物理錯(cuò)誤前概念的剖析與對(duì)策

吳嶠（福州第七中學(xué)，福建福州350011）

物理錯(cuò)誤前概念的剖析與對(duì)策

吳嶠
（福州第七中學(xué)，福建福州350011）

前概念對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)物理有很大的影響，錯(cuò)誤的前概念對(duì)物理教學(xué)存在阻力。筆者剖析了錯(cuò)誤前概念的來源，以高中物理教學(xué)為例，從設(shè)置情境，引發(fā)認(rèn)知沖突；切身體驗(yàn)，主動(dòng)參與探究；構(gòu)建模型，突出物理本質(zhì)；延伸課堂，利用信息技術(shù)等方面闡述了物理錯(cuò)誤前概念的對(duì)策。

錯(cuò)誤前概念；剖析；對(duì)策；物理

物理教學(xué)中，概念教學(xué)舉足輕重。物理概念抽象而精密，筆者從多年中學(xué)物理教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，前概念對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)物理有很大的影響，其中，錯(cuò)誤的前概念對(duì)物理教學(xué)存在相當(dāng)大的阻力，務(wù)必要糾正。

一、前概念及錯(cuò)誤前概念的來源

（一）什么是前概念

前概念是學(xué)生在學(xué)習(xí)科學(xué)概念之前，已有的相關(guān)的想法。［1］前概念具有先入為主，范圍廣泛，持續(xù)潛伏的特點(diǎn)，［1］一旦形成，就會(huì)在學(xué)生思維中形成定勢(shì)，正確的前概念有助于物理學(xué)習(xí)，而錯(cuò)誤的前概念會(huì)造成直接的干擾，若沒有徹底消除，將嚴(yán)重影響學(xué)生對(duì)物理概念的掌握。

（二）錯(cuò)誤前概念的來源

1.直觀感知

學(xué)生從小就與周圍的環(huán)境接觸，由自己的體驗(yàn)形成了對(duì)各種物理現(xiàn)象的直觀感知，這些直觀感知不可避免地存在著失真和偏差。比如，體驗(yàn)到當(dāng)用力推物體后，物體運(yùn)動(dòng)；停止用力，物體停下來，由此得到“力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因”的結(jié)論。［1］

2.錯(cuò)誤理解物理語言

物理語言抽象、嚴(yán)密，學(xué)生易對(duì)物理語言在理解上憑直覺經(jīng)驗(yàn)而擅自曲解，導(dǎo)致錯(cuò)誤，比如，把“加速度”理解成“增加的速度”；又如，把“平均速度”理解為數(shù)學(xué)上的平均值。

3.知識(shí)的負(fù)遷移

學(xué)生們?cè)趯W(xué)習(xí)過程中，很容易用舊的思維去思考新的問題，造成知識(shí)的負(fù)遷移。比如初中物理學(xué)習(xí)到的物理量速度，只作為標(biāo)量了解其大小，到高中物理學(xué)習(xí)時(shí)要用矢量來描述，既要了解其大小，還要了解其方向，但學(xué)生們往往沿用原有的思維，對(duì)速度的變化只關(guān)注其大小，而忽視其方向，對(duì)速度的合成以為是代數(shù)和等。

二、物理錯(cuò)誤前概念的對(duì)策

筆者在高中物理教學(xué)中多方嘗試，總結(jié)出以下幾種物理錯(cuò)誤前概念的有效對(duì)策：

（一）設(shè)置情境，引發(fā)認(rèn)知沖突

教師是讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)真理，而不是簡(jiǎn)單地傳授真理。有些前概念已根深蒂固地在學(xué)生的認(rèn)識(shí)中，課堂上，設(shè)置情境，引發(fā)認(rèn)知沖突，從矛盾中發(fā)現(xiàn)問題，實(shí)現(xiàn)錯(cuò)誤前概念向科學(xué)概念的轉(zhuǎn)變。

例如，在高中物理必修1學(xué)習(xí)牛頓第一定律時(shí)，讓每位學(xué)生放一輛小車于平整光滑的玻璃板上，推小車后放手，每位學(xué)生都能真切觀察到，推力消失后，小車并沒有馬上停下來。學(xué)生意識(shí)到“力消失了，物體仍然會(huì)運(yùn)動(dòng)”，這與“力消失了，物體就停止運(yùn)動(dòng)”的舊有觀念發(fā)生沖突，為力和運(yùn)動(dòng)之間正確概念的建立掃清障礙。

