探究初中物理實(shí)驗(yàn),助力走出錯(cuò)誤潛概念誤區(qū)

尹鑫鑫

【摘要】學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識(shí)需要建立在概念的基礎(chǔ)上，學(xué)好概念對(duì)學(xué)生的物理課程學(xué)習(xí)具有非常重要的作用.由于初中生在日常的學(xué)習(xí)生活中已經(jīng)形成了一些物理潛概念，這些潛概念具有范圍較廣且對(duì)學(xué)生影響較深，并且一些錯(cuò)誤潛概念會(huì)對(duì)學(xué)生掌握物理知識(shí)產(chǎn)生較大的負(fù)面影響.因此，教師需要在課堂教學(xué)中對(duì)學(xué)生已經(jīng)形成的物理錯(cuò)誤潛概念進(jìn)行糾正，以此來促進(jìn)學(xué)生掌握正確的物理學(xué)科知識(shí).本文主要研究如何借助探究性物理實(shí)驗(yàn)對(duì)學(xué)生形成的物理錯(cuò)誤潛概念進(jìn)行糾正的有效課堂教學(xué)策略.

【關(guān)鍵詞】初中物理；探究實(shí)驗(yàn)；錯(cuò)誤潛概念

在學(xué)生大腦中所存在的概念能夠?qū)W(xué)生的學(xué)科學(xué)習(xí)產(chǎn)生重要影響.因此，初中物理教師在教學(xué)時(shí)不能忽略學(xué)生已經(jīng)形成的錯(cuò)誤潛概念，不能只是單純地為學(xué)生灌輸正確的物理概念，而且需要以學(xué)生已經(jīng)形成的物理潛概念作為教學(xué)切入點(diǎn)，在合適的教學(xué)方式及手段下帶領(lǐng)學(xué)生走出錯(cuò)誤潛概念誤區(qū).由于學(xué)生形成的錯(cuò)誤潛概念具有頑固性，因此教師不能只是采用口頭講述的方式為學(xué)生傳授正確的物理概念，而且需要借助探究性實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生在有力的實(shí)驗(yàn)事實(shí)中將錯(cuò)誤的物理潛概念轉(zhuǎn)化為正確的概念，使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探究中開闊自己的思維并更好地接受物理學(xué)科知識(shí)，最終獲得物理學(xué)習(xí)效果與質(zhì)量的有效提升.

1 采用類比教學(xué)法，糾正學(xué)生物理錯(cuò)誤潛概念

物理概念與學(xué)生的日常生活之間具有非常緊密的關(guān)聯(lián)，大部分物理概念均能夠找與學(xué)生實(shí)際生活有關(guān)的生活經(jīng)驗(yàn).因此，教師需要借助類比生活經(jīng)驗(yàn)與物理概念之間的關(guān)聯(lián)，使學(xué)生能夠形成對(duì)物理概念的正確理解，引導(dǎo)學(xué)生借助現(xiàn)實(shí)生活經(jīng)驗(yàn)學(xué)習(xí)物理概念，并在這個(gè)過程中糾正錯(cuò)誤的物理潛概念.

例如 在對(duì)初中物理蘇科版八年級(jí)上冊(cè)第三章第三節(jié)“光沿直線傳播”這部分內(nèi)容進(jìn)行教學(xué)時(shí)，需要學(xué)生能夠理解并運(yùn)用“光在均勻介質(zhì)中是沿直線傳播的”這一概念.但從學(xué)生完成課后習(xí)題的情況上看，學(xué)生在已形成的錯(cuò)誤潛概念導(dǎo)致未能對(duì)該概念產(chǎn)生清晰明確的認(rèn)識(shí)，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中表現(xiàn)為不會(huì)運(yùn)用該概念.由于該部分內(nèi)容為學(xué)生剛接觸光學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)內(nèi)容，能夠?yàn)楹罄m(xù)“光的反射”“光的折射”“平面鏡”等內(nèi)容的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)，需要學(xué)生能夠正確掌握該部分內(nèi)容的概念，以此為后續(xù)知識(shí)學(xué)習(xí)做好準(zhǔn)備.因此，教師在糾正學(xué)生對(duì)“光沿直線傳播”形成的錯(cuò)誤物理潛概念時(shí)，可以借助類比實(shí)驗(yàn)的方式促進(jìn)學(xué)生形成正確的物理概念.

