利用有序性原理探究物理前概念的轉(zhuǎn)變

魏鐵道

【內(nèi)容摘要】物理前概念在學(xué)生頭腦中根深蒂固，對(duì)中學(xué)物理的教學(xué)工作影響很大，不利于學(xué)生建立科學(xué)概念。本文通過分析，總結(jié)出轉(zhuǎn)變學(xué)生前概念的方法，即在具體教學(xué)中利用有序性原理改變物理前概念。

【關(guān)鍵詞】有序性原理 探究 物理課堂 前概念

一、前概念的定義和主要特點(diǎn)

前概念是指學(xué)生在沒有接受正式的物理教育的時(shí)候，根據(jù)已有的生活經(jīng)驗(yàn)，在腦海形成的定式思維，是學(xué)生通過感性認(rèn)識(shí)和生活經(jīng)驗(yàn)的再加工獲得的片面的概念。前概念主要由以下四個(gè)特點(diǎn)：

1.前概念普遍存在于不同年齡段和不同層次的學(xué)生中。學(xué)生在沒有接受正式的物理教育之前，已經(jīng)多多少少有了一些生活經(jīng)驗(yàn)，簡(jiǎn)單的接觸過各種各樣的物理現(xiàn)象，因此，學(xué)生的頭腦中已經(jīng)自發(fā)形成相當(dāng)廣泛的前概念。

2.不同學(xué)生對(duì)同一物理現(xiàn)象的理解和解釋也是不同的。前概念是因?qū)W生的不同而不同的，由于不同學(xué)生經(jīng)歷的家庭環(huán)境和文化背景不同，所以，在實(shí)際中他們對(duì)同一物理現(xiàn)象的解釋也千差萬別。

3.前概念是學(xué)生在長(zhǎng)期生活中形成的，因此，它具有一定的頑固性。學(xué)生一旦形成前概念，就在頭腦里扎了根，再若改變，困難比較大。

4.學(xué)生大腦中的前概念是學(xué)生長(zhǎng)期生活中逐漸形成的，平時(shí)很難表現(xiàn)出來，一旦學(xué)生接受科學(xué)的物理知識(shí)，建立準(zhǔn)確概念時(shí)，前概念馬上就會(huì)阻礙學(xué)生接受新的概念，不利于學(xué)生接受新知識(shí)的和建立科學(xué)概念。

二、前概念影響學(xué)生對(duì)物理知識(shí)的快速、準(zhǔn)確接受

由于前概念由以上四大特點(diǎn)，所以在日常的物理教學(xué)中前概念對(duì)學(xué)生快速、準(zhǔn)確接受新物理知識(shí)和建立科學(xué)的物理概念有極大的阻礙。因此，在物理教學(xué)中，如何有效轉(zhuǎn)變學(xué)生頭腦中形成前概念，就成為廣大物理教師深入研究和急需探討的重要課題。

在中學(xué)物理課堂上，如果教師不對(duì)帶著前概念來上學(xué)的學(xué)生加引導(dǎo)，只是“填鴨式”的為學(xué)生灌輸準(zhǔn)確的、科學(xué)的物理概念，那將毫無意義，所學(xué)的知識(shí)，對(duì)學(xué)生來說就是一些極易忘記的物理專業(yè)術(shù)語(yǔ)而已。

面對(duì)著如此眾多復(fù)雜、廣泛、頑固、反復(fù)出現(xiàn)的前科學(xué)概念，我們應(yīng)怎樣轉(zhuǎn)變它們呢？我認(rèn)為，有序性原理是轉(zhuǎn)變前概念，使學(xué)生獲得準(zhǔn)確、科學(xué)物理概念的有效方法。

三、有序性原理的定義

一個(gè)系統(tǒng)由較低的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為較高的結(jié)構(gòu)，稱之為“有序”，反之為“無序”，從教學(xué)中來說，老師將問題講清楚、學(xué)生學(xué)會(huì)知識(shí)的過程就是有序，老師說理不清，學(xué)生迷惑不解的過程就是無序;學(xué)生學(xué)習(xí)過程中思維清晰、有條理，能舉一反三、觸類旁通通的過程為有序，反之為無序。在具體教學(xué)中，一些教師經(jīng)常死板的為學(xué)生灌輸概念、定義，或死板的講解例題的解法，而師生，生生之間很少互動(dòng)，導(dǎo)致學(xué)生的問題不能及時(shí)解決，學(xué)生的閃光點(diǎn)不能被有效評(píng)價(jià)，學(xué)生的困難問題得不到及時(shí)解決，學(xué)生處于封閉的學(xué)習(xí)狀態(tài)，這些是不符合有序原理的。

