人教版八年級物理《運動和力》學生前概念的分析與對策

◎羅志強

每當講到《運動和力》時，總有一個問題不時困擾著我：有些知識點，學生在課堂上似乎聽明白了，而在解題時，他們?nèi)匝赜梦磳W之前的原有觀念去理解并解答。這個問題一直困擾著我，在2017年學校組織的北京大學進修學習的過程中首次接觸到了“前概念”，困惑已久的問題終于得到了指引，并用學到的知識在日常的教學實踐中摸索出了一些針對學生錯誤前概念的對策。

一、前概念概述

前概念的定義：影響物理學習的因素是多方面的，其中前概念是一個重要影響因素。前概念研究興起于20世紀70年代的西方科學教育領(lǐng)域，前概念即學生在接受正規(guī)的科學教育之前形成的概念、想法或信念等，這些常常與學生日常直覺經(jīng)驗相聯(lián)系，其中有些是對客觀世界的樸素觀念，有些則與科學概念相悖。

物理錯誤前概念的成因：物理錯誤前概念的產(chǎn)生的原因很多，如：先入為主的日常生活經(jīng)驗；知識的負遷移和已有概念的局限；進行不當?shù)念惐鹊?。我認為最主要的原因是由于日常生活經(jīng)驗和科學概念之間的差異造成的?？茖W概念中，有一部分起初也是來自生活經(jīng)驗，但科學概念的形成一般都經(jīng)過了歷史的考驗，已經(jīng)形成了社會共識，并以固定的內(nèi)涵和外延確定下來。學生的生活經(jīng)驗只是個別經(jīng)驗，并沒有經(jīng)過去偽存真、去表及里、總結(jié)概括等步驟的加工處理，所以生活經(jīng)驗具有單一性、偶然性甚至是錯覺，與科學概念相比存在差異，這種差異就是錯誤前概念的成因之一。例如：在火車中如果我們只看對面一輛火車，就有可能會判斷我們乘坐的火車已經(jīng)開動了；但如果我們再看一下站臺，就可能發(fā)現(xiàn)不是我們乘坐的火車開動了，而是對面的火車開了，這就是由于視覺錯誤造成的，這種錯覺形成的生活經(jīng)驗就會產(chǎn)生錯誤的前概念。

二、《運動和力》學生前概念分析與對策

1.前概念一：物體運動是由于受到了力的作用 成因分析：學生從出生開始就與人和周圍環(huán)境發(fā)生作用，從與社會和環(huán)境的相互作用中經(jīng)過自己的體驗形成了對周圍世界中各種現(xiàn)象的認知圖式。而這些在生活中所構(gòu)建的前概念的認知往往要比接受正規(guī)的物理教育要早。學生在日常生活中體驗到：當用力推動物體時，物體就運動；當停止用力時，物體就停下來。因此，就得到了“物體運動是由于受到了力的作用”的結(jié)論。

所涉及的知識點：力是改變物體運動狀態(tài)的原因。物體運動狀態(tài)改變一定受到了力，但物體運動狀態(tài)不需要力來維持。

對策：物理概念不同于直覺，它反映了事物的本質(zhì)和內(nèi)部聯(lián)系?？梢赃\用物理學史，展示牛頓第一定律形成的前因后果、來龍去脈，培養(yǎng)學生的科學思想方法，從而糾正學生這一前概念。

2.前概念二：物體受力運動狀態(tài)一定發(fā)生改變 成因分析：在日常生活中，學生認為只要給物體一個力，物體就會由靜止變?yōu)檫\動，或由運動變?yōu)殪o止，從而認為物體受力運動狀態(tài)一定發(fā)生改變。

所涉及的知識點：物體受力不一定改變物體的運動狀態(tài)。因為受力也包含受包括受平衡力，此時運動狀態(tài)就不會發(fā)生改變。

對策：可以運用知識建模進行糾正，引導學生將力與運動的關(guān)系和各個相關(guān)知識點做成知識網(wǎng)絡(luò)模型圖，這是一個知識間邏輯關(guān)系分析的過程，可以優(yōu)化學生認知結(jié)構(gòu)，便于知識的儲存和提取。

3.前概念三：物體速度越大，慣性越大 成因分析：學生在乘車時發(fā)現(xiàn)：高速行駛的汽車剎車后，要滑行很長的距離才能停下來。造成此前概念的原因在于學生的感性認識和理性認識、生活經(jīng)驗和科學概念仍處在分離的狀態(tài)。

所涉及的知識點：慣性大小和速度無關(guān)。慣性大小只跟質(zhì)量有關(guān)。

對策：可以運用歸謬法進行糾正。繼續(xù)按學生的思路進行推理，速度越大慣性越大，那么，靜止的物體豈不是沒有慣性？這一結(jié)論與一切物體都具有慣性的知識相矛盾，從而引發(fā)學生思考，教師再引導學生進行分析，進而抽象概括出事物的本質(zhì)。

4.前概念四：桌子沒推動是因為摩擦力太大，大于人對桌子的推力

成因分析：根據(jù)自己的生活經(jīng)驗想當然得出結(jié)論，沒有用物理規(guī)律分析問題。在學生看來，摩擦力是阻礙物體運動的力，故由于這種阻力太大，并大于人對桌子的推力，故沒有推動桌子。

所涉及的知識點：水平推力推桌子，桌子沒有被推動，此時的靜摩擦力摩擦力與推力是一對平衡力，大小相等。

對策：可以采用歸謬法，結(jié)合師生對話暴露學生認知缺陷，使學生主動建構(gòu)思維結(jié)構(gòu)。在學生得出桌子沒推動是因為摩擦力大于推力，教師可以順著學生的思路，繼續(xù)追問：既然摩擦力大于推力，根據(jù)力和運動的關(guān)系分析一下，桌子應處于什么狀態(tài)？此時學生就會發(fā)現(xiàn)推理與事實發(fā)生矛盾，就會嘗試摒棄原有的想當然的結(jié)論，重新用相關(guān)的物理知識與方法解決問題，使學生對靜摩擦力的認識由經(jīng)驗水平提升到科學概念水平。

三、針對學生前概念教學的作用

新課程要求教師不再是單純的教書匠，而是教育教學的研究者，教師應該有收集和處理信息的能力，并且將所得到的信息科學地整合到教學中去。這就要求教師自己首先要認識到前概念對學生學習的影響，要在一切可能的條件下努力了解學生的前概念，要在教學中以學生原有的前概念為出發(fā)點，對正確的前概念加以鞏固和提高，進而使學生形成科學概念。本文僅總結(jié)了初中物理人教版教材第八章《運動和力》中主要知識點中涉及的前概念，分析了它們產(chǎn)生的原因，給出了如何引導到正確概念上的方法，這些具體的工作將有助于指導初中物理教學。隨著我國素質(zhì)教育改革的深入推進，使得教師不得不采取新的教學策略來進行教學；隨著前概念在物理學科中的應用，前概念教學所展現(xiàn)出的正面作用，必將在以后的日子里對我國的物理教學產(chǎn)生重大的影響！

［1］嚴麗，韓寶玉，金毅，桑芝芳.國內(nèi)外“力與運動”前概念研究概述及對教學啟示［J］.物理教學，2014（03）：12—14