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1、论前物理概念在物理教学中的地位和作用绵阳师范学院物理与电子工程系 杨 凡西昌美姑县城关二小 覃华芬绵阳第二中学 张修芝四川 绵阳 621000摘 要：前物理概念是学生学习科学物理概念之前对周围世界的一些看法。国内外许多研究表明：前物理概念广泛存在而且根深蒂固，对物理教学有着不可低估的影响。这种影响对学生学习物理有积极作用，又有消极作用。本文针对前物理概念的特点，采用探究法、实践法对前物理概念的形成、特征以及它在物理教学中的作用等方面进行分析，找出前物理概念对物理学习的积极作用和消极作用，然后针对这些作用提出并详细阐述了进行教学前测、组织情景教学、利用物理实验、开展合作学习等教学方法，进行科学的
2、物理教学, 从而确立了前物理概念在物理教学中的地位，以期对搞好物理教学提供相关借鉴。关键词：前物理概念；物理教学；作用；地位前言 儿童第一次睁开眼睛，呈现在他面前的便是一个五彩缤纷、奇妙无比的陌生世界。由于多种物理现象对儿童感官的刺激，随着年龄的增长，儿童大脑便逐渐形成了对各种事物的感知1。因此，在学生学习物理之前，对多种物理现象便已有了自己的认识，并形成了一些与科学知识相悖或不尽一致的观念和规则，这就是前概念。前概念一般与科学概念是不一致的。在伽俐略和牛顿以前，人们对生活经验同样缺乏科学认识，认为力是维持物体运动的原因。由此古希腊哲学家亚里士多德提出一个命题:必须有力作用在物体上物体才会运动
3、，没有力的作用，物体就会停止。这一错误观点一直维持了2000多年。由此可见前概念对人们认识的影响是巨大的。由于中学生的知识经验有限，辩证思维还不发达，思维的独立性和批判性还不成熟，考虑问题容易产生表面性，往往会被事物的表面现象所迷惑，看不清事物的本质，缺乏思维的深刻，所以很容易形成错误的前概念。这些错误概念根深蒂固，不易纠正，它排斥了科学概念的建立，束缚了学生的创造性思维，对物理概念的正确形成极为不利，是物理教学低效率的重要原因。因此，对前物理概念进行研究，了解前物理概念的特征及其在物理教学中的影响，对物理这门学科的教与学都是有意义的。1前物理概念的意义和特征1.1什么叫前物理概念我们把学生在
4、接受物理学教育以前，通过自己的观察、体验与思考、对其它学科的学习、对各种物理现象和物理过程的理解和认识叫做前物理概念2。前物理概念来源于人的实践活动，它是由认识主体的认识活动所产生。在物理教学中，注意了解学生的前物理概念是很重要的，我们应该认识学生前物理概念概念的存在及其对物理学习的作用。前物理概念是学生根据自己的经验观察和理解世界得出的结果，虽然它还很不成熟，常常与物理概念相矛盾，但却是他们思维的产物，是属于他们个人的精神财富，它的存在有其特殊的意义。1.1.1前物理概念是如何形成的（1）先入为主的日常生活经验形成前物理概念学生在日常生活中，已从大量的物理现象中获得了不少物理方面的感性知识，
5、积累了许多生活经验，但这些凭自观感觉学习到的东西不一定都是正确的。例如，铁比木头重；水温只要达到100就可沸腾；车不拉就不动即表明力是维持物体运动的原因等。（2）知识的负迁移形成前物理概念 数学知识是学习和研究物理学的重要工具，能否恰当运用数学工具解决物理问题也是衡量学生能力高低的重要方面。但物理学不同于数学，物理学更重要的是物理事实、物理本质和物理关系。学生由于从小就接受数学教育，在思考物理问题时常常有“数学惯性”，以数学关系来理解物理概念。例如，对牛顿第二定律的表达式a=F/m，学生会认为al/m、aF，忽视了F、m 、 a三者之间相互不能割裂的物理关系;对库仑定律F=kq1q2/r2，会
