光學(xué)前概念的成因及轉(zhuǎn)變策略

(廣東省深圳市龍華區(qū)教育科學(xué)研究院，廣東 深圳 518109)

1 物理前概念概述

學(xué)生在學(xué)習(xí)新的物理知識之前，通過自己的觀察、體驗與思考，形成了關(guān)于各種物理現(xiàn)象與過程的理解和認(rèn)識，這稱之為物理前概念。在這些前概念中，有些是正確的，會有助于學(xué)生形成物理概念、掌握物理規(guī)律。但有些前物理概念是片面的、甚至是錯誤的，有時會干擾、阻礙學(xué)生的學(xué)習(xí)。因此，了解學(xué)生學(xué)習(xí)相關(guān)的物理知識之前已有的前概念，弄清錯誤前概念形成的原因，采取適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)變策略顯得尤為重要。

2 初中生光學(xué)錯誤前概念及其成因

建構(gòu)主義認(rèn)為：“學(xué)生并不是空著腦袋走進(jìn)課堂的”。初中生在學(xué)習(xí)光學(xué)知識之前，由于學(xué)生的生活經(jīng)驗、知識儲備等原因，會存在一些前概念。通過多年的教學(xué)實踐和對學(xué)生的調(diào)查，發(fā)現(xiàn)初中生在學(xué)習(xí)光學(xué)知識時存在以下前概念。

2.1 光一定是沿直線傳播的

形成原因：大部分初中生均玩過激光筆，發(fā)現(xiàn)射出的激光是沿直線傳播的；還有手電筒、汽車前燈、從投影機(jī)射出的光束等發(fā)出的光也是沿直線傳播。因此，在初中生的頭腦中就會形成“光一定是沿直線傳播的”的前概念。事實上，光沿直線傳播是有條件的，那就是光要在同種均勻介質(zhì)中，否則它的傳播方向就要發(fā)生改變，如海市蜃樓、池底變淺等現(xiàn)象。

2.2 小孔所成像的形狀與小孔形狀有關(guān)

形成原因：很多初中生都知道影子是由于光的直線傳播形成，而且影子的形狀與物體有關(guān)，物體是什么形狀，影子就是什么形狀，如手影、樹影、建筑物影子等；小孔成像也是由光的直線傳播形成，因此，學(xué)生們會想當(dāng)然地認(rèn)為小孔所成像的形狀與小孔有關(guān)，小孔是什么形狀，所成的像就是什么形狀，如小孔是正方形的，則透過小孔所成的像就是正方形。

2.3 平面鏡成像時，物近像大，物遠(yuǎn)像小

形成原因：幾乎所有的初中生都照過鏡子，知道鏡子的后面會有一個與物體相對應(yīng)的像，而且還發(fā)現(xiàn)：當(dāng)人靠近鏡子時，鏡子里的像感覺越來越大；反之，當(dāng)人遠(yuǎn)離鏡子時，鏡子里的像感覺越來越小。因此他們認(rèn)為：平面鏡成像時，物近像大，物遠(yuǎn)像小。殊不知：人感覺到的物體大小，除了與物體本身大小有關(guān)之外，還與視角有關(guān)。

2.4 漫反射不遵守反射定律

形成原因：對于鏡面反射，學(xué)生很容易理解它遵守光的反射定律。但對于一束平行光線射到粗糙的反射面上，反射后的光線不再平行，對于這種漫反射現(xiàn)象，學(xué)生由于形成了“鏡面反射”的刻板印象，認(rèn)為漫反射不遵守光的反射定律。

2.5 放大鏡只能成放大的像

形成原因：由于學(xué)生還沒有系統(tǒng)學(xué)習(xí)凸透鏡成像的相關(guān)知識，只會從“放大鏡”這三個字的表面含義上去理解它，認(rèn)為放大鏡只能成放大的像，否則怎么叫“放大鏡”呢？他們不知道放大鏡其實就是一個凸透鏡，能成“等大或縮小或放大”的像。

3 光學(xué)前概念的轉(zhuǎn)變策略

針對上述光學(xué)前概念，我們在教學(xué)中可采用適當(dāng)?shù)母拍钷D(zhuǎn)變策略，使學(xué)生在學(xué)習(xí)時避免受錯誤前概念的影響，以形成正確的物理概念，掌握物理規(guī)律。

3.1 用事實說話

我們常說“事實勝于雄辯”，通過實驗等讓學(xué)生觀察直觀的現(xiàn)象，使他們相信這些事實和現(xiàn)象，改變他們頭腦中原有的錯誤的或不當(dāng)?shù)恼J(rèn)知，科學(xué)地理解物理概念和原理。物理學(xué)是一門以觀察和實驗為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，具體來說，用事實說話有以下幾種方法。

(1) 觀察法

觀察法是指在自然狀態(tài)下，研究者根據(jù)一定的研究目的，用自己的感官和輔助工具去直接觀察被研究對象，從而獲得資料的一種方法。如要改變學(xué)生中的“放大鏡只能成放大的像”這一前概念，我們可以讓學(xué)生拿著放大鏡看自己的手指頭，使其發(fā)現(xiàn)：“放大鏡離手指頭的距離不同，所成像的大小不一樣，有時會變大，有時會縮小，有時會一樣大”，從而改變“放大鏡只能成放大的像”的認(rèn)知。

(2) 實驗法

實驗法是指人為控制條件，利用特定的器具和材料，通過有目的、有步驟的實驗操作，觀察、記錄分析實驗現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)或驗證科學(xué)結(jié)論的一種方法。如要改變學(xué)生中的“小孔所成像的形狀與小孔形狀有關(guān)”這一前概念，我們可以通過以下實驗來進(jìn)行。如圖1所示，在蠟燭與光屏之間放置一個帶小孔的不透明板，小孔的形狀分別為三角形、圓形和正方形，通過三種小孔成像，就會發(fā)現(xiàn)像是倒立的、蠟燭的形狀，與小孔的形狀無關(guān)，從而改變“小孔所成像的形狀與小孔形狀有關(guān)”的認(rèn)知。

圖1

3.2 運用科學(xué)推理

科學(xué)推理是指通過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)睦碚撏茖?dǎo)，得出新結(jié)論的一種方法。如要改變學(xué)生中的“平面鏡成像時，物近像大，物遠(yuǎn)像小”這一前概念，我們可以根據(jù)“平面鏡成等大的像”這一特點進(jìn)行推理，當(dāng)人遠(yuǎn)離平面鏡時，盡管所成的像看起來越來越小，但我們可以引導(dǎo)學(xué)生這樣想：人遠(yuǎn)離平面鏡時，人(即物)的大小沒有變化，因此，經(jīng)過平面鏡所成的像大小也不會變化。從而改變“平面鏡成像時，物近像大，物遠(yuǎn)像小”的認(rèn)知。在此基礎(chǔ)上，可用茶色玻璃、兩個大小相同的棋子做實驗，進(jìn)一步轉(zhuǎn)變學(xué)生的前概念。

4 結(jié)語

物理概念的建構(gòu)是以學(xué)生的前概念為基礎(chǔ)的，教師要了解學(xué)生已有的前概念，從學(xué)生的現(xiàn)有認(rèn)知水平出發(fā)，真正以學(xué)生為中心，采用適當(dāng)?shù)那案拍钷D(zhuǎn)變策略，創(chuàng)設(shè)一種引發(fā)探究和思考的學(xué)習(xí)情境，激發(fā)有意義的思維沖突，讓學(xué)生不斷修正和調(diào)整自己的認(rèn)知，建構(gòu)正確的物理概念。