利用物理實驗糾正初中物理錯誤前概念

余小芳

摘 要：錯誤的物理概念對學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識有負(fù)遷移功能。有的錯誤物理前概念利用講授方式糾正學(xué)生的前概念效果不明顯，利用物理實驗，過程直觀，學(xué)生身心參與探究，可以更加有效地糾正學(xué)生的錯誤前概念。

關(guān)鍵詞：錯誤前概念；物理實驗；糾正

學(xué)生在學(xué)習(xí)物理知識之前，頭腦里并不是如白紙一樣空白，他們從小到大，通過生活的各種現(xiàn)象及親身實踐，或多或少對客觀世界有自己想法，形成經(jīng)驗型概念，養(yǎng)成獨有思維方式，并用這些來理解、解釋生活中的自然現(xiàn)象和碰到的問題，這些生活中衍生的經(jīng)驗型概念及思維方式就是物理前概念。這些前概念，有些與正確的科學(xué)概念和思維方式不沖突，但有的卻截然不同。學(xué)生頭腦中有的物理前概念由于先入為主且根深蒂故，當(dāng)和正確的物理科學(xué)概念和思維相違背時，很多時候僅憑教師講授，灌輸科學(xué)結(jié)論，要他們糾正并順應(yīng)接受新知識十分困難。本人經(jīng)過多年的調(diào)查研究和教學(xué)實踐，發(fā)現(xiàn)借助實驗這一手段能有效糾正錯誤物理前概念。下面就運用物理實驗糾正錯誤前概念的意義，利用實驗糾正初中常見的錯誤前概念范圍選取，如何運用實驗有效糾正錯誤三方面進(jìn)行論述。

1 利用物理實驗糾正錯誤前概念的意義

“義務(wù)教育物理課程是一門注重實驗的自然科學(xué)基礎(chǔ)課程。此階段的物理課程應(yīng)注意讓學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)探究過程，學(xué)習(xí)科學(xué)知識和科學(xué)探究方法，提高分析問題及解決問題的能力[1 ]?！蔽锢韺嶒灲虒W(xué)是物理教學(xué)的重要組成部分，是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，提高科學(xué)素養(yǎng)、提高實踐能力的重要方式。物理實驗因有“過程”特點，所以在不同的教學(xué)情境，可充分激發(fā)學(xué)生興趣，尤其是探究實驗，它不僅關(guān)注學(xué)生是否得出正確的物理結(jié)論和物理規(guī)律，更關(guān)注學(xué)生自身在實驗過程中學(xué)到的思維方法、分析解決問題的能力、實事求是的科學(xué)素養(yǎng)，讓學(xué)生終身受益。在實驗過程中，學(xué)生需要精心預(yù)設(shè)，細(xì)心地觀察，體驗感觸，深入思考，只有這樣，才能發(fā)現(xiàn)自己原有認(rèn)知的不足，并自覺地改變原有認(rèn)知，將科學(xué)概念納入到自己的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，深刻理解科學(xué)物理概念規(guī)律，為今后的物理學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)、提供動力。有人說：物理概念及規(guī)律是物理思維的基本單位和物理學(xué)科的基本要素，是整個物理知識體系的基石和精髓，建構(gòu)科學(xué)的物理概念對物理學(xué)習(xí)非常重要[2 ]。若錯誤的前概念沒能及時糾正，則會成為物理學(xué)習(xí)障礙，學(xué)生會覺得物理難學(xué)而逐漸喪失學(xué)習(xí)物理興趣，因此利用物理實驗糾正錯誤前概念有著十分重要的意義。

2 利用實驗糾正錯誤前概念范圍的選取

因不同學(xué)生經(jīng)歷不同，對已有知識理解差異性，因此形成的前概念也呈多樣化。有的前概念通過教師講授、分析及習(xí)題練習(xí)學(xué)生能很快轉(zhuǎn)變，但有的因頑固、且反復(fù)性強，需學(xué)生親身經(jīng)歷實驗過程，深入分析歸納，最終轉(zhuǎn)變前概念，建立科學(xué)物理概念。下面是根據(jù)本人在任教初中物理階段，需利用實驗糾正的常見初中物理錯誤前概念。

2.1 力學(xué)