6、认为r0时， F，忽视了物理事实。（3）不正确的课外渠道形成前物理概念学生在物理教学以外，通过广播、电视、报刊杂志等渠道，可以获取大量的物理知识，但其中不少是错误的。例如，重量、重力、质量不分；路程和位移混淆；电容器概念与描述电容器容纳电荷本领的电容概念不分。（4）对语词的曲解形成前物理概念概念是用一定的语词来记载和标志的，借助语词可以对感性材料进行抽象与概括，揭露事物的本质属性和共同特征。物理教学中的概念(这里把物理教学中的概念、定理、定律等统称为物理概念)通过语词说明和定义，使直观材料的特征更鲜明、更突出，还可以弥补直观材料的不足，揭示事物之间的内部联系。但实践告诉我们，学生常用在生活中形
7、成的对语词的理解来理解物理概念，并由此产生对物理概念的曲解。例如，“加”就是总体上数量在变大，因而认为“加速度”就是描述“物体增加的速度”；在匀速直线运动中，“匀速”指的就是“速度保持不变”，因而对匀速圆周运动中的“匀速”也理解为“速度保持不变”。前物理概念是学生根据自己的经验观察和理解世界得出的结果,它的形成是学生在成长过程中的必然。虽然前物理观念和科学的物理概念都同源于人的实践活动，但前物理观念一般仍停留在表象阶段，它是对事物形象概括，即使含有某些抽象过程，也是很初步的、很不完整的抽象，因而它含有非本质属性。1.2前物理概念的特征1.2.广泛性 学生在学习物理之前已有了十多年的生活经验，接
8、触了许多形形色色的物理现象，因而他们头脑中自发形成的前概念所涉及的范围也是相当广泛的。当然，这种广泛性是相对的，他们对能看得见、摸得着、日常生活经常接触到的事物形成了较多的前概念，而对那些比较抽象的物理知识，则很少有前概念。如学生对力学、热学和几何光学均有着较多的前概念，而对电学则很少有前概念。 1.2.自发性 学生大脑中的前概念，缘起于学生长期、大量的对日常生活的观察与感知，这些经验在其大脑中逐渐深化发展，经过感觉、知觉、表象阶段最终形成概念。学生在其大脑里构建前概念时，完全是自发性的，没有人教他这个问题应该是这样、那个问题应该是那样，他完全是站在自己的立场上，凭自己的感性经验进行构建。因此
9、，前概念是学生自己的精神财富，而且这种精神财富是他们在现实生活中认识事物的一个有价值的工具。 1.2.顽固性 由于前概念是学生大脑中业已形成的模式，且在长期的生活经验累积中又强化了这些观念，加之学生的思维又具有自我中心性，因此学生头脑中的前概念是极其顽固的。一些研究表明，一旦学生对某些物理现象形成了前概念，要想加以转变是相当困难的。如有位教师在讲清惯性概念之后，让学生回答并解释这样一个问题：一个人站在作匀速直线运动的火车里，如果面向前竖直跳起，是落回车厢原处，还是落到原处的后面？全班学生皆回答落到原处后面。原因在于学生的生活经验中已有了 “力是维持运动原因”的前概念，由此可见学生头脑中的前概念
10、是多么顽固。 1.2.隐蔽性 学生头脑中的前概念还具有隐蔽性。由于学生大脑中的前概念是潜移默化形成的，因此它以潜在形式存在，平时并不表现出来。然而在物理教学中讲授科学的物理概念时，学生马上就会联想到他们头脑中的前概念。当让学生用物理概念去解释问题时，前概念就会马上表现出来。 前物理概念的这些特征，决定了它在物理教学中的作用，在教学过程中教师应注意到前物理概念的特征，尽量发挥它在物理教学中的积极作用，减少其不利影响。2前物理概念在教学中的地位学生带着先入为主的前物理概念进入物理课堂，这是物理教学中的正常情况。基于前概念的特征和影响，决定了它在物理教学中不可忽略的地位，同时也要求教师在教学过程中不
11、能草率地用所谓的正确的观点去覆盖学生原有的想法。科学的教学过程应该是正确观点和错误观点发生交互作用，根据两者的优势及局限性进行相互协调的过程。因此，在进行科学的概念教学之前，首先要了解清楚学生原有的对某一概念的认知水平以及相异构想情况，并采用科学的教学手段，使学生有效地转变错误的物理前概念，进行有意义的科学物理概念的学习。笔者有以下几个建议：2.1进行教学前测学生头脑中的图式是在潜移默化中形成的，因此具有隐蔽性，平时一般不会清晰地呈现在脑海里。因此，教师在教授新知识之前，应采用诊断性测试等方式，了解学生的原认知结构5。这样做对教师的“教”和学生的“学”都有重要意义。对“教”的意义可用奥苏伯尔的
