高中物理教學(xué)中“前概念”的特點及轉(zhuǎn)化策略

胡煒

所謂前概念，就是指學(xué)生在沒有正式學(xué)習(xí)之前，通過對生活經(jīng)驗的對比和歸納，總結(jié)出來對事物非本質(zhì)的一些認識。從高中物理教學(xué)的角度來講，有的前概念屬于正確的認識，它們的存在有助于學(xué)生學(xué)習(xí)的進行，然而錯誤的前概念卻給學(xué)生的學(xué)習(xí)帶來了更大的障礙，干擾他們物理概念和規(guī)律的建立。因此，如何引導(dǎo)學(xué)生對前概念進行轉(zhuǎn)化，對學(xué)生的已有認知結(jié)構(gòu)進行改造和重構(gòu)，也成了高中物理教師必須思考并解決的問題之一。

1高中物理學(xué)習(xí)中前概念的特點

1.1廣泛性

高中生正處在十六七歲的年紀，他們在十多年的生活經(jīng)驗中，已經(jīng)接觸過許許多多的物理想象，因此他們在頭腦中所形成的前概念是相當廣泛的。當然，這里的廣泛性也是一種相對的說法，學(xué)生有關(guān)物理認識的前概念主要集中在自己身邊的物理現(xiàn)象上，特別是自己看得到、摸得著的事物；而相應(yīng)的，那些微觀層面的，較為抽象的物理知識，學(xué)生很少會形成相關(guān)的前概念。

1.2頑固性

正因為學(xué)生的前概念是十幾年生活經(jīng)驗的結(jié)晶，因此有關(guān)認識可謂是根深蒂固，異常深刻。就像亞里士多德有關(guān)自由落體運動的錯誤認識能延續(xù)上千年一般，學(xué)生前概念的頑固性不亞于此。所以，高中物理教學(xué)的重要任務(wù)不是去創(chuàng)造新的思想，而是幫助學(xué)生擺脫舊觀念的束縛。

1.3負遷移性

在高中物理知識的建構(gòu)過程中，學(xué)生已有的知識基礎(chǔ)會積極地推動新認知的構(gòu)建，當然也會產(chǎn)生負面的作用。比如，學(xué)生在對跟隨傳送帶一起勻速運動的物體進行受力分析時，總是會將一個沿運動前進方向的靜摩擦力添進去，因為從他們的生活經(jīng)驗出發(fā)：“有力推了，物體才會前進”，這就對應(yīng)一個前概念“力是維持物體運動的原因”。

2前概念對高中物理教學(xué)的影響

正是由于上述的相關(guān)性質(zhì)，前概念的存在對學(xué)生的高中物理的學(xué)習(xí)帶來了很大的干擾，嚴重影響學(xué)生正確科學(xué)概念的形成，降低了物理教學(xué)效率。但是，我們不能忽視前概念存在的一些正面價值，雖然很多前概念與科學(xué)的物理概念不太吻合，但是教師只要輔以適當?shù)囊龑?dǎo)和解釋，并指導(dǎo)學(xué)生用科學(xué)的方法對感性的材料進行分析和處理，就能夠使得學(xué)生腦海中的某些前概念進化為科學(xué)的物理認知。高中物理的教學(xué)實踐也表明，學(xué)生腦海中的前概念會促進物理概念的建構(gòu)和相關(guān)規(guī)律的掌握，這些前概念屬于一種良性的教育資源，教師應(yīng)該將其作為學(xué)生構(gòu)建物理認知的土壤，將高中物理新的知識以種子的形式撒下去，在學(xué)生的自主探究下生根發(fā)芽，開花結(jié)果。

例如，“相同的作用下細彈簧就比粗彈簧更容易拉伸”，這一前概念其實就對應(yīng)著勁度系數(shù)這個物理概念；“銅和鋁是生活中最常用的導(dǎo)電材料”，這也可以認為是電阻率的前概念·

3錯誤的前概念轉(zhuǎn)化策略分析

物理教師在教學(xué)實踐中，要直面學(xué)生前概念的存在，結(jié)合教學(xué)設(shè)計要有效利用學(xué)生正確的前概念，使其充分發(fā)揮積極作用，但是因為錯誤的前概念的負面影響更為強大，因此對其進行轉(zhuǎn)化是高中物理教學(xué)的一項重大工程，相關(guān)操作可由以下角度人手。

3.1創(chuàng)設(shè)情境，激起有效地認知沖突

教師提供情境使新的認知與學(xué)生的前概念發(fā)生沖突，從而使得學(xué)生認識到自己觀念的錯誤，進而能正確地評價自己原有的經(jīng)驗，在自己感性認知與物理知識相矛盾的地方進行反思，經(jīng)歷過思想斗爭，并進一步打破原有認知的平衡之后，推動相應(yīng)認知體系的重構(gòu)。在將錯誤觀念替換為物理認知的同時，也實現(xiàn)了錯誤的前概念向正確科學(xué)認知的進化。

例如，日常生活中經(jīng)?？吹酵瑫r釋放的羽毛和金屬片，金屬片先著地，因此學(xué)生有了前概念：重的物體落體運動更快，對此概念的轉(zhuǎn)化，可以用實驗來激起學(xué)生的認知沖突。在真空管演示實驗進行之前，可以先讓學(xué)生猜想一下：真空環(huán)境下，同時下落的羽毛和金屬片誰的下落更快呢？然后，讓學(xué)生對比實驗演示出來的過程和自己的猜想是否一致，并引導(dǎo)學(xué)生分析真空管實驗和生活中落體運動之間的差別，從而進一步構(gòu)建自由落體運動的規(guī)律以及發(fā)生條件是什么。

