充分暴露前概念 實現(xiàn)知識正遷移

王長華

(浙江省金華市金華外國語學(xué)院 522001)

一、對“前概念”的理性認(rèn)識

所謂物理前概念，是指學(xué)生在接受物理教育之前，通過自己的觀察、體驗、思考，對各種物理現(xiàn)象和物理過程的理解和認(rèn)識.學(xué)生在平時的生活中，已經(jīng)從大量的生活情景和現(xiàn)象中獲得了很多物理學(xué)科方面的感性知識和樸素見解，比如“重的物體往往比輕的物體下落得快”等.這樣的物理前概念，有的是正確的，有的是與正確理解相悖的，有的則是對物理本質(zhì)的模糊認(rèn)識.

因此，我們在平時的物理教學(xué)中，必須充分重視學(xué)生頭腦中的各種各樣的前概念，只有對學(xué)生進(jìn)行充分的暴露，摸排和掌握這些前概念，才能采取正確的教學(xué)策略，完成物理知識的正遷移.

二、暴露 “前概念”教學(xué)策略

奧蘇伯爾有一句話說的很好，“如果我不得不把全部教育心理學(xué)還原為一條原理的話，我將會說，影響學(xué)習(xí)的唯一的最重要的因素是學(xué)習(xí)者已經(jīng)知道了什么.”從教育心理學(xué)的角度來講，暴露“前概念”就是指在不加干預(yù)情況下對學(xué)生的原始水平進(jìn)行的測試，其目的是為后續(xù)教學(xué)提供參照和依據(jù).筆者提供了幾個暴露“前概念”的手段：

1.基于證據(jù)進(jìn)行猜想暴露“前概念”

物理學(xué)家的猜想往往是偉大發(fā)現(xiàn)的前奏，他們看似天馬行空的猜想其實也是建立在自己學(xué)術(shù)和智慧的基礎(chǔ)之上.在教學(xué)中，我們也可以讓學(xué)生進(jìn)行猜想，但是猜想要有根有據(jù).這么做的目的就是因為學(xué)生寫出來的根據(jù)其實就是他們的前概念.這種有束縛的猜想，不僅能暴露學(xué)生的前概念，而且還能和新知識發(fā)生聯(lián)系.

案例1：比如必修1中《探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系》這一節(jié)可以提前設(shè)計一個小紙條問卷，進(jìn)行前測.學(xué)生前測案例如下面兩圖，如圖1、圖2.

這個猜想暴露了學(xué)生頭腦中存在的很多前概念，比如：與物體重力有關(guān)，因為重的物體(比如火車)加速慢，而輕的物體(比如摩托車)加速就快；與所受摩擦力有關(guān)，有摩擦力的物體速度變化慢，而沒有的則會更快等.有些學(xué)生猜想寫完后寫根據(jù)，寫著寫著就發(fā)覺自己的根據(jù)站不住腳或者完全沒有說服力.于是，自己對自己的前概念就進(jìn)行懷疑、剖析、批判，不自覺的進(jìn)入了知識遷移的過程.

2.利用課堂辯論暴露“前概念”

新課程要求我們以生為本，自然要求我們要設(shè)有聽取學(xué)生意見的場合和機(jī)會，因為那是我們了解學(xué)生前概念的好時機(jī).只要我們抓住這樣的時機(jī)，就能促使學(xué)生把自己的前概念講出來，而課堂辯論是一個很好暴露前概念的方式.

案例2：比如在選修3-1《恒定電流》中學(xué)習(xí)“電流強(qiáng)度”時，關(guān)于電流強(qiáng)度是標(biāo)量還是矢量？學(xué)生有了不同的意見，于是我在黑板上寫了一個標(biāo)題：電流強(qiáng)度是矢量還是標(biāo)量？正方：矢量.反方：標(biāo)量.并請正反雙發(fā)闡述自己的觀點.

在老師稍稍鼓勵之下，有同學(xué)就帶頭發(fā)表了意見.

同學(xué)甲(標(biāo)量觀點)：我們都知道I=q/t，對于一個等式，左右兩邊的標(biāo)矢量的性質(zhì)應(yīng)該是一致的，顯然q和t都是標(biāo)量，所以I也是標(biāo)量.

同學(xué)乙(矢量觀點)：老師說過，既有大小又有方向的物理量叫做矢量，電流強(qiáng)度既有大小又有方向，所以我認(rèn)為是矢量.

這樣的辯論將學(xué)生頭腦中的前概念和疑惑暴露的比較徹底.但這兩種觀點似乎是誰也說服不了誰的，因為在學(xué)生的頭腦當(dāng)中這兩種觀點都是對的.