在開展物理實(shí)驗(yàn)之前，需要教師為學(xué)生準(zhǔn)備紙杯、蠟燭、刻度尺這三樣物品.具體的物理實(shí)驗(yàn)操作如下：將三個(gè)相同紙杯的前后兩面相同位置處打上小孔，使用刻度尺畫出一條直線，直線的一端放置蠟燭，同時(shí)在直線上放置紙杯，此時(shí)能夠發(fā)現(xiàn)三個(gè)紙杯的小孔并不處于同一直線上.點(diǎn)燃蠟燭后，在直線的另一端中放置的紙杯小孔中不能觀察到蠟燭的光線.最后，通過轉(zhuǎn)動(dòng)紙杯的方式使小孔位置處于同一直線上，此時(shí)，在直線另一端放置的紙杯小孔處能夠看到蠟燭光線.該物理探究實(shí)驗(yàn)借助類比教學(xué)的方式糾正學(xué)生形成的物理錯(cuò)誤潛概念，學(xué)生在探究如何對(duì)紙杯位置進(jìn)行放置的過程中，能夠明白當(dāng)紙杯中的小孔處于同一直線上后，從紙杯小孔處觀察到的蠟燭光線，能夠?qū)Ω拍睢肮庋刂本€傳播”進(jìn)行闡述.學(xué)生結(jié)合生活實(shí)際現(xiàn)象完成對(duì)物理探究性實(shí)驗(yàn)，就能夠在腦海中形成“光沿直線傳播”這一概念.由于目前大部分教師在實(shí)際開展該部分內(nèi)容教學(xué)時(shí)，只是以口述的形式為學(xué)生講授實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，并不會(huì)帶領(lǐng)學(xué)生真正完成實(shí)驗(yàn)探究，導(dǎo)致學(xué)生只能死記硬背記住該概念，學(xué)生也難以在學(xué)習(xí)過程中形成加工處理物理概念的能力.因此，現(xiàn)階段的物理課程教學(xué)需要教師借助簡(jiǎn)單的材料帶領(lǐng)學(xué)生完成真實(shí)的實(shí)驗(yàn)過程，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探究中得出物理規(guī)律，并通過形成的明顯物理現(xiàn)象糾正自己腦海中錯(cuò)誤的物理潛概念.

總之，教師在引導(dǎo)學(xué)生形成正確的初中物理概念時(shí)需要運(yùn)用類比的學(xué)習(xí)方式.學(xué)生能夠在類比兩個(gè)相似或相同的性質(zhì)的過程中在腦海中建立相對(duì)應(yīng)的關(guān)聯(lián)，進(jìn)而使學(xué)生完成新舊知識(shí)的遷移，并將抽象化的知識(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)榫呦蠡闹R(shí).可見，借助類比實(shí)驗(yàn)的教學(xué)方式能夠有效糾正學(xué)生在學(xué)習(xí)物理知識(shí)之前所形成的錯(cuò)誤物理潛概念.

2 利用認(rèn)知沖突，糾正學(xué)生物理錯(cuò)誤潛概念

教師可以借助問題驅(qū)動(dòng)的方式引導(dǎo)學(xué)生多元化求解某一問題，使學(xué)生在不同且存在矛盾的答案下，運(yùn)用認(rèn)知沖突發(fā)展自己的認(rèn)知能力.內(nèi)部矛盾與外部矛盾辯證統(tǒng)一的過程體現(xiàn)了事物的發(fā)展，因此教師也可以借助于此方法促進(jìn)學(xué)生改正腦海中形成的錯(cuò)誤物理潛概念.學(xué)生構(gòu)建物理概念的主要?jiǎng)恿Ρ旧砭蛠碜哉J(rèn)知沖突，在認(rèn)知沖突的幫助下學(xué)生能夠結(jié)合已有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)提升物理課程學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，進(jìn)而促進(jìn)學(xué)生形成正確的物理概念理解.