又如，對(duì)于“拔河比賽時(shí)，勝方的拉力比敗方的拉力大”的實(shí)例，學(xué)生腦海里普遍存在著錯(cuò)誤前概念“相互作用力不一定相等”。因此在課堂教學(xué)時(shí)，設(shè)置以下幾個(gè)小情景，以引發(fā)認(rèn)知沖突。

【情景1】請(qǐng)甲乙兩同學(xué)，甲為一強(qiáng)壯高大的男生，乙為一瘦弱嬌小的女生，通過一根細(xì)繩進(jìn)行拔河比賽，結(jié)果是男生獲勝。（師：這兩位同學(xué)給對(duì)方的拉力大小如何呢？生：男生對(duì)女生的拉力大。暴露學(xué)生腦海中的錯(cuò)誤前概念。）

【情景2】用測(cè)力計(jì)系在細(xì)繩兩頭，重復(fù)情景1的實(shí)驗(yàn)。（攝像，慢鏡頭回放，依然是男生獲勝，兩測(cè)力計(jì)的讀數(shù)相同。實(shí)驗(yàn)說明兩位同學(xué)的相互作用力（拉力）是相等的；師：那為什么拉力相等而男生會(huì)取勝呢？學(xué)生認(rèn)知上產(chǎn)生沖突。）

【情景3】仍請(qǐng)?jiān)瓉淼膬晌煌瑢W(xué)再試一次。在男生一側(cè)的地面上悄悄加一塊光滑的木板，然后讓其仍與女生通過兩端各系一個(gè)手持式演示測(cè)力計(jì)的細(xì)繩，進(jìn)行拔河比賽，就在大家以為男生依然能夠輕松獲勝的時(shí)候，卻發(fā)現(xiàn)女生竟輕松將男生拉過中間線，而兩測(cè)力計(jì)的示數(shù)仍相同。（攝像，慢鏡頭回放，展示兩測(cè)力計(jì)的讀數(shù)相同。造成驚訝，學(xué)生陷入沉思，然后請(qǐng)男生說出前兩次與后一次拔河的差異，讓學(xué)生明白是由于“摩擦力”在作祟，這樣，學(xué)生徹底接受了“相互作用力大小相等”的觀點(diǎn)。）

通過設(shè)置這三個(gè)情景，先破后立，幫助學(xué)生建立起正確概念，形成對(duì)牛頓第三定律的正確認(rèn)識(shí)。

（二）切身體驗(yàn)，主動(dòng)參與探究

物理概念抽象難懂，教師設(shè)置情境，讓學(xué)生切身體驗(yàn)各種實(shí)際活動(dòng)，參與科學(xué)探究，增強(qiáng)感性認(rèn)知，有助于糾正錯(cuò)誤的前概念。［2］

例如，在高中物理選修3-4單擺教學(xué)中對(duì)”影響單擺振動(dòng)周期的因素”部分，學(xué)生存在著不少錯(cuò)誤的前概念，比如，認(rèn)為“振幅越大，周期越大”；“質(zhì)量越小，周期越大”等。組織學(xué)生主動(dòng)通過實(shí)驗(yàn)探究得出“單擺的周期與其質(zhì)量和振幅無關(guān)”。這樣，就可以達(dá)到徹底糾正錯(cuò)誤前概念的效果。

又如，在高中物理選修3-1中關(guān)于電動(dòng)勢(shì)概念教學(xué)中，大部分學(xué)生存在著電動(dòng)勢(shì)就是外電壓的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)，讓每位學(xué)生動(dòng)手，先將電壓表直接接在一節(jié)干電池兩端，記錄電壓表示數(shù)，再將同一節(jié)干電池接入閉合電路，記錄干電池兩端電壓表示數(shù)，學(xué)生親眼目睹兩種情況下電壓表示數(shù)不同，在此基礎(chǔ)上，讓學(xué)生研究以蓄電池電解液為電源的電路，測(cè)出內(nèi)外電壓。通過切身體驗(yàn)，明確電動(dòng)勢(shì)與外電壓是不同的概念，糾正原先的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)。

（三）構(gòu)建模型，突出物理本質(zhì)

物理模型是我們學(xué)習(xí)物理過程中引入的具體化形象。運(yùn)用形象的物理模型可以使學(xué)生對(duì)物理概念的理解捕捉到重點(diǎn)，充分理解物理概念的本質(zhì)，使學(xué)生能夠?qū)ξ锢砬案拍钸M(jìn)行剖析，往往可以達(dá)到披沙揀金的效果，從而糾正物理前概念的錯(cuò)誤，建立科學(xué)的概念。［3］

