前概念与中学物理教学.doc

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1、前概念与中学物理教学罗建浙江省江山中学 浙江 江山 324100 关键词：前概念、认知、科学概念、物理概念摘要：前概念一般是指学生在学习某科学概念之前由长期的日常经验形成的对事物、现象的看法和观念。而中学生考虑问题容易产生表面性，且往往会被表面现象所迷惑，而看不到事物本质。所以易形成一些错误的前概念。在物理教学中，不能忽视学生大脑中形成的前概念，对正确的应加以利用，对错误的要认真引导消除。正文：前概念一般是指学生在学习某科学概念之前由长期的日常经验形成的对事物、现象的看法和观念。按照认知心理学的观点，这种前概念的存在是必然的。因为每个人从出生就开始了探索环境、顺应环境的活动，在活动中构建出了特

2、定的认知模式。前概念就是这种认知模式的反映，但它们中许多只是一种对事物和现象的非本质认识。而物理概念提出的是复杂纷繁的自然现象的本质，具有一定的抽象性和复杂性。因此，表现在物理学习中的学生的前概念多是肤浅的、与科学概念相悖的，对学生形成物理概念构成障碍，因此前概念对物理教学有着重要的影响，下面就中学生头脑中和物理相关的前概念与物理教学谈一点看法。一、学生的前概念的成因学生的前概念从产生的原因上大致可以分为两种形式。一种是由学前经验形成的前概念。即在正式接受物理教育以前，学生根据日常生活经验，在与自然和社会环境的相互作用过程中形成的、对事物和现象的认识，这些认识是以直觉和非科学推理为支柱，大都片

3、面、幼稚，甚至与科学概念相悖。例如：从日常生活、小学常识课到初中自然，都只提到磁铁能吸引铁磁性物质，而从未提到铁磁性物质可以反过来吸引磁铁，因此，在学习牛顿第三定律之前学生脑子中已有一些“不遵守”牛顿第三定律的错觉：“力产生于主动施力的物体”。而且有些前概念在物理教学中，还不会轻易地让位于科学概念。它们可以自行调整、变通后与学生在物理课堂中接收到有关内容并存于学生的认知结构中，并且成为较为隐蔽但根基甚深的一部分观念。在面临较复杂的情境时，就会唤起它们。这种现象在各种层次的学生中都不同程度地存在。另一种是学生在正式学习物理以后，在学校教学情境中形成的。它主要表现在一些学生以前缺乏感知经验课题上。

4、特别是当那些非本质现象与学生认知结构中有关观念一致或相关联时，学生很容易同化这些现象。他们在自己原来观念的框架下理解所面临的现象，导致对本质特征的曲解，并同时使原有的观念得到充实和加强，成为进一步学习的顽固的先入之见，影响学习的过程。这是一种典型的前知识的负向干扰。随着知识的增多和经验的积累，有时一些知识和技能的掌握却干扰了另一些知识技能的掌握。例如：学习研究过宏观现象后，再研究微观现象时就自觉或不自觉地带着宏观的观点看待微观现象，甚至把宏观的规律硬套在微观现象上。如果单凭直觉的推理，一些同学由于对一些相关的物理概念理解不透，没有经过深思，单凭直觉进行主观臆断。例如：学过加速度的概念以后考虑物

5、体做加速直线运动时，速度越来越大，有些同学就片面认为加速度不变或者越来越大，而对加速度可能会越来越小，难以理解。当然，这两类前概念在本质上是相同的，它们都反映了学生思维过程对直觉、经验的依赖。二、前概念特点（一）中学生头脑中的前概念具有广泛性中学生在正式学习物理之前已有了十多年的生活经验，接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，他们只能对看得见、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。（二）中学

6、生头脑中的前概念具有自发性中学生大脑中的前概念，缘起于个人长期、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。在其大脑里构建前概念完全是自发性的，他完全是站在自己的立场上，凭自己的感性经验进行构建。（三）中学生头脑中的前概念具有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，加之中学生的思维又具有自我中心性，因此中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。（四）中学生头脑中的前概念具有隐蔽性由于中学生大脑中的前概念是潜移默化形成的，因此它

7、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，中学生马上就会联想到他们头脑中的前概念。在面临较复杂的情境时，前概念就会马上表现出来。三、正确认识前概念跟物理教学的关系前概念是中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，因此教师不能总是一味地指责学生的前概念，把它看成是没有头脑的东西，忽视它的存在，这样不仅会挫伤学生的自尊心，降低学生的学习兴趣，而且会使他们对物理课产生畏惧心理，而应承认它是学生理解事物的一种方式，曾被成功地运用过，是他们认识和理解世界的宝贵

8、工具。而在物理教学中因势利导，将不准确的前概念尽量转化为科学的物理概念，对错误的的前概念则应该想办法克服其不利影响。对于前者虽然与科学的物理概念不一致，但在提供给学生一定的预备知识之后，再辅之以有关的实验引导，便不难使学生形成正确的物理概念，例如从不同物质轻重的概念转换成密度的概念。从结构上来说，这类概念在学生头脑里的形成并不涉及认知结构的转变，是属于认知同化过程。然而后一类前概念则与此大不一样，在学生的原有经验中，这些前概念在学生的头脑中已经有了相当长的发展时间，且已形成了系统的却并非科学的概念。比如，学生在日常生活中经常看到铁块沉于水中的现象，于是就在头脑中形成了铁块可以沉没于任何液体中的