3.2創(chuàng)造條件，讓學(xué)生在探究活動的體驗中構(gòu)建認知

前概念的根深蒂固很大程度源于他們來自學(xué)生切身的體驗，因此要實現(xiàn)相關(guān)概念的轉(zhuǎn)化，就必須讓學(xué)生切身去體驗物理概念和規(guī)律的構(gòu)建過程。以科學(xué)探究的方式來組織教學(xué)就是讓學(xué)生以更為直接的方式來形成概念，滿足他們的探究欲望?？茖W(xué)探究一般從提出問題開始，教師提供與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的材料讓學(xué)生直接感知，并讓學(xué)生自己來描述探究對象的一般特征，從而從中總結(jié)物理概念和規(guī)律，并通過與其他物理現(xiàn)象和過程的一般特點進行比較和區(qū)分來進一步界定概念的外延和內(nèi)涵。探究過程中的提出猜想、實驗設(shè)計以及操作等步驟都可以由學(xué)生自己來規(guī)劃進行，學(xué)生探究的過程中也必然會將自己現(xiàn)有的體驗和原有的認知進行對比，自發(fā)地實現(xiàn)前概念的轉(zhuǎn)化。

例如，讓學(xué)生探究“求合力的方法”的過程中，學(xué)生必然會不斷地調(diào)整拉力的大小和方向，并對比合力的有關(guān)特點，其間夾角較大的情形下肯定會出現(xiàn)合力小于分力的情形，這一場景的體驗必然會讓學(xué)生糾正“合力必然大于分力”這一錯誤的前概念。

3.3合作學(xué)習(xí)，讓學(xué)生在相互協(xié)助中實現(xiàn)概念的轉(zhuǎn)化

個人的力量往往是有限的，在物理教學(xué)中，教師積極倡導(dǎo)并開展合作學(xué)習(xí)能有效克服學(xué)生個體認知系統(tǒng)的局限性，有助于學(xué)生剖析問題的內(nèi)涵、認清事物的本質(zhì)，而且在合作團隊中還有助于形成更為積極的研究態(tài)度，學(xué)生不同思想的碰撞能夠激起思維的火花。在合作團隊進行討論時，平等和諧的氣氛會使得學(xué)生基于自己的經(jīng)驗暢所欲言，把學(xué)生從不同角度所總結(jié)出的大量的前概念匯總起來，加以修正并重新組合后，將成為一個較為系統(tǒng)而更為真切的認知。這種學(xué)習(xí)的方法就像“盲人摸象”一般，不同的人認知角度不同，一旦結(jié)合起來，一個體系化的認知就會接近于真理。

例如，“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”，這項探究任務(wù)非常巨大：從控制變量的思路設(shè)計到實驗器材選擇，再到實驗操作，乃至數(shù)據(jù)處理等等，單獨由某一個學(xué)生獨立完成是不現(xiàn)實的，在團隊中群策群力才是最佳的方案。

通過學(xué)生之間，學(xué)生與教師之間的討論交流來實現(xiàn)前概念的轉(zhuǎn)變。人本主義心理學(xué)家羅杰斯提出的促進學(xué)習(xí)者自由學(xué)習(xí)的方法有“同伴教學(xué)”、“分組學(xué)習(xí)”、“交朋友小組”和“探究訓(xùn)練”等方法。通過這些方法不僅可促進學(xué)習(xí)者對知識掌握、而且還可以培養(yǎng)他們的自信心、責任心、合作能力，改善學(xué)習(xí)態(tài)度，激發(fā)學(xué)習(xí)動機。通過探究訓(xùn)練學(xué)生可以更好地獲取知識，還可獲得探究的方法，發(fā)展其自主性、創(chuàng)造性和探究精神。對于每個學(xué)生而言，由于認識問題的深度和廣度不同，對事物的理解也就不同、有的較全面、有的較片面、有的較深刻、有的流于表面。這樣在交流的過程中，學(xué)生之聞就會產(chǎn)生不同觀念的碰撞、交鋒，從而引發(fā)概念沖突。所以教師應(yīng)主動為學(xué)生創(chuàng)設(shè)一個平等、自由的交流平臺，充分發(fā)揚教學(xué)民主，讓學(xué)生呈現(xiàn)自己的觀念，要鼓勵學(xué)生敢于表達自己的觀念。此外，其次要善于引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會聆聽不同的觀點，通過比較、分析、歸納、綜合等方法以獲取最科學(xué)的概念。

物理概念和規(guī)律的構(gòu)建是高中物理教學(xué)的主要任務(wù)之一。而充分利用正確的前概念、及時轉(zhuǎn)化錯誤的前概念都是完成這一教學(xué)任務(wù)的有效手段。如果相關(guān)工作未曾到位，那么學(xué)生對物理的學(xué)習(xí)只能是死記硬背，他們的整個知識體系就是混亂的，因此，合理利用前概念，促使其進行重構(gòu)和轉(zhuǎn)化刻不容緩。物理教師要在具體的實踐中進一步探索更為高效的手段，相信這也必然會推動物理教學(xué)的質(zhì)量提升。