四、利用有序原理轉(zhuǎn)變學(xué)生的前概念

如何利用有序原理轉(zhuǎn)變學(xué)生的前概念？我通過長(zhǎng)期的教學(xué)研究認(rèn)為，需從以下兩各方面著手：

第一，教師要建立開放的課堂，形成師生、生生之間良好的互動(dòng)。在課堂上 ，教師應(yīng)多鼓勵(lì)學(xué)生大膽討論、積極發(fā)言，表達(dá)自己的想法和觀點(diǎn)，并利用談話、啟發(fā)等方式，讓學(xué)生對(duì)問題的思索有條理，對(duì)問題靈活應(yīng)用。

第二，在課堂上，給學(xué)生充分思考的時(shí)間，讓學(xué)生的大腦也變成開放系統(tǒng)。使大腦同外界進(jìn)行信息交換的同時(shí)，大腦的若干子系統(tǒng)之間也進(jìn)行信息交流，這樣才能走向有序。因此，教師在教學(xué)中就應(yīng)多啟發(fā)學(xué)生，給學(xué)生充足的思考時(shí)間。

現(xiàn)行人教版高中物理教材必修1、必修2中物理概念所占的比例比較大，物理概念數(shù)量多，幾乎每一章節(jié)都會(huì)出現(xiàn)。而且很多概念之間具有共同點(diǎn)，容易混淆。

下面，我將以人教版物理必修1第二章第一節(jié)《牛頓運(yùn)動(dòng)第一定律》的教學(xué)為例，談?wù)動(dòng)行蛐栽韺?duì)物理前概念的轉(zhuǎn)變。

如前所述，學(xué)生在日常生活中接觸到許多有關(guān)于“力和運(yùn)動(dòng)關(guān)系”的現(xiàn)象，形成了亞里士多德式的觀點(diǎn)，即：力是維持物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。這種前概念的形成有其客觀性，但不能忽視了它存在的危害性。那么，該如何進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，幫助學(xué)生正確理解“力和運(yùn)動(dòng)關(guān)系”？

第一，從學(xué)生的錯(cuò)誤前概念出發(fā)，找出前概念的錯(cuò)誤點(diǎn)。錯(cuò)誤在于：學(xué)生長(zhǎng)期生活經(jīng)驗(yàn)所致，學(xué)生經(jīng)驗(yàn)中，當(dāng)給物體施加力時(shí)，物體就會(huì)運(yùn)動(dòng)，不施加力，物體最終會(huì)停止運(yùn)動(dòng)，形成了亞里士多德式的觀點(diǎn)。

第二，回顧伽利略理想實(shí)驗(yàn)，糾正學(xué)生錯(cuò)誤觀點(diǎn)。通過學(xué)生閱讀教材，回顧如下：伽利略在可靠實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，推論得出，當(dāng)小球從一個(gè)斜面由靜止?jié)L下，小球會(huì)滾上另一個(gè)斜面，如果沒有摩擦力，小球就會(huì)上升到與原來等高的位置。如果將第二個(gè)斜面的傾角減小，小球在第二個(gè)斜面上達(dá)到與原來等高的位置將通過更長(zhǎng)的路程，繼續(xù)將第二個(gè)斜面的傾角減小，最終讓第二個(gè)斜面變成水平面，小球?qū)⒀厮矫嬉院愣ǖ乃俣冗\(yùn)動(dòng)下去。

第三，再利用氣墊導(dǎo)軌的實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證上述結(jié)論。實(shí)驗(yàn)通過把滑塊放在水平導(dǎo)軌上，當(dāng)接通氣泵時(shí)，滑塊和水平導(dǎo)軌之間就形成一層空氣層，我們認(rèn)為，物體沿導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)時(shí)幾乎不受阻力，輕推小滑塊，物體在氣墊導(dǎo)軌上的運(yùn)動(dòng)就可以看作是勻速直線運(yùn)動(dòng)。

第四，通過讓學(xué)生討論“力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系”，并在老師的引導(dǎo)下總結(jié)牛頓運(yùn)動(dòng)第一定律的內(nèi)容。

總之，根據(jù)有序原理，我們應(yīng)該改革傳統(tǒng)的課堂結(jié)構(gòu)和教學(xué)方法，在開放的環(huán)境中通過師生、生生互動(dòng) ，在促進(jìn)學(xué)生思考中，在寬松、友好的氛圍中轉(zhuǎn)變前概念，使學(xué)生更好理解所學(xué)的知識(shí)，為學(xué)生終身發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]高強(qiáng).“牛頓運(yùn)動(dòng)定律”備課參考[J].課程教材教學(xué)研究（中教研究），2018（Z1）.

（作者單位：甘肅省永登縣第一中學(xué)）