基于初中物理科學(xué)思維的錯(cuò)誤前概念轉(zhuǎn)化

汪文軍

摘 要：在初中學(xué)習(xí)和生活中，學(xué)生已形成許多前概念.這些前概念范圍廣、影響深且根深蒂固.而其中一些錯(cuò)誤的前概念對(duì)學(xué)生掌握科學(xué)的物理知識(shí)有極大的負(fù)面影響.而初中物理科學(xué)思維的錯(cuò)誤前概念轉(zhuǎn)化，不僅可以促進(jìn)學(xué)生增長(zhǎng)新知，還可以培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考，形成科學(xué)的生活觀、發(fā)展觀、世界觀.本文首先闡述了物理前概念的特點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上著重探討了初中物理科學(xué)思維的轉(zhuǎn)化的方式.

關(guān)鍵詞：初中物理;實(shí)驗(yàn)教學(xué);錯(cuò)誤前概念;轉(zhuǎn)化方式

中圖分類(lèi)號(hào)：G632文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1008-0333（2021）14-0048-02

科學(xué)思維是從物理學(xué)的視角對(duì)客觀事物的本質(zhì)屬性、內(nèi)在規(guī)律及相互關(guān)系的認(rèn)識(shí)方式;是基于經(jīng)驗(yàn)事實(shí)建構(gòu)理想模型的抽象概括過(guò)程;是分析綜合、推理論證等方法的內(nèi)化;是基于事實(shí)證據(jù)和科學(xué)推理對(duì)不同觀點(diǎn)和結(jié)論提出質(zhì)疑、批判、檢驗(yàn)和修正，進(jìn)而提出創(chuàng)造性見(jiàn)解的能力與品質(zhì).它是學(xué)生必備的學(xué)科核心素養(yǎng)之一.

前概念指學(xué)習(xí)者在接受正式的科學(xué)教育之前，在現(xiàn)實(shí)生活中通過(guò)長(zhǎng)期的經(jīng)驗(yàn)積累與辨別式學(xué)習(xí)而獲得的一些感性印象、積累的一些缺乏概括性和科學(xué)性的經(jīng)驗(yàn).而這些經(jīng)驗(yàn)中有些是與科學(xué)相違背的，想要糾正它也成了教學(xué)中的一個(gè)難題.

德國(guó)物理學(xué)家勞厄?qū)逃幸痪涿?：“重要的不是獲得知識(shí)，而是發(fā)展思維能力.教育無(wú)非是一切已學(xué)過(guò)的東西都遺忘掉的時(shí)候所剩下來(lái)的東西.”剩下來(lái)的東西是什么呢？我們理解其中重要的一個(gè)方面就是“思維”.通過(guò)初中物理科學(xué)思維的錯(cuò)誤前概念轉(zhuǎn)化，不僅可以轉(zhuǎn)化學(xué)生錯(cuò)誤的觀點(diǎn)，還可以培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立科學(xué)思維的能力，樹(shù)立正確的科學(xué)觀.

一、物理前概念的特點(diǎn)

不同層次的學(xué)生在學(xué)習(xí)物理之前，頭腦中都會(huì)存在前概念.且前概念數(shù)量多，范圍廣，在力、熱、光、聲、電各領(lǐng)域都會(huì)存在.物理前概念在主要特點(diǎn)就是隱蔽性強(qiáng).前概念是在潛移默化中形成的，以潛意識(shí)存在，平時(shí)不易表現(xiàn)，只有解決具體問(wèn)題時(shí)才會(huì)暴露出來(lái).再次，前概念是學(xué)生撐起生活經(jīng)驗(yàn)積累的結(jié)果，在頭腦中印象深刻，根深蒂固.想要糾正學(xué)生的錯(cuò)誤前概念還是很困難的.

二、物理科學(xué)思維的轉(zhuǎn)化方式

在以往教學(xué)中，前概念由于其隱蔽性強(qiáng)，容易被忽視.即使注意到，也有可能出現(xiàn)解釋不到位的現(xiàn)象，導(dǎo)致學(xué)生錯(cuò)誤前概念問(wèn)題難以糾正.且由于前概念數(shù)量多且雜，運(yùn)用單一的方法解釋已不能滿(mǎn)足需求，這使得我們不得不意識(shí)到，針對(duì)不同錯(cuò)誤前概念需要用不同的方法.下面以簡(jiǎn)例說(shuō)明.

1.物理實(shí)驗(yàn)的思維轉(zhuǎn)化

（1）在學(xué)生日常生活中，認(rèn)為用吸管喝飲料，飲料是被吸出來(lái)的.針對(duì)這一錯(cuò)誤前概念，設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)：

[實(shí)驗(yàn)材料]玻璃瓶、吸管、水、熱熔膠

[制作過(guò)程]①將打有一孔的玻璃瓶蓋旋緊在裝滿(mǎn)水的玻璃瓶上.②將吸管由孔插入，并用熱熔膠將所有孔隙密封，確保裝置氣密性.③讓學(xué)生通過(guò)吸管吸水，觀察是否有水被吸出.（如圖1所示）④將熱熔膠去除，讓學(xué)生再次吸水，觀察是否有水被吸出.

