歸納的思維推論中，逐步加強對滑動摩擦力、靜摩擦力的理性認識，促使學生在建立科學概念的基礎上，進一步探索滑動摩擦力大小的決定因素?！敖佑|面面積、相對運動速度……”教師提問，“一個物理量與多個因素有關，應該如何研究摩擦力大小與兩物體擠壓力關系？”引出“控制變量法”，一個物理量與多個因素有關，在研究某一個因素對物理量影響時，保持其他所有因素不變，學生在掌握正確科學概念的基礎上，意識到控制變量法的應用。公式：，摩擦因數μ是兩個力的比值，表示物體間的彈力。與相對運動速度，接觸面積無關。教師：“觀察圖形，物體對地面的壓力等于物體的重力嗎？”結合簡易模型梳理思路，明確物體與地面重力、壓力沒有必然關系。

教師：“日常生活中木箱停放在水平地面上，你用力推而沒推動，什么原因阻礙木箱運動？”讓學生運用已掌握的知識，觀察模型“支持力N、受重力G、拉力F”并結合牛頓第一定律，推理“N和G相互抵消，拉力F無法被消去，該力與F反向”。

教師：“這個力是什么力呢？”讓學生在模型觀察分析中，正確理解“接觸面上兩個物體，有相對運動趨勢又保持相對靜止時叫靜摩擦力”。教師：“怎樣求靜摩擦力的大小，判斷出靜摩擦力的方向？”

教師建立簡單合適的物理模型，指導學生邊思考、邊實踐，用彈簧測力計獨立進行實驗設計，沿水平方向用較小的力拉木塊，邊增大拉力，邊觀察彈簧秤的示數變化，最終得出靜摩擦力的大小與壓力無關，大于滑動摩擦力，只決定最大靜摩擦力，讓學生在簡易模型的觀察中綜合受力分析，理解滑動摩擦力產生的條件，知道最大靜摩擦力與滑動摩擦力的關系，并會計算和判定滑動摩擦力大小、方向。

二、辯證質疑表達，探尋物理本質

為消除前概念的負面影響，教師要善于啟發、引導學生，有針對性、合理性地組織學生探討辯證交流，使學生在持續性的反思、討論中，能客觀地對科學概念進行提煉升華，通過對相應物理知識的深度加工內化，正確理解現象的本質概念、原理。

例如，教學“自由落體”關于輕重物體誰下落快的問題，學生經常會根據日常感性經驗得出結論“一枚硬幣和一片羽毛同時被釋放，硬幣會先落地，樹上的果子比樹葉下落得更快，重物下落得更快。”影響了學生對自由落體運動性質，運動規律的正確理解。因此，教師可以利用演示實驗，結合問題探究法、排除法、歸納法、合并法，為學生構建核心問題：“自由落體運動是一種什么運動？速度如何變化？位移如何變化？運動規律如何？加速度大小、方向如何？”讓學生在實踐觀察和思維激辯中，重組知識結構，正確理解什么是自由落體運動和自由落體加速度。教師首先通過互動游戲，鍛煉學生邏輯推理、歸納、質疑能力，讓學生觀察對比“石頭與羽毛，金屬球和紙片，金屬片和紙片的下落現象”“金屬片和紙團下落現象”。引導學生運用學習的知識經驗，探討亞里士多德與伽利略的觀點，發展學生嚴謹求實的科學態度。教師：“為什么金屬片和紙團幾乎同時著地？”“紙片變成紙團后為什么下落變快？”學生：“空氣阻力的作用?！苯處焼l學生猜想無阻力情況，進一步觀察實驗演示“牛頓管中無空氣時，金屬片、羽毛下落速度一樣，有空氣時金屬片下落得快”，引導學生從運動學物理量角度假設、猜想、探究、論證“在重力作用下，物體從靜止開始下落運動”，“實際運動”條件“只受重力”影響，引導學生圍繞伽利略對自由落體運動的推理觀點，教師以“勻加速直線運動”啟發學生交流探究解決相關核心問題，引導學生以科學態度實驗、觀察、討論，質疑問題，解決問題，能基于現實證據，理解客觀事物規律，了解初速度為零的勻加速運動稱為自由落體運動。

教師要通過生活現象的實驗演示，活躍學生的思維觀點，引導學生在問題的辯證、反思、分解、探究中，能運用科學思維對問題作出解釋和改進，教師引導學生將已獲取的知識經驗運用到具體問題中，促使學生在合理的猜想與假設中，能整合新、舊物理知識經驗，靈活利用物理知識進行科學論證，循序漸進增強自身的科學探究精神和嚴謹的邏輯思維能力。

總之，教師要始終以針對性、合理性、可操作性的教學方式，讓學生去自主發現事物現象變化因果關系，促使學生在主動建構正確科學物理概念的過程中，能充分發揮思維潛力，有效實現科學思維、科學態度、物理觀念的形成與發展。

參考文獻

[1]陳婧.力學概念進階教學的實踐與思考[J].中學理科園地，2020，16（2）：7-8.

[2]王憲斌.高中物理力學實驗教學的優化策略[J].山東教育，2020（Z2）.