基于經(jīng)驗前測的初中物理典型光學(xué)前概念的引導(dǎo)策略

蔡峰黎

【摘?要】初中生在學(xué)習(xí)物理光學(xué)知識前，頭腦中有許多片面或錯誤的光學(xué)前概念，這些前概念對學(xué)生科學(xué)概念的建構(gòu)有著消極的影響。本文以初中物理光學(xué)知識主題為例，從精準(zhǔn)定位“前概念”、有力撬動“前概念”兩方面，闡述基于經(jīng)驗前測的初中物理典型光學(xué)前概念的引導(dǎo)策略。

【關(guān)鍵詞】經(jīng)驗前測;前概念;引導(dǎo)策略

一、問題的提出

初中物理教學(xué)中，經(jīng)常會有這樣的普遍現(xiàn)象，那就是學(xué)生看似都能“聽懂”課，但課后反饋效果不理想，甚至是“屢教不改”。歸根結(jié)底，學(xué)生頭腦中原有的根深蒂固的錯誤經(jīng)驗和思維方式?jīng)]得到糾正。看似順暢的課堂，很有可能是問題課堂。從教師教這個角度去看，教師不了解學(xué)生的真實想法和障礙在哪，始終按自己的經(jīng)驗把知識硬塞給學(xué)生，導(dǎo)致教師的“教”與學(xué)生的“學(xué)”嚴重不協(xié)調(diào)，教師所講與學(xué)生所想始終在不同的思維軌道上。這樣的教學(xué)沒有根基，有效性顯然蕩然無存。

二、問題的診斷

其實，來到課堂上的學(xué)生絕不是一張白紙或一塊白板。他們在接受各項系統(tǒng)的教育之前，對外部世界就有了一定的認知，這些認知來源于學(xué)生的日常生活、實踐經(jīng)驗和先前的學(xué)習(xí)，我們稱之為“前概念”。學(xué)生頭腦中的前概念有些是對現(xiàn)象或事物模糊、表面、膚淺的認識，這些前概念往往是片面的，缺乏科學(xué)性的，甚至是錯誤的。如果教師忽視了學(xué)生頭腦中前概念對新知識學(xué)習(xí)的影響，有些片面或錯誤的前概念會明顯阻礙學(xué)生理解接受新知識。要完成學(xué)生新舊知識和經(jīng)驗的轉(zhuǎn)變，并對學(xué)生原有的認知進行提升或重構(gòu)，教學(xué)中首先進行的應(yīng)該是“診斷”，即經(jīng)驗前測。通過經(jīng)驗前測揭露出學(xué)生頭腦中已有的認知結(jié)構(gòu)、思維方式、經(jīng)驗來源，其次才是“治療”。本文將從精準(zhǔn)定位“前概念”、有力撬動“前概念”兩方面，闡述基于經(jīng)驗前測的初中物理典型光學(xué)前概念的引導(dǎo)策略。

三、基于經(jīng)驗前測的初中物理典型光學(xué)前概念的引導(dǎo)策略

（一）做好課前預(yù)判，精準(zhǔn)定位“前概念”

1.聯(lián)系生活，摸清學(xué)生日常生活中形成的“前概念”

物理來源于生活，光學(xué)知識與學(xué)生的日常生活密切相關(guān)，學(xué)生頭腦中對光的認識直接來源于生活經(jīng)驗。由于學(xué)生思維的不成熟，憑直觀感覺經(jīng)過思維加工形成的認識一般都是片面或錯誤的。例如，學(xué)生平時玩過激光筆、見過手電筒發(fā)出的光，他們會認為光就是沿直線傳播的;學(xué)生在照鏡子的時候遠離鏡子，看到鏡中的“自己”變小了，就會認為像變小了;學(xué)生會認為只有像鏡子一樣光滑的物體才會反光，而其他的物體卻不會……這些前概念可以通過教師課前與學(xué)生的訪談或問題互動來捕捉和獲取。

2.對比課標(biāo)，挖掘科學(xué)教材中需要突破的“前概念”