9、前概念。当讲授阿基米德原理、演示铁块漂浮于水银面上时，许多学生根本不相信，认为这是教师在玩魔术。这就是前概念对物理概念教学的影响。在这种情况下，教师必须努力促使学生原有认知结构的解体和新认知结构的建立，以实现认知上的顺应，那么到底怎样做呢？四、物理教学中怎样克服前概念的不利影响（一）加强实物演示，丰富感性认识，有利于消除错误前概念 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。正确的实验结论是最有说服力的，实验有利于激发学生的学习兴趣，使学习理解起来更形象。实验应尽可能在教师指导下，让学生自己动手去做。实验前先让学生根据自己的理解

10、预测实验结果，先是定性的，然后是定量的把实验结果和自己预测的结果对比，使学生信服物理概念的正确。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。两个摆长相同摆球质量不同的单摆，哪个周期大呢？老师若解释说一样大，与摆球质量无关，则有些同学会始终持怀疑态度，如果通过实验，让学生亲自做，由他们自己得出结论，情况就大不一样了。 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

11、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。所以要尽量做好牛顿管实验，使学生建立密度和重力都不相同的物体在稀薄空气中，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。（二）重视物理模型的运用，培养学生逻辑思维能力，消除学生思维障碍物理模型是物理学中对实际问题忽略次要因素、突出主要因素经过科学抽象而建立的新的物理形象。通过运用物理模型可以突出重点，抓住本质特征和属性，可以消除学生思维方面的

12、片面性和表面性，提高学生思维的独立性、批判性和创造性，从而使学生能够对自己从生活中形成的物理前概念分析区别，抛弃错误概念，形成科学概念。研究物体的运动时，如果物体是平动的，而且物体运动的距离远远大于物体本身的大小，这个时候我们就将物体的大小和形状忽略而将物体看作是一个有质量的点，这就是质点。质点这一模型的建立将运动的物体大大的简化了，使我们在分析运动问题时更加注重问题的本质运动而不是物体。在伽利略和牛顿以前，人们对生活经验缺乏科学分析，认为力是维持物体运动所不可缺少的。由此古希腊哲学家亚里士多德提出了一个错误命题：必须有力作用在物体上物体才运动，没有力作用，物体就会停下来。这个错误一直延续了2

13、000多年，直到今天没有系统学习过物理的人还是会根据生活经验得到这样的结论。要从这个错误的前概念上面建立起正确的力和运动的物理概念难度之大可想而知，后来伽利略设想的“理想实验”，建立了一个没有摩擦的光滑轨道的物理模型，从而非常巧妙的否定了错误概念并推导出正确的结论。在“分子间的相互作用力”一节教学中，由于分子与分子间距离关系比较抽象，物体中独立的分子看不见，因此给教学带来一定的困难。但通过运用宏观物体建立物理模型，如可以利用弹簧模型使抽象的分子及分子力形象化、具体化，很好地启发了学生的认识和理解，收到较好的教学效果。在“洛仑兹力”教学中，对于洛仑兹力公式F=qvB的推导，是从电流在磁场中要受到

14、的安培力F=BIl推导出来的，其中nqvs是难点。但在建立导线中电流流动的微观图象的物理模型后，问题便简洁多了。要充分运用或创造条件，运用物理模型，从而为大面积提高教学质量打好基础。（三）循序渐进，启发学生思维，通过联系实际分析、对比，确立正确概念由于学生对物理概念存在不正确的论据，不准确的结论，以及理解和表达上的错误，如果在课堂上一下子要求他们理解课本上的“真理”，通常只能是适得其反，所以，教师在课堂上既不能急于求成，也不能强行纠正，而应启发学生的思维，发挥他们的主观能动作用。在教学上，教师因势利导，让学生把前概念和物理概念对照比较，引起冲突，让学生为自己的前概念辩护，耐心、细致地引导学生用

15、物理方法来分析问题，让学生独立地寻找所学物理要领的主要特征和属性，意识到自己脑子里发生的转变，从而使他们真正明白课堂上所讲的内容。学生一旦弄清道理，将会大大提高学习物理的积极性，收到“错中求正”的良好效果，转变、拓宽、重建他们的思维结构。正确的物理概念建立之后，还要进行针对性的训练，设计一些习题进行练习或测试。把所学的知识运用到有意义的实际中去，巩固课堂效果，加深学生对物理概念的理解。总之，前概念对于中学生来讲，先入为主，所以根深蒂固，生命力强，因此中学生带着前概念进入物理课堂，这是物理教学中的正常情况。对于前概念若能转化得当，则在激发学生兴趣、促进学生思维、加深理解、巩固知识等各方面都能起到积极作用，对物理教学反而可以起到事半功倍的效果。联系地址：浙江省江山中学物理组邮编：324100电子信箱：luojian2000