例如 在對(duì)初中物理蘇科版八年級(jí)下冊(cè)第十章第三節(jié)“氣體的壓強(qiáng)”這部分內(nèi)容進(jìn)行教學(xué)時(shí)，需要學(xué)生完成對(duì)兩個(gè)中心概念的學(xué)習(xí)與掌握，即“在大氣中存在的物體接收到來自大氣的壓強(qiáng)就是大氣壓強(qiáng)”以及“流體具備的流速越大則流體的壓強(qiáng)越小”.在分析學(xué)生腦海中形成的錯(cuò)誤潛概念后，發(fā)現(xiàn)學(xué)生由于在學(xué)習(xí)該部分知識(shí)內(nèi)容之前已經(jīng)完成了對(duì)液體壓強(qiáng)概念及固體壓強(qiáng)概念的學(xué)習(xí)，因此已經(jīng)初步形成了對(duì)壓強(qiáng)概念的理解，但是對(duì)于空氣這種看不見且摸不著的物質(zhì)而言，難以使學(xué)生對(duì)大氣壓強(qiáng)的概念形成正確的理解.學(xué)生理解大氣壓強(qiáng)的意義時(shí)由于無法產(chǎn)生直觀的感受而導(dǎo)致出現(xiàn)理解偏差，也就造成了學(xué)生難以在完成相關(guān)習(xí)題時(shí)獲得較高的正確率.并且，學(xué)生只能根據(jù)字面意思理解流體壓強(qiáng)與流速之間的關(guān)系，無法針對(duì)實(shí)際問題運(yùn)用所學(xué)知識(shí).學(xué)生刻板地完成課堂知識(shí)的學(xué)習(xí)，只是對(duì)如何記憶物理概念引起重視，忽略了物理概念的學(xué)習(xí)應(yīng)當(dāng)以理解與聯(lián)系實(shí)際生活為主.因此，需要教師能夠借助認(rèn)知沖突帶領(lǐng)學(xué)生完成物理探究實(shí)驗(yàn)，以此來促進(jìn)學(xué)生對(duì)該部分概念形成正確的認(rèn)知.

開展實(shí)驗(yàn)之前需要教師為學(xué)生準(zhǔn)備水、易拉罐、鐵絲、橡皮泥、蠟燭等物品.具體實(shí)驗(yàn)步驟如下：將少量的水注入空易拉罐中，利用鐵絲固定易拉罐，用蠟燭加熱易拉罐底部，在易拉罐罐口處出現(xiàn)白色氣體后，快速將易拉罐倒置水中，能夠發(fā)現(xiàn)易拉罐出現(xiàn)變癟的現(xiàn)象.完成實(shí)驗(yàn)后，教師需要引導(dǎo)學(xué)生針對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行分析：該探究實(shí)驗(yàn)的實(shí)質(zhì)是加熱易拉罐的過程中，罐體內(nèi)部的水在吸熱后轉(zhuǎn)變?yōu)樗魵猓迌?nèi)在充滿水蒸氣的狀態(tài)下內(nèi)部空氣減少，并堵住了易拉罐灌口，在撤離加熱的蠟燭并將其倒扣至水中后，存在于易拉罐中的水蒸氣放熱后液化為液態(tài)的水，此時(shí)易拉罐中的氣體變少，在外界大氣壓的作用下，易拉罐就出現(xiàn)了變癟現(xiàn)象.教師在認(rèn)知沖突教學(xué)策略運(yùn)用下為學(xué)生設(shè)置探究物理實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生借助真實(shí)的物理問題激發(fā)學(xué)生對(duì)知識(shí)的研究興趣，使得學(xué)生在完成物理實(shí)驗(yàn)的過程中能夠?qū)Ξa(chǎn)生物理現(xiàn)象背后所存在的真實(shí)物理規(guī)律進(jìn)行主動(dòng)的探究與分析，學(xué)生能夠在真真切切的物理實(shí)驗(yàn)中感受到大氣壓強(qiáng)的存在.

總之，初中物理教學(xué)中需要教師借助認(rèn)知沖突的教學(xué)方式，并運(yùn)用物理探究實(shí)驗(yàn)，幫助學(xué)生糾正學(xué)習(xí)時(shí)形成的錯(cuò)誤物理潛概念，使學(xué)生加深對(duì)正確物理概念的理解與記憶.

3 借助問題解決模式，糾正學(xué)生物理錯(cuò)誤潛概念

學(xué)生能夠運(yùn)用所學(xué)物理知識(shí)解決生活中常見的問題是學(xué)習(xí)物理概念的意義體現(xiàn)，因此教師在開展教學(xué)活動(dòng)時(shí)，可以借助解決探究實(shí)驗(yàn)中所存在的問題的方式幫助學(xué)生糾正大腦中形成的物理錯(cuò)誤潛概念，使學(xué)生能夠正確理解并遷移運(yùn)用物理概念.