小學(xué)階段的學(xué)生的思維主要是具體形象思維?？紤]學(xué)生的認知發(fā)展特點，小學(xué)科學(xué)課程通常僅呈現(xiàn)簡單而具體的科學(xué)概念，很少去解釋說明有理論基礎(chǔ)的科學(xué)理論和定律。在幾何光學(xué)這一塊內(nèi)容中，經(jīng)過經(jīng)驗前測可以發(fā)現(xiàn)新初二學(xué)生普遍缺乏對光學(xué)概念的完整認知，例如：學(xué)生對凸透鏡和凹面鏡對光線的會聚作用形成強光和高溫有所了解，但對兩者使用原理上的區(qū)別認識模糊;學(xué)生對凸透鏡的了解局限于兩面都凸的透鏡、會放大物體、能聚光得到強光和高溫的特點;學(xué)生了解不同顏色的物體吸熱本領(lǐng)不同，但不知道原因是什么……通過對比分析小學(xué)科學(xué)和初中物理課標(biāo)和教材的光學(xué)內(nèi)容，需要確定哪些概念需要補充、完善或者修正，學(xué)生的學(xué)習(xí)障礙在哪里，為科學(xué)合理地設(shè)計和組織教學(xué)提供依據(jù)。這樣的教學(xué)才能有的放矢，從而提高課堂效率。

（二）巧用思維杠桿，有力撬動“前概念”

以《光的直線傳播》這節(jié)課為例，深入調(diào)查新初二學(xué)生的感性認識和潛在知識，學(xué)生頭腦中已經(jīng)積累了許多“光沿直線傳播”的簡單前概念。如何把學(xué)生對“光在空氣中沿直線傳播”的簡單認識上升到“光在同一種均勻介質(zhì)中是沿直線傳播的”的理論認識，從而幫助學(xué)生搭建思維的臺階實現(xiàn)認識上的飛躍，是教師在進行教學(xué)設(shè)計時需要考慮的關(guān)鍵問題。

1.創(chuàng)設(shè)情境——充分還原“前概念”

幾何光學(xué)中學(xué)生錯誤或者片面的前概念是源于對生活中光現(xiàn)象的觀察經(jīng)驗所得，所以就可以從學(xué)生的生活出發(fā)創(chuàng)設(shè)問題情境，通過設(shè)置某一熟悉的情境來還原“前概念”，讓學(xué)生漸入佳境，同時也是教師實現(xiàn)經(jīng)驗改造的切入點。

【教學(xué)片段一】

首先，教師用激光筆在空氣中打出一束光，在墻上形成一個光斑。

師：激光筆頭與光斑之間，光是如何傳播的呢？

生：直線。

師：你們能看見它是沿直線傳播到墻上的嗎？

生：好像不能。

師：如果我們能把它的傳播路徑顯示出來就好了。生活中，你們有“看到”過光的傳播路徑嗎？

生：下雨天可以看到汽車燈發(fā)出的燈光束、樹蔭底下的光束是直的……

師：那能否按照上面思路，想辦法顯示出激光筆發(fā)出光的傳播路徑呢？

生：噴水霧或者煙霧。（教師演示顯示光路的實驗）

師：光只能在空氣中傳播嗎？你還想進一步研究什么問題？

生：想知道光在液體和固體中是怎么傳播的。

學(xué)生分組實驗，觀察光在空氣、水、玻璃磚、果凍中傳播情況。

師：你們看到了什么？

生：光在氣體、液體、固體中都是沿直線傳播的。

師：像剛才提到的氣體、液體、固體，我們稱它們?yōu)榻橘|(zhì)，那么請用一句話描述光是如何傳播的。

生：光在介質(zhì)中是沿直線傳播的。

鑒于小學(xué)科學(xué)書上對光和影有許多的篇幅介紹，學(xué)生對光的直線傳播比較熟悉，但缺乏科學(xué)全面的認識?！肮饪偸茄刂本€傳播”的這種觀點在學(xué)生的頭腦中已先入為主。課堂上，教師從學(xué)生的已有認知入手，積極模擬有關(guān)情境，將學(xué)生帶回到前概念建立的背景之中，在學(xué)生的分析表達中充分暴露其“前概念”，為之后形成強烈的思維沖突做好鋪墊。

2.尋找反證——直面沖擊“前概念”

學(xué)生缺乏對概念的完整認知，這樣的認知往往是學(xué)生對某一事物的片面觀察或只關(guān)注某一事件的部分過程所導(dǎo)致的，所以教師要根據(jù)前概念形成的原因，主動創(chuàng)設(shè)問題情境，引導(dǎo)學(xué)生敢于對自己的認知進行質(zhì)疑和反思，全面深入的思考，讓事實來沖擊“前概念”。一旦引發(fā)認知沖突，就會引起學(xué)生認知心理的不平衡，激起學(xué)生好奇心和求知欲，使學(xué)生產(chǎn)生解決問題的動機。