①力有延時性、傳遞性

②作用力與反作用力大小不等

③力是物體維持運動的原因

④速度越大，慣性也一定越大

⑤推不動物體一定是阻力大于推力

⑥用吸管喝飲料是人的吸力作用

⑦流速大的地方壓強大

⑧下沉的物體不受浮力

⑨浮力與物體重力、形狀有關(guān)

⑩重的物體一定比輕的物體下落得快

2.2 光學(xué)

①人的眼睛能發(fā)光看見東西

②光不是沿直線傳播，是成面散開的

③平面鏡成像時，物距越遠(yuǎn)，成像越小

④凸透鏡遮住一部分，就不會成像

2.3 電學(xué)、磁學(xué)

①離電源正極越近的用電器先工作

②電流流經(jīng)每個用電器時，電流要損耗，會不斷減小

③電流就象流水一樣，流到斷開的地方處會停下來

④同材質(zhì)的燈泡，功率大的燈泡一定比功率小的燈泡亮

⑤磁體能吸引鐵，但鐵不能吸引磁體

2.4 熱學(xué)

①“白氣”是氣態(tài)

②固體熔化一定是先變軟，最后變成液態(tài)

③物體吸收熱量，溫度一定會升高

3 運用物理實驗糾正錯誤前概念的具體策略

認(rèn)知心理學(xué)認(rèn)為，思維定勢因前提效應(yīng)引起的總印象會對后面的問題解決起遷移作用。錯誤的前概念如果得不到有效及時改正，會造成對知識點的負(fù)遷移，干擾對物理科學(xué)知識的同化和順應(yīng)，片面理解甚至歪曲新知識，形成錯誤的思維，達(dá)不到認(rèn)知結(jié)構(gòu)的平衡，造成學(xué)習(xí)物理困難，影響學(xué)習(xí)熱情，有消極作用。如何運用物理實驗抑制錯誤前概念消極作用，構(gòu)建科學(xué)物理概念呢？

3.1 轉(zhuǎn)抽象變直觀

研究表明，大部分通過語言形成的科學(xué)概念表象不及由直接經(jīng)驗所形成的表象識記深入。初中生抽象邏輯思維雖逐漸加強，但仍需感性經(jīng)驗直接支持，屬經(jīng)驗型思維，在糾正過程中，應(yīng)盡可能通過圖象，實驗等增強視聽效果，以形成持久、正確，生動有活力的表象，同時加強對物理概念規(guī)律的解讀使用，達(dá)到表象的連貫，深刻理解內(nèi)在的物理意義。相對于教師在課堂上運用講授等教學(xué)方式糾正學(xué)生錯誤前概念，運用實驗更具有直觀性。俗話說，“眼見為實，耳聽為虛”。對初中生而言，親眼所見的事實要比任何想象的情境更具說服力，更易加深對科學(xué)概念的理解。例如：物理學(xué)中“物體間力的作用是相互的”，作用力與反作用力具有同時、等大等特點。學(xué)生會質(zhì)疑，因為現(xiàn)實生活中，力氣大的人打架更厲害，相互作用力不可能是等大的。力是無形、抽象的，教師可讓學(xué)生用一對等同的彈簧測力計對拉，比較兩測力計示數(shù)大小來直觀展示，當(dāng)然也可提高精確度，摒棄因儀器精確度不夠及視覺因素導(dǎo)致誤差比較大，造成學(xué)生將信將疑的結(jié)果，用力學(xué)傳感器，讓同學(xué)如圖1將兩物體對拉，就會出現(xiàn)如圖2圖象，即表明作用力與反作用力大小時時刻刻相等，同時產(chǎn)生，同時消失等，現(xiàn)象直觀明了。又如在學(xué)生頭腦中，“鐵釘是不能吸引磁鐵的”，只有磁鐵會吸引鐵釘。磁鐵因磁性所以具有主動能力，而鐵釘卻沒有這種功能，可以用直觀演示，將一條形磁體用細(xì)繩掛起，當(dāng)磁體靜止時，用一較小的鐵釘靠近，會發(fā)現(xiàn)豎直的細(xì)繩發(fā)生偏轉(zhuǎn)。

