例談在物理教學(xué)中促進(jìn)前概念正遷移的策略

黃劍

有一則童話故事是這樣描述：“有一條魚，它很想了解陸地上發(fā)生的事，青蛙描述了陸地上的各種東西：鳥、牛、人.魚根據(jù)青蛙說(shuō)的做出想象，——人被想象為用魚尾巴走路的魚，鳥是長(zhǎng)著翅膀的魚，奶牛是長(zhǎng)著乳房的魚.”“魚就是魚”這個(gè)故事讓筆者深受啟發(fā)：學(xué)習(xí)總是建立在學(xué)習(xí)者原有的基礎(chǔ)之上.

筆者從一線教師轉(zhuǎn)到教研員后，由于工作性質(zhì)的轉(zhuǎn)變，聽課較多. 在與老師們一起評(píng)課議課時(shí)，教師經(jīng)常抱怨學(xué)生“不用心”、“記不住”、“屢教不改”等等.這個(gè)現(xiàn)象對(duì)筆者的震撼非常大.經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的觀課及思考發(fā)覺老師們?cè)谖锢斫虒W(xué)中對(duì)前概念的影響關(guān)注是不夠的，學(xué)生長(zhǎng)期身披兩張皮，一張皮是老師在課堂中傳授的知識(shí)，另一張皮是學(xué)生在日常生活中長(zhǎng)期積累的觀念、思維方式.因教師在教學(xué)中對(duì)前概念基本沒有自覺的干預(yù)，造成在學(xué)生的頭腦中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)兩種觀念“和平共處”的情況，面對(duì)簡(jiǎn)單的問(wèn)題，科學(xué)知識(shí)常常占據(jù)主導(dǎo)地位，前概念則隱蔽著.遇到稍復(fù)雜的問(wèn)題，科學(xué)知識(shí)往往抵擋不住前概念，前概念會(huì)自然而然地涌現(xiàn)出來(lái).這也是我國(guó)中學(xué)物理課程在國(guó)內(nèi)的教育中一直是“投入與產(chǎn)出”不成比例的原因.為了解決這個(gè)問(wèn)題，筆者申報(bào)了省級(jí)課題“在初中物理教學(xué)中從學(xué)生的前概念出發(fā)建構(gòu)科學(xué)概念的實(shí)踐研究”并已立項(xiàng).在課題研究過(guò)程中，近一段時(shí)間筆者著重關(guān)注促進(jìn)前概念正遷移的策略研究，并記錄了聽課中關(guān)于這類問(wèn)題的點(diǎn)點(diǎn)滴滴.

1挖掘生活經(jīng)驗(yàn)，順勢(shì)遷移

在教學(xué)中充分挖掘、利用身邊的生活素材，把生活問(wèn)題貫穿教學(xué)始末，將物理知識(shí)構(gòu)建在學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)上，讓物理知識(shí)在生活中得到升華，讓物理知識(shí)走出課堂，走進(jìn)大自然、走向社會(huì)，讓物理回歸生活，與生活交融.通過(guò)生活經(jīng)驗(yàn)獲得的知識(shí)，學(xué)生更容易接受.比如學(xué)生都知道用筷子夾菜靈活方便、撬瓶蓋省力，但平時(shí)未深究原因，知其然不知其所以然，在學(xué)習(xí)杠桿的相關(guān)知識(shí)時(shí)，讓學(xué)生自己用杠桿平衡條件：動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂，進(jìn)行討論分析，用筷子夾菜，阻力臂比動(dòng)力臂長(zhǎng)，雖然費(fèi)了力，但省距離，可以靈活方便地夾菜；用筷子撬瓶蓋時(shí)：在阻力、阻力臂一定時(shí)，加長(zhǎng)了動(dòng)力臂可以減小動(dòng)力，從而可以省力.順勢(shì)遷移，促進(jìn)了運(yùn)用杠桿平衡條件解決問(wèn)題.再如，學(xué)生都知道在高山上呼吸較困難，是因?yàn)楦呱缴峡諝馍?這就可以用作教師講解“海拔越高氣壓越低”這個(gè)知識(shí)的正遷移. 在初中物理概念教學(xué)中，教師要巧妙地運(yùn)用學(xué)生在生活中感知過(guò)的經(jīng)驗(yàn)，來(lái)促進(jìn)概念的同化. 這樣在引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立學(xué)習(xí)的同時(shí)，既立足于生活，又有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維和發(fā)散性思維，也有利于培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生的獨(dú)立解決問(wèn)題的能力.這樣做也實(shí)現(xiàn)了發(fā)揮學(xué)生主體作用的目的.這些利于正遷移的生活經(jīng)驗(yàn)的挖掘和利用，正是契合了“從生活走向物理”的理念