此實(shí)驗(yàn)首先通過(guò)有熱熔膠時(shí)吸不出水，引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突.再利用無(wú)熱熔膠時(shí)能吸出水強(qiáng)調(diào)我們用吸管喝飲料時(shí)，飲料不是吸出來(lái)的，而是大氣將飲料壓入我們口中.步驟③中裝滿(mǎn)水的瓶?jī)?nèi)幾乎無(wú)空氣，又由于有熱熔膠密封，杜絕了外界空氣進(jìn)入，當(dāng)吸飲料時(shí)，瓶?jī)?nèi)氣壓過(guò)小，無(wú)法將水壓入口中.而無(wú)熱熔膠時(shí)，由于瓶?jī)?nèi)氣體與大氣連通，吸水時(shí)，吸管中氣體減少，壓強(qiáng)變小，大氣將水壓入口中.利用此實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)化了學(xué)生的錯(cuò)誤前概念.

（2）學(xué)生上完體育課后，常站在電扇下吹風(fēng)，以此降溫.這一現(xiàn)象致使學(xué)生產(chǎn)生了通過(guò)吹風(fēng)可以降低環(huán)境溫度的錯(cuò)誤前概念.針對(duì)此現(xiàn)象，設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)：[實(shí)驗(yàn)材料]電風(fēng)扇、溫度計(jì)、水

[制作過(guò)程]①將溫度計(jì)置于打開(kāi)的電扇前（如圖2所示），觀察其溫度變化并記錄數(shù)據(jù).②將玻璃泡上沾有水的溫度計(jì)置于打開(kāi)的電扇前，觀察其溫度變化并記錄數(shù)據(jù)性（如表1所示）.③數(shù)據(jù)記錄并作出溫度變化圖像（如圖4所示）.

通過(guò)分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以得到結(jié)論，風(fēng)無(wú)法直接改變溫度，只有當(dāng)溫度計(jì)的玻璃泡上有水時(shí)，溫度才會(huì)下降.也就意味著體育課后由于學(xué)生身上有汗，電風(fēng)扇的風(fēng)吹動(dòng)加快了汗液的蒸發(fā)，而蒸發(fā)過(guò)程是吸熱的.這才使得學(xué)生感覺(jué)涼快.這樣就轉(zhuǎn)化了學(xué)生的錯(cuò)誤前概念.

2.物理理論的思維轉(zhuǎn)化.

（1）炎熱的夏天，學(xué)生坐在電扇下吹風(fēng)，涼爽的同時(shí)，很多學(xué)生會(huì)擔(dān)心搖擺的電扇會(huì)掉下來(lái)，針對(duì)這種錯(cuò)誤的前概念，可通過(guò)理論解釋.

如圖5所示，電扇之所以會(huì)掉下來(lái)，是由于受到地球的吸引力.正常情況下，由于吊扇頂部與天花板有著螺絲的固定作用，使得吊扇能穩(wěn)穩(wěn)的固定在天花板上.當(dāng)電扇轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，會(huì)將空氣向下吹動(dòng)，給空氣施加一個(gè)向下的力，根據(jù)牛頓第三定律，當(dāng)?shù)跎冉o空氣一個(gè)向下的力的同時(shí)，空氣也會(huì)給吊扇一個(gè)向上的力F，如圖6所示，吊扇受到兩個(gè)力的作用，最終二者的合力比圖5要小，這就使得吊扇受到的向下的力變小，也就意味著工作時(shí)的吊扇比不工作時(shí)更加難以掉下來(lái).所以我們的擔(dān)心實(shí)際是多余的.

現(xiàn)實(shí)中，直升機(jī)就是依據(jù)這一原理制造的，如圖7所示，當(dāng)螺旋槳高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，給空氣一個(gè)向下的力，同時(shí)空氣就會(huì)給直升機(jī)一個(gè)向上的力F，當(dāng)這個(gè)力大于直升機(jī)的重力時(shí)，直升機(jī)就能升空了.

利用理論解釋?zhuān)俳Y(jié)合直升機(jī)的例子，糾正學(xué)生的錯(cuò)誤前概念.

（2）漂浮在空中的空氣給日常生活并沒(méi)有帶來(lái)任何“負(fù)擔(dān)”，致使學(xué)生認(rèn)為空氣的質(zhì)量很小，要糾正這一錯(cuò)誤前概念，就必須用到密度的相關(guān)理論知識(shí).根據(jù)密度的計(jì)算公式，我們可以得到：質(zhì)量=密度*體積

以一間教室空氣質(zhì)量為例，教室的體積約為168m3，常溫常壓下，空氣的密度約為1.29kg/m3，帶入上述公式可得，教室內(nèi)的空氣質(zhì)量約為216.72kg.從這個(gè)數(shù)據(jù)我們可以發(fā)現(xiàn)，我們周?chē)目諝赓|(zhì)量實(shí)際是很大的，之所以人感受不到“負(fù)擔(dān)”，主要是由于人體內(nèi)氣體和外界大氣是相通的，這就使得人體內(nèi)外的壓強(qiáng)差為0.人感受不到來(lái)自空氣的壓力.通過(guò)實(shí)際數(shù)據(jù)計(jì)算，就轉(zhuǎn)化了學(xué)生的錯(cuò)誤前概念.

在物理教學(xué)中，由于前概念有著數(shù)量多、隱蔽性強(qiáng)、影響深的特點(diǎn).所以教師在教學(xué)中應(yīng)該重視“前概念”對(duì)學(xué)生的所產(chǎn)生的影響，多加關(guān)注，尤其關(guān)注錯(cuò)誤前概念的糾正.而在糾正過(guò)程中，我們要結(jié)合學(xué)生的思維發(fā)展，科學(xué)思維進(jìn)行糾正，形成科學(xué)概念.讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到運(yùn)用物理知識(shí)了解生活本質(zhì)的基本方法，從而培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的思維方法，正確的生活觀、發(fā)展觀和世界觀，進(jìn)一步提高學(xué)習(xí)效率，促進(jìn)學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)的不斷提高.

參考文獻(xiàn)：

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