3.2 創(chuàng)造沖突情景

教師在創(chuàng)設(shè)沖突情境過程中，應(yīng)事先了解學(xué)生頭腦中的前概念并仔細(xì)分析，并根據(jù)其前概念而設(shè)置問題及可能出現(xiàn)的答案，讓新知識與學(xué)生的前概念相沖突，從而暴露出學(xué)生的錯誤，促使學(xué)生正確看待自己原有的認(rèn)知，反思與科學(xué)物理知識不同的地方，找出矛盾關(guān)鍵所在，形成認(rèn)知結(jié)構(gòu)的不平衡，將不能同化的認(rèn)知圖式進(jìn)行知識結(jié)構(gòu)順應(yīng)，用科學(xué)的物理概念取代原來錯誤的物理前概念。如學(xué)生普遍認(rèn)為60W的白燈泡一定比100W的暗，老師可以將60W的與100W的串聯(lián)在電路中，讓學(xué)生比較兩燈的亮暗。當(dāng)學(xué)習(xí)大氣壓強時，可問學(xué)生：在一裝有礦泉水的瓶底開一小洞，水會不會流出來？大部分學(xué)生會認(rèn)為水一定會留出來，即使不留出來也是因為洞太小，教師只要做對比實驗，將正在流水的瓶的瓶蓋擰緊，水馬上停止流出，顯然是大氣壓起了作用。在學(xué)習(xí)流體壓強與流速關(guān)系時，在兩張紙中間吹氣，沒吹之前學(xué)生會認(rèn)為兩張紙會分開，隨堂實驗中一實踐，結(jié)果相反。

3.3 進(jìn)行合作實驗探究

學(xué)生在合作探究過程中，與物理現(xiàn)象身心接觸，可突破個人感知系統(tǒng)的局限。小組成員相互聽取意見和建議，在清晰、開放的信息中，在競爭激烈又不乏熱情、有氛圍下，通過歸納、演繹、類比、分析、綜合、抽象等方法選擇、 形成相關(guān)的感性經(jīng)驗，建立穩(wěn)定的印象，糾正錯誤前概念，形成新的科學(xué)概念。例如：在探究平面鏡成像特點時，大多學(xué)生猜想物體在鏡中像的大小與物體到鏡面的距離有關(guān)，得出這個結(jié)論原因是生活中照鏡子，人與鏡子越遠(yuǎn)，人的像越小。在實驗合作探究過程中，相互之間討論設(shè)計，要驗證猜想，需要什么器材，為什么要這個器材，怎么將鏡中的象實實在在的體現(xiàn)出來，而不是看得到摸不著。實驗器材中選取兩個相同的蠟燭，操作時，將玻璃板垂直放在白紙上，在玻璃板的其中一側(cè)立一支點燃的蠟燭，透過玻璃板觀察另一側(cè)所成的像，并選取另一支相同的蠟燭在進(jìn)行比對，觀察像與物體大小的關(guān)系，并確定像的位置（如圖3所示），取不同的物距，做多次實驗，發(fā)現(xiàn)雖然物距不同，但每次蠟燭所成的像大小都恰好與蠟燭大小重合，從而得出物體在平面鏡中所成像的大小與物距遠(yuǎn)近是無關(guān)的，像與物體總是等大。生活中看到的像大小因距離發(fā)生改變是視覺范圍不同造成的誤差，同時分析數(shù)據(jù)得出像到平面鏡的距離與物到平面鏡的距離總是相等，這也糾正了天上的月亮在湖中的倒影到水面最多只有湖底深那么遠(yuǎn)的錯誤觀點。 由此可見，合作探究實驗是糾正學(xué)生錯誤前概念的有效天然手段。

錯誤前概念屬于“物質(zhì)”類別范疇，正確的科學(xué)概念是“過程”類別范疇，物理實驗?zāi)芎芎玫厍泻线@一差異性，將物理現(xiàn)象所表達(dá)的物理內(nèi)在含義具體展現(xiàn)出來，有效糾正錯誤物理前概念，構(gòu)建科學(xué)物理概念。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民教育部.義務(wù)教育物理新課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）[S].北京：北京師范大學(xué)出版，2011.

[2]賴小琴.物理前概念及糾正錯誤前概念的策略[J]. 廣西師范學(xué)院報（自然科學(xué)版），2002（9）：89.