2類比遷移，變抽象為具體

有意義學(xué)習(xí)必須以學(xué)習(xí)者原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ).運(yùn)用類比可以使學(xué)生對(duì)將要學(xué)習(xí)的新知識(shí)提供一個(gè)相近的表象，所以容易刺激學(xué)生回憶起頭腦中已有的經(jīng)驗(yàn)表象，以此為契機(jī)促進(jìn)知識(shí)或經(jīng)驗(yàn)的正遷移.通過(guò)合理的類比，能讓初中學(xué)生看到許多深?yuàn)W的物理規(guī)律其實(shí)與生活中的許多事物都是相似的，能讓學(xué)生更深刻地記住并理解物理概念.比如類比固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)分別跟教室里座位上坐著的學(xué)生、課間教室里走動(dòng)的學(xué)生、課間操場(chǎng)上跑動(dòng)的學(xué)生類似，這樣可以對(duì)分子間的作用力、距離等有個(gè)初步具體形象的認(rèn)識(shí)，強(qiáng)化對(duì)這方面抽象概念的學(xué)習(xí).在學(xué)習(xí)電阻時(shí)可以把導(dǎo)線比作道路，電流通過(guò)導(dǎo)線就好比人沿著道路行走.道路的長(zhǎng)短、寬窄一樣而路面狀況不同，人在泥濘的路面上難走些，在沙石的路面上好走些，在水泥路面上更好走些.這好比“長(zhǎng)度、橫截面積相同，材料不同的導(dǎo)體”.路面狀況及道路寬窄都相同時(shí)，道路越長(zhǎng)人受阻的機(jī)會(huì)越多，通過(guò)就越困難.這好比“材料、橫截面積相同，導(dǎo)體越長(zhǎng)電阻越大”.其他條件相同，道路越寬行人越容易通過(guò)，這好比“長(zhǎng)短、材料相同，導(dǎo)體橫截面積越大電阻越小”.學(xué)生在學(xué)習(xí)的過(guò)程，首先會(huì)本能地用舊的認(rèn)知方法和概念去理解新的知識(shí)和概念，如果新知識(shí)與舊知識(shí)有可類比性，不存在質(zhì)的變化，知識(shí)同化過(guò)程就會(huì)非常順利.所以在教學(xué)中應(yīng)當(dāng)充分了解和挖掘那些存在于學(xué)生頭腦中與將學(xué)的新知識(shí)相似度高的原有知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)作為新知識(shí)學(xué)習(xí)的同化固定點(diǎn).

3聯(lián)想遷移，新知識(shí)的起點(diǎn)

可充分利用前科學(xué)概念進(jìn)行廣泛聯(lián)想，幫助學(xué)生理解、掌握新概念，從而促進(jìn)正遷移.比如，在學(xué)習(xí)用刻度尺測(cè)長(zhǎng)度時(shí)，經(jīng)過(guò)物理課堂學(xué)會(huì)正確地使用規(guī)則以及怎么讀數(shù)、怎么減小誤差后，在以后的電流表、電壓表、天平標(biāo)尺、彈簧測(cè)力計(jì)、量筒等測(cè)量工具的學(xué)習(xí)時(shí)，可以聯(lián)想相同的知識(shí)點(diǎn)促進(jìn)新知識(shí)的同化，即共性都是要先觀察分度值、估讀分度值的下一位、放置的方法、關(guān)注零刻度線是否磨損、量程、注意事項(xiàng)等，不但促進(jìn)了新概念的學(xué)習(xí)，還鞏固了這類概念.總之，知識(shí)不會(huì)無(wú)中生有地產(chǎn)生，只有在舊的知識(shí)基礎(chǔ)和新的知識(shí)養(yǎng)分的結(jié)合和融通中形成.一個(gè)見多識(shí)廣的學(xué)生在理解和掌握新知識(shí)時(shí)會(huì)特別快，一些孤陋寡聞的學(xué)生，由于他們大腦中的前概念不夠豐富，所以許多新概念對(duì)他們而言不能使用同化方法理解和掌握，學(xué)習(xí)就會(huì)比較吃力.初中學(xué)生的前科學(xué)概念是一種資源，初中物理教師應(yīng)該珍視學(xué)生的這個(gè)財(cái)富.充分利用前概念積極的一面，將它作為學(xué)習(xí)新知識(shí)的起點(diǎn)和臺(tái)階.