3.利用學(xué)案導(dǎo)學(xué)暴露“前概念”

采用導(dǎo)學(xué)也是一種很好的暴露“前概念”手段，導(dǎo)學(xué)內(nèi)容在整個導(dǎo)學(xué)案中的比重可以根據(jù)實際需要進(jìn)行調(diào)整.而且，從某個意義上說，一個好的導(dǎo)學(xué)案也應(yīng)該具有對學(xué)生已有知識進(jìn)行前測的功能.

比如選修3-2第四章《電磁感應(yīng)》一開始就需要探究電磁感應(yīng)的產(chǎn)生條件，筆者設(shè)計了一個導(dǎo)學(xué)作業(yè)對學(xué)生實施學(xué)案導(dǎo)學(xué).如下：

導(dǎo)學(xué)作業(yè)

(1)磁通量概念：設(shè)在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場中，有一個與磁場方向垂直的平面，面積為S，我們把____和____的乘積，叫做穿過這個面的磁通量.思考：如何用此磁感線條數(shù)形象理解磁通量？

(2)有一框架面積為S，框架平面與磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場相互垂直，對穿過平面的磁通量的情況是( )

A.如圖3所示時等于BS

C.若從初始位置轉(zhuǎn)過90°，磁通量為0

D.若從初始位置轉(zhuǎn)過180°，磁通量變化為2BS

第(1)小題用來了解學(xué)生對磁通量概念和物理意義的掌握程度，第(2)小題是對磁通量及其變化量的相關(guān)計算的前測.學(xué)生都能答第一問，但是第二問好多選了AC，可見該生對磁通量的概念有一定的理解和掌握，但是對于磁通量的計算以及變化量的計算還有待加強(qiáng)和鞏固.

三、科學(xué)前測實現(xiàn)知識正遷移的教學(xué)策略

1.利用實驗進(jìn)行正遷移

學(xué)生頭腦中的很多思維都是抽象的或者屬于生活經(jīng)驗型的，比如學(xué)生認(rèn)為重的物體比輕的物體下落的快.要糾正這種片面的或者錯誤的前概念，可以通過演示實驗來完成，從而促進(jìn)知識正遷移.

針對前測案例1設(shè)計了如下的實驗：

實驗1：對比用小車甲(質(zhì)量大)和小車乙(質(zhì)量小)，在相同的外力的作用下在軌道上同時釋放，可以看到乙運(yùn)動較快.該實驗符合學(xué)生的生活認(rèn)知，與很多學(xué)生頭腦中的前概念不謀而合，學(xué)生的認(rèn)知在這個實驗中處于平衡的狀態(tài).

實驗2：增大小車甲的受力(也可以同時減小乙的受力)，同時釋放，學(xué)生發(fā)現(xiàn)這回是甲運(yùn)動的快.也就是說質(zhì)量大的物體也可以比質(zhì)量小的物體加速快.這個現(xiàn)象與很多學(xué)生的前概念發(fā)生了沖突.

在這兩個實驗的基礎(chǔ)上，讓學(xué)生思考怎么探究物體質(zhì)量對物體加速度的影響也就順理成章.在前概念沖突的基礎(chǔ)上引導(dǎo)學(xué)生概括出控制變量的實驗方法，再利用控制變量法設(shè)計探究性實驗，最終得出在相同合力作用下加速度與質(zhì)量成反比的特點，完成知識的正遷移.

2.利用合理情境進(jìn)行正遷移

學(xué)生在高一初次接觸“位移”這個概念時容易和“路程”概念混淆，因為位移是一個矢量，而學(xué)生對矢量的理解還不深刻，甚至覺得矢量是一個很抽象的概念.在這種情況下，可以創(chuàng)設(shè)合理的情境來促使學(xué)生對知識的遷移.

針對學(xué)生認(rèn)為“位移”和“路程”差不多的前測結(jié)果.教師設(shè)計了相關(guān)的情景如下：(1)同學(xué)小張從校門口出發(fā)，走了100m，請問這位同學(xué)現(xiàn)在在哪里？(2)同學(xué)小黃從校門口出發(fā)，向東走了100m，接著又向南走了100m，請問，他現(xiàn)在的位置離校門口多少遠(yuǎn)？現(xiàn)在的位置在校門口的什么方位？而這個過程中他走的路程是多少？

對于情境中第(1)問，學(xué)生的回答是不知道，因為沒有指明行走方向.從而讓學(xué)生明白，初中學(xué)習(xí)過的路程概念是不能準(zhǔn)確描述物體運(yùn)動時位置變化的方向的，也就明白了引入“位移”概念的作用.而對于第(2)問則讓學(xué)生體會到路程和位移的區(qū)別，由于是情景化的，學(xué)生易于接受，對于位移的計算方法也有了初步的了解.