例如，在高中物理選修3-4中關(guān)于“機(jī)械波”教學(xué)中，很多學(xué)生具有“機(jī)械波傳播時(shí)介質(zhì)會(huì)隨波遷移”的錯(cuò)誤前概念，以繩子波為例，先引入質(zhì)點(diǎn)這一物理模型，將軟繩簡(jiǎn)化為若干質(zhì)點(diǎn)連接而成，再利用箱式橫波演示儀，演示機(jī)械波是如何形成與傳播的。［4］在此基礎(chǔ)上，請(qǐng)幾位同學(xué)在講臺(tái)上，把每位同學(xué)的頭部看成質(zhì)點(diǎn)，每個(gè)同學(xué)的位置不變，只是按照一定的規(guī)律先后下蹲、站起，卻觀察到類似繩子波的水平方向的形成及傳播。學(xué)生深刻意識(shí)到“機(jī)械波傳播的只是振動(dòng)這種運(yùn)動(dòng)形式”，這樣，正確的物理概念就建立起來了。

（四）延伸課堂，利用信息技術(shù)

利用視頻、音頻、動(dòng)畫等信息技術(shù)，化抽象為具體，展示物理過程，打破教學(xué)實(shí)驗(yàn)條件的限制，利用暫停、回放、延緩實(shí)驗(yàn)過程，使學(xué)生增強(qiáng)視聽體驗(yàn)，糾正錯(cuò)誤前概念。比如，利用flash軟件制作模擬“機(jī)械波的形成及傳播過程”的課件，可以讓每一個(gè)學(xué)生在課上及課后利用課件在“波動(dòng)”的任意一個(gè)瞬間“定格”再現(xiàn)某個(gè)時(shí)刻，并分析波傳播過程中，各質(zhì)點(diǎn)偏離平衡位置的位移，展現(xiàn)不同時(shí)刻波的圖像。再如，在高中物理必修1中關(guān)于超重和失重教學(xué)過程中，由于學(xué)生課堂上切身參與超重和失重的實(shí)驗(yàn)過程短暫，課前先錄好學(xué)生在體重計(jì)上隨電梯升降的實(shí)驗(yàn)視頻，慢鏡頭回放，將直觀形象地給學(xué)生強(qiáng)烈地視覺感知，有效糾正原來的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)。

QQ群不受時(shí)空限制的交流功能，對(duì)物理概念學(xué)習(xí)中的問題可以利用課余在QQ群進(jìn)行非實(shí)時(shí)性的雙向交流，同時(shí)，利用QQ群具有的一對(duì)一、一對(duì)多等多元化的交流功能，增進(jìn)師生之間、生生之間的交流，充分暴露前概念，個(gè)性化糾正錯(cuò)誤概念達(dá)到良好的效果。

三、結(jié)語

物理前概念如果是錯(cuò)誤的，將羈絆物理概念的學(xué)習(xí)，久而久之增加物理學(xué)習(xí)的難度，大大影響物理學(xué)習(xí)的興趣，能力培養(yǎng)更無從談起，故需及時(shí)糾正學(xué)生錯(cuò)誤的前概念。當(dāng)前的高中物理教學(xué)目標(biāo)明確，都是讓學(xué)生掌握概念，［3］在高中物理教學(xué)中應(yīng)重視錯(cuò)誤前概念，幫助學(xué)生真正掌握正確的物理概念。通過實(shí)踐，以上教學(xué)策略能有效地促進(jìn)學(xué)生糾正錯(cuò)誤前概念，有利于學(xué)生發(fā)展概念，轉(zhuǎn)變概念，有助于學(xué)生深入理解物理知識(shí)，形成正確的物理概念，促進(jìn)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)。

［1］李小洪.錯(cuò)誤概念的成因及應(yīng)對(duì)［J］.中學(xué)物理，2004（3）.

［2］謝勤.物理概念形成的認(rèn)知心理學(xué)基礎(chǔ)初探［J］.中學(xué)物理教學(xué)參考，2001（8）.

［3］陳燕，汪和君，王加元.基于概念圖的高中物理概念轉(zhuǎn)變教學(xué)案例分析［J］.物理教學(xué)探討，2014（5）.

［4］范偉，呂桂芳.運(yùn)用概念變化策略，建構(gòu)學(xué)生科學(xué)物理概念——以機(jī)械波的形成與傳播的教學(xué)為例［J］.物理教學(xué)探討，2007（3）.

（責(zé)任編輯：詹國榮）

福建省教育科學(xué)“十二五”規(guī)劃2015年度常規(guī)課題“普通中學(xué)高質(zhì)量課堂的教學(xué)策略研究”（項(xiàng)目編號(hào)：FJJK15-511）。