4實(shí)驗(yàn)遷移，意義建構(gòu)

進(jìn)行意義建構(gòu)的過(guò)程好比是有機(jī)體生長(zhǎng)的過(guò)程而并非是建造房屋般的填充過(guò)程.因此，教師應(yīng)當(dāng)是學(xué)生意義建構(gòu)的幫助者，而非知識(shí)的提供者和灌輸者.中國(guó)教育之通病是教用腦的人不用手，不教用手的人用腦，所以難出大師.教師應(yīng)給學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì)，因?qū)嶒?yàn)不但使學(xué)生原知識(shí)經(jīng)驗(yàn)的價(jià)值被肯定，而且加深了感性認(rèn)識(shí)，擴(kuò)展了經(jīng)驗(yàn)，也在創(chuàng)設(shè)的問(wèn)題情境中強(qiáng)化了概念的學(xué)習(xí).

比如，認(rèn)識(shí)浮力時(shí)讓學(xué)生經(jīng)歷四個(gè)實(shí)驗(yàn)：一是感受浮力的存在（用手壓水面上的空礦泉水瓶）；二是測(cè)量浮力的大?。ㄓ脧椈沙?、裝有水的燒杯、金屬塊）；三是確定浮力的方向（用自制的器材如圖1所示）；四是通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究浮力產(chǎn)生的原因（用自制的器材如圖2所示）.

這樣在學(xué)生動(dòng)手體驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)觀察過(guò)程中由淺入深、層層遞進(jìn)地進(jìn)行了浮力相關(guān)知識(shí)的意義建構(gòu).增加讓學(xué)生自己動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)為學(xué)生提供必要的感性材料，只有當(dāng)實(shí)驗(yàn)演示的情境與學(xué)生原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)緊密相聯(lián)，并相互作用，新實(shí)驗(yàn)所要觀察的現(xiàn)象、探索的規(guī)律和驗(yàn)證的結(jié)論，才能牢牢地拴在原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)的錨鏈上，才能轉(zhuǎn)化為知識(shí)和能力.

5經(jīng)驗(yàn)遷移，猜想的依據(jù)

在科學(xué)探究的學(xué)習(xí)過(guò)程中，猜想這一步驟有著舉足輕重的地位，它是物理智慧中最活躍的成分，對(duì)學(xué)生猜想能力的培養(yǎng)，也是物理探究過(guò)程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，而且猜想決定了科學(xué)探究的方向.因此，在物理教學(xué)的過(guò)程中，引導(dǎo)學(xué)生科學(xué)合理的猜想就顯得格外重要.然而任何科學(xué)猜想都不是憑空產(chǎn)生的，它需要根據(jù)所觀察到的現(xiàn)象，運(yùn)用學(xué)過(guò)的知識(shí)和已有經(jīng)驗(yàn)，對(duì)問(wèn)題的可能答案做出假定， 特別應(yīng)該注意要讓學(xué)生說(shuō)出猜想的理由和依據(jù)，要能舉出相關(guān)的實(shí)例來(lái)證明沒有一定的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，猜想恐怕只能是無(wú)本之木，無(wú)源之水.

比如依據(jù)平常坐板凳比坐圓木舒服，而坐軟沙發(fā)比坐木凳更舒服的生活經(jīng)驗(yàn)猜想壓強(qiáng)跟受力面積有關(guān)，依據(jù)向墻壁按圖釘需用力按壓的生活經(jīng)驗(yàn)猜想壓強(qiáng)與壓力有關(guān)；依據(jù)高速路上要限速以及對(duì)不同的車的限速不一樣的經(jīng)驗(yàn)，猜想動(dòng)能可能與物體的質(zhì)量和速度有關(guān)等等.

總之，學(xué)生在學(xué)習(xí)前，大腦中原有的知識(shí)對(duì)學(xué)生知識(shí)的建構(gòu)起到的作用是促進(jìn)而非阻礙，或者另一種可能是促進(jìn)作用大于阻礙作用，所以前科學(xué)概念的正遷移作用是物理概念學(xué)習(xí)的優(yōu)勢(shì)基礎(chǔ)和鋪墊，充分利用它可以使學(xué)生盡快地掌握新概念從而擴(kuò)充圖示.對(duì)教師和學(xué)生來(lái)說(shuō)，在知識(shí)建構(gòu)過(guò)程中，學(xué)前概念是一種資源.我們應(yīng)把這種“資源”作為讓學(xué)生理解新知識(shí)的“生長(zhǎng)點(diǎn)”，引導(dǎo)學(xué)生從學(xué)前概念中生長(zhǎng)出新的科學(xué)概念.新課程倡導(dǎo)教師充分開發(fā)和利用校內(nèi)外各種課程資源，每個(gè)學(xué)生都有強(qiáng)大的內(nèi)存，蘊(yùn)含著豐富的課程資源，物理前概念資源是源于學(xué)生的一種重要的課程資源，將其有效利用于課堂教學(xué)正是基于開發(fā)課程資源的實(shí)際需要.