3.利用理性分析進(jìn)行正遷移

對于前面案例2顯示出來學(xué)生對矢量和標(biāo)量的理解有不到位的現(xiàn)象，我們又該采用何種方式來進(jìn)行遷移呢？其實，此處只要抓住矢量的特點進(jìn)行理性分析就可以完成.

首先在黑板上畫出圖4，從圖4中可以看出，并聯(lián)電路上兩個支路的電流大小和方向與干路上電流的大小和方向，恰好符合矢量合成原理，似乎可以說明電流強(qiáng)度是矢量.那么到底對不對呢？

老師再畫出圖5，如果仍舊用矢量的合成法則(平行四邊形定則)去求總電流，則總電流的結(jié)果不可能仍然是7A.但是根據(jù)我們已經(jīng)掌握的電路知識，總電流的確應(yīng)該等于7A.由此說明，矢量合成法則(平行四邊形定則)在“電流強(qiáng)度”這個物理量上是不適用的，即電流強(qiáng)度不是矢量，而應(yīng)該是標(biāo)量.

從這個理性分析中，可以讓學(xué)生對矢量有更深刻的認(rèn)識，即除了平時經(jīng)常提及的“既有方向，又有大小”這個標(biāo)準(zhǔn)外，矢量還應(yīng)該符合“平行四邊形定則”這個運(yùn)算法則，即使學(xué)生頭腦中是錯誤的前概念也得到正面遷移.

4.利用變式問題進(jìn)行正遷移

變式問題或者變式訓(xùn)練是一種比較實用的教學(xué)手段，符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，利用這種方式，也能很好的對學(xué)生已有的物理前概念進(jìn)行正遷移.它往往是以學(xué)生腦海中的前概念或者某一道母題為模型衍生出相關(guān)聯(lián)的問題或者知識，使學(xué)生觸類旁通，舉一反三.

比如必修1《牛頓第一定律》中“慣性”概念的教學(xué)就比較適合利用變式問題進(jìn)行正遷移.學(xué)生在初中階段已經(jīng)對“慣性”這一概念有所接觸，但是有些同學(xué)對慣性的理解并不深刻，利用慣性分析生活中的一些現(xiàn)象也不到位，甚至還有很多錯誤的前概念存在.高中的教學(xué)就是要讓學(xué)生進(jìn)一步理解“慣性”這一概念的內(nèi)涵和外延.

模型情境：乘客站立在行駛中的公交車上，當(dāng)公交車突然剎車時，乘客會有怎樣的感受或者狀態(tài)出現(xiàn)? (人的上身會往前方傾斜，甚至人都會向前摔倒，這是慣性的表現(xiàn).)

模型變式：將一玻璃瓶裝滿水后密閉放在水平桌面上，勻速向前推動，發(fā)現(xiàn)瓶的中部有一個氣泡處于如圖6圖示的狀態(tài).現(xiàn)突然用一物體擋住瓶子讓其緊急“剎車”，則瓶中的氣泡相對于瓶子將怎樣運(yùn)動？(學(xué)生普遍會回答：向前運(yùn)動.教師因勢利導(dǎo)，要讓學(xué)生明白類比乘客的不是空氣泡而是瓶中水，水的質(zhì)量更大，它的慣性也更大，在瓶子加速時，水因為慣性會往前擠占空間，則氣泡向后.)

這個關(guān)于慣性的變式問題，通過源于學(xué)生生活的較為生動的物理情境，將定性認(rèn)識發(fā)展為定量比較，強(qiáng)化了“質(zhì)量是慣性唯一量度”這一認(rèn)識，是一次利用變式問題實現(xiàn)物理知識正遷移的成功實踐.

四、教學(xué)反思

暴露“前概念”使得教師課前的教學(xué)設(shè)計更有針對性，教師能夠非常高效率的解決學(xué)生存在的問題，準(zhǔn)確的找到新知識的傳授起點.同時，能夠讓學(xué)生學(xué)習(xí)知識時的認(rèn)知路徑更加的科學(xué)化，這也是高效率的前提.

從筆者的實踐中發(fā)現(xiàn)要實施科學(xué)的正遷移，一是要充分利用實驗進(jìn)行教學(xué)，更多的豐富學(xué)生的感性認(rèn)識，設(shè)計實驗時自然要多考慮學(xué)生的前概念.其次要重視物理模型的建立，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力，消除一些抽象思維帶來的思維障礙.三是教學(xué)時還是要多一些耐心，要循序漸進(jìn)，因材施教.

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