例如 在初中物理蘇科版八年級(jí)下冊(cè)第十章第四節(jié)中需要學(xué)生完成對(duì)“浮力”相關(guān)知識(shí)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，該部分內(nèi)容在第十章的教學(xué)中不僅是重點(diǎn)還是學(xué)生學(xué)習(xí)的難點(diǎn).“浮力”這部分內(nèi)容包含兩個(gè)核心概念：一是“物體浸入在液體或氣體中，所受到的來自液體或氣體向上托的力就是浮力”；二是“阿基米德原理：物體浸入在液體中所受到的浮力大小與其被排開液體的所受重力的大小相等”.經(jīng)調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，部分學(xué)生在學(xué)習(xí)這部分知識(shí)內(nèi)容時(shí)無法弄清浮力的方向，并且大部分學(xué)生在完成對(duì)應(yīng)題目時(shí)未能對(duì)浮力大小的變化、物體全部浸入至液體后位置的變化以及物體浸入液體后重力與浮力的關(guān)系進(jìn)行清晰的認(rèn)識(shí).對(duì)造成該現(xiàn)象的原因進(jìn)行分析，是由于學(xué)生在學(xué)習(xí)這部分知識(shí)時(shí)沒有與實(shí)際生活相結(jié)合，學(xué)生沒有在借助于實(shí)際的實(shí)驗(yàn)操作對(duì)抽象的物理知識(shí)進(jìn)行感受，導(dǎo)致學(xué)生物理思維發(fā)展受到制約，學(xué)生在混亂的認(rèn)知中造成了對(duì)“浮力”相關(guān)概念的一知半解.因此，教師可以借助問題解決物理探究實(shí)驗(yàn)的方式，使學(xué)生在教師的引導(dǎo)下完成對(duì)概念的分析，進(jìn)而完成對(duì)學(xué)生所形成的不明確、不清楚的物理潛概念進(jìn)行糾正.

實(shí)驗(yàn)前需要教師為學(xué)生準(zhǔn)備彈簧測(cè)力計(jì)、水、水盆以及塑料袋等物品.具體的實(shí)驗(yàn)實(shí)施過程為：首先，引導(dǎo)學(xué)生將水裝入塑料袋內(nèi)，并使用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出裝有水的塑料袋重力；接著，將水裝入水盆中，將裝有水的塑料袋懸掛于彈簧測(cè)力計(jì)下并慢慢將其浸入水中，對(duì)彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)進(jìn)行觀察.學(xué)生通過觀察后能夠發(fā)現(xiàn)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)隨著塑料袋浸入水中的體積逐漸減小，當(dāng)塑料袋中的水與水盆中的水相平時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)顯示為0.該問題借助探究實(shí)驗(yàn)的方式帶領(lǐng)學(xué)生完成了“阿基米德原理”的分析.學(xué)生在探究過程中將塑料袋慢慢浸入至水中時(shí)，能夠通過不斷變小的彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)明白浮力與重力的合力不斷變小，而在不會(huì)發(fā)生變化的物體的重力大小下，導(dǎo)致浮力出現(xiàn)增加的情況.學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)還能夠明白塑料袋浸入水盆中體積增大時(shí)，浮力的大小也會(huì)增大，學(xué)生在這個(gè)過程中能夠明白浮力的大小與物體排開水的體積大小具有正相關(guān)關(guān)系.

總之，教師在糾正學(xué)生形成的物理錯(cuò)誤潛概念時(shí)，可以借助問題解決模式引導(dǎo)學(xué)生完成物理實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生在動(dòng)手操作與探究的過程中明白物理概念的原理，進(jìn)而形成正確的物理概念.

4 結(jié)語

總而言之，在學(xué)生頭腦中由以往生活經(jīng)驗(yàn)所形成的錯(cuò)誤物理潛概念具有廣闊性、頑固性及反復(fù)性等特點(diǎn).因此，需要教師在開展教學(xué)活動(dòng)時(shí)重視學(xué)生這一學(xué)習(xí)主體，對(duì)學(xué)生形成的物理錯(cuò)誤潛概念進(jìn)行充分了解，借助探究性物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的方式激發(fā)學(xué)生的物理課程學(xué)習(xí)興趣，引領(lǐng)學(xué)生走出物理潛概念誤區(qū)，使學(xué)生腦海中形成科學(xué)正確的物理知識(shí)概念.

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