【教學(xué)片段二】

師：光總是沿直線傳播嗎？

生：……

師：同學(xué)們回顧生活中一些光的現(xiàn)象，利用手邊器材，嘗試尋找光并非總是沿直線傳播的證據(jù)。

學(xué)生體驗：讓光從水面的上方斜射入水中;光斜射到平面鏡上;光斜射到玻璃磚……

師：同學(xué)們看到說明現(xiàn)象？這些現(xiàn)象說明了什么？

生：有時候，光從一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì)時，它的傳播路徑發(fā)生偏折了。

師：換句話說，光沿直線傳播是有條件的，怎么表述呢？

生：光在同一種介質(zhì)中才沿直線傳播。

教師的“光總是沿直線傳播嗎？”這一追問，讓學(xué)生出乎意料而不知如何回答的同時，也激發(fā)學(xué)生強烈的求知欲望，驅(qū)動學(xué)生打破固化的思維模式，換一個角度重新審視這個問題。學(xué)生通過自身體驗發(fā)現(xiàn)光偏折的現(xiàn)象使學(xué)生重新思考自身的已有認知，進而發(fā)現(xiàn)原有前概念中的不合理性，從而驅(qū)動他們對原有觀念進行調(diào)整、改造，使其順應(yīng)于新情境，有效培養(yǎng)了學(xué)生質(zhì)疑反思的批判性思維能力。在質(zhì)疑和辨析中，學(xué)生對概念的理解和知識的建構(gòu)更加深入。

3.妙用實驗——有力修正“前概念”

驗所呈現(xiàn)出來的直觀的現(xiàn)象往往給人造成深刻的影響。要糾正學(xué)生頑固的錯誤前概念，要在真實演示的視覺等感受上找對策。運用演示實驗引發(fā)認知沖突，讓學(xué)生觀察實物動態(tài)變化過程，以實驗結(jié)果與學(xué)生預(yù)測的差異，激化學(xué)生的認知沖突，促使學(xué)生主動打破固有觀念，重新思考實驗現(xiàn)象與結(jié)論，架構(gòu)新的概念。

【教學(xué)片段三】

教師重新演示激光筆打出光束，在墻上留下光斑，點燃酒精燈，用火焰去烤激光束，墻上的光斑發(fā)生晃動。

師：光斑晃動說明了什么？

生：光在空氣中不再沿直線傳播了。

教師演示實驗：向透明水槽里倒入清水，用激光筆從一側(cè)水平照射，學(xué)生發(fā)現(xiàn)光是沿直線傳播的;用漏斗沿側(cè)壁向水的下方加入飽和糖水，再次用激光筆水平照射，并慢慢將激光筆往下移動，讓學(xué)生觀察光在糖水中光路變化情況。

師：大家看到了什么現(xiàn)象？

生：光在糖水中向下彎曲。

師：為什么光不再沿直線傳播了呢？

生：介質(zhì)變得不均勻了。

教師演示實驗：用玻璃棒充分攪拌糖水后，讓學(xué)生再次觀察光在糖水中的光路。

生：攪拌后光在糖水中又沿直線傳播。

師：結(jié)合前面的實驗，說明光沿直線傳播必須滿足什么條件？如何完整地表述？

生：光在同一種均勻介質(zhì)中沿直線傳播。

通過演示實驗學(xué)生發(fā)現(xiàn)光的傳播路徑從直線到曲線再回到直線，這出乎意料的實驗現(xiàn)象讓學(xué)生產(chǎn)生最為直觀的認識，學(xué)生對自己原有認知的調(diào)整和完善更加高效。學(xué)生的思維隨之發(fā)生著順應(yīng)、同化的不斷變化，他們的認知也實現(xiàn)了從表象到本質(zhì)的一個飛躍。

綜上所述，前概念普遍存在于學(xué)生的思維中，并具有頑固性、廣泛性、隱蔽性、自發(fā)性等特點。教師在實施課堂教學(xué)前有目的地對學(xué)生進行經(jīng)驗前測，深入挖掘?qū)W生的“前概念”，把學(xué)生的“前概念”轉(zhuǎn)化為優(yōu)質(zhì)的教學(xué)資源，并精心設(shè)計、靈活運用教學(xué)策略對學(xué)生的“前概念”進行引導(dǎo)和轉(zhuǎn)變，從而使我們的物理課堂教學(xué)真正有效。

參考文獻：

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