12、一句名言来概括，“如果我不得不把全部教育心理学还原为一条原理的话，我将会说，影响学习的唯一的最重要的因素是了解学习者已经知道了什么。”的确，在教授新概念之前，教师只有充分了解学生已有的认知情况，尤其是与新概念有密切关系的已有概念和原理的认识，才能选择有效的教学策略和方法进行有的放矢的教学。对“学”的意义在于，一方面通过教学前测或者提问，能激活学生的经验图式，让它从隐蔽之处呈现出来，这样就为学生的重新建构提供了基础框架，学生可以根据自己原有的认知结构进行同化和顺应来获得新概念的学习，以避免在大脑一片空白的情况下进行无意义的接受学习。另一方面，进行教学前测并及时反馈，能够有效地激发学生的学习动机。
13、学生习惯于用原有图式进行问题解决，当教师给予错误答案的反馈信息时，会沉重打击他们的原有认知图式。反馈结果会使学生对一些现象感到困惑甚至出现反叛情绪，“我哪里错了？我有事实作为依据的！”，“如果答案错误的话，老师你对这个现象又将如何解释？”，此时大脑无比兴奋，内在的学习动机非常强烈，用原有认知图式进行问题解决的失败促使他们迫切地想知道原由，甚至想根据自己的事实去推翻教师的结论。在这样的氛围中，教师再绞尽脑汁地要求学生注意力集中，认真听课认真思考就完全没有必要了。2.2组织情境教学 让学生在与实际情况相类似的教学情境中修正错误想法是帮助他们获得科学概念的有效途径。学生头脑中的前概念大多是在生活的具
14、体情境中建立起来的，用他们获得前概念的真实问题作为实例，会产生真实感和亲切感6。实践证明，教学中用以下的思路来解决真实性任务能有效地转变前概念：选择真实性任务或创设类似的情境；让学生根据自己的理解，预测实验或问题的结果；让他们用自己的前概念对现象进行解释，并为自己的前概念进行辩护，从而引起思维结构发生冲突，并强烈意识到前概念的存在；教师在适当时机进行参与，并步步引导他们用正确的物理概念来解释问题。如果急于求成，一下子就让学生面对课本上的“真理”，往往只能适得其反。2.3充分利用物理实验中学生的抽象思维在很大程度上属经验型，需要感性经验支持。因此教学中应了解学生的实际，通过实物演示消除错误概念。
15、太阳曝晒下的木块和金属块的温度如何？学生最容易根据自己的感觉，认为金属块温度高，形成错误认识。所以只有通过实验测定后，使学生认识到自己感觉的错误，才能消除错误前概念，否则任何讲授都是苍白无力的。由于学生思维带有一定的片面性和表面性，他们往往以物质外部的非本质的属性作为依据，形成错误认识。如学生认为马拉车前进是马拉车的力大于车拉马的力，从而对牛顿第三定律产生怀疑。所以教学中针对这种问题设计一个实验：个滑块，个轻质弹簧秤，使一个弹簧秤两端分别固定在两滑块上，用另一弹簧秤拉动连在一起的木块，去演示使一物块前进时，另一物块同时前进，通过弹簧秤显示两物块之间相互作用力，这样就可以排除学生形成的错误认识，
16、进一步理解牛顿第三定律。在“自由落体”一节教学中，学生对任何物体做自由落体运动从同一高度竖直落下时，不同的物体将同时落地很难想象。因此教学中应强调“自由落体运动”是指在只受重力作用下的竖直下落运动，但在实验中，不可避免地受到空气等阻力影响，结果当然不会完美。当然，更重要的是做好演示实验也就是要重复“伽利略斜塔实验”，使学生建立密度和重力都不相同的物体在空气中，从同一高度落下，快慢几乎一样的事实，然后对自由落体运动加以分析、研究。所以，抓住中学生学习物理的思维特点，充分利用实物演示及创造条件进行实物演示，积极消除学生的错误前概念，对提高物理学习效果是重要的。2.4开展合作学习每个学生进入课堂时都带着自己对世界或者自然现象的看法，他们仅在已经存在的东西与新的知识和信念发生联系的时
