浅谈前概念的有效转化

沈青

[摘   要]物理前概念是学生在学习物理知识之前，对物理现象的认识和理解。正确的前概念是物理学习的基础，但片面的甚至错误的物理前概念则会成为物理学习的障碍。由于前概念的顽固性，将会对物理学习产生严重的干扰。如果错误的前概念得不到及时纠正会使学生形成错误思维，将会变成学习物理的障碍。文章以《牛顿第一定律》教学为例，谈谈如何在课堂教学中转化前概念。

[关键词]前概念;牛顿第一定律;转化

[中图分类号]    G633.7        [文献标识码]    A        [文章编号]    1674-6058（2019）20-0049-02

教育心理学家奥苏伯尔说：“影响学习最重要的因素是学生已经知道了什么。”笔者在教学工作中认识到前概念对学生的物理学习有着根深蒂固的影响。初中生初学物理知识，往往会陷入“一听就会，一做就错”的怪圈，究其原因，还是对基本概念理解不透彻，不能在新旧知识的联系和区别中重建认知结构，仅靠死记硬背来应付学习和考试。笔者结合一些教师的教学策略和自己的分析研究，认为：课堂教学中要根据焦点问题，创设问题情境，开展探究活动，引导学生理解掌握科学概念。具体教学中，应注意做好以下几个方面的工作。

一、利用直观实验，暴露学生的前概念

教师让学生做如下实验：用手推椅子，椅子动起来;撤去推力，椅子静止。

师：从刚才的实验中，大家能得出力与运动有怎样的关系呢？

生：只有当有力作用在物体上时，物体才能运动，撤去力后，物体就静止了，所以可以得到力是维持物体运动的原因。

分析：在学习《牛顿第一定律》之前，学生就已经在此前十几年的生活经验中形成了与亚里士多德“力是维持物体运动的原因”相同的错误概念，并且这个概念在他们头脑中可谓根深蒂固。因此本节课的焦点便是要使学生从错误的前概念向科学概念“力不是维持物体运动的原因，而是改变物体运动状态的原因”转化。因此教师通过“手推椅子”这个简单的经验事实，提问学生：“力与运动有什么关系？”这个问题看似问得很简单，实际上却很有水平。这个问题与学生的生活经历关联十分紧密，学生会感到非常亲切，容易缩小学生思维与所提问题之间的距离。并且又暴露了学生的错误前概念，同时也暴露了学生在叙述力的概念时能够倒背如流，但是用来解释生活经验问题时，又往往用他们的错误前概念去解释问题，这也就体现了前概念的顽固性和反复性。

二、创设问题情境，引发学生概念冲突

教师推动第二把带轮子的椅子，撤去推力，椅子运动一段路程后才停止。

师：同学们刚刚说力是维持物体运动的原因，那为何我撤掉推第二把椅子的推力后，椅子仍然能运动呢？

生：……

师：同学们仔细想一想，在日常生活中还有没有类似的撤去力后物体还能运动的情况？

生1：足球在离开脚后还能继续飞。

生2：羽毛球离开球拍后还能飞。

生3：骑自行车时，双脚不踩踏板，自行车还能向前运动。

……

师：同学们列举了那么多撤掉力后物体仍能继续运动的例子，再回过头去想一想，力是维持物体运动的原因吗？

生：好像不是。

分析：对存在于学生脑海中根深蒂固的前概念，教师不应该回避或直接简单否认，应有针对性地做第二把椅子的实验，目的是与第一把椅子实验进行对比，让学生用原有前概念对此进行解释，使他们在认知上产生冲突，即学生大脑中原有的概念与当前面临的现实问题间产生无法调和的矛盾，从而使学生感到有改变原认知结构的需要。学生的认知是有限的，教学中的问题需要有一定的梯度，应由浅入深，有序进行。教师可以进一步发问，引发猜想。假如在冰面上推第二把椅子会怎样？如果在比冰面更加光滑的表面呢？引发学生思考。教师所提出的问题要有针对性，问题之间要环环相扣，步步递进，还要符合学生的认知规律。学生通过思考，意识到物体的运动与摩擦力有关，这相当于在学生牢固的前概念上撞开了一条裂缝，为科学概念的构建创造了条件。

三、实验引入科学概念，让学生替换错误的前概念

师：伽利略是最早意识到摩擦阻力会影响物体运动状态并且进行实验的科学家。根据所给的器材，你会如何设计实验，探究摩擦阻力对运动的影响？

生：可以让小车从斜面上滑下来，分别滑到不同的接触面上，在不同的接触面上小车所受阻力不同，然后观察小车运动路程的远近。

师：实验中有什么需要注意的问题？

生：应该让小车从同一地点滑下来。

师：同一高度滑下来可保证小车滑到水平面时速度相同。下面各小组进行实验，并做好实验记录。

生：小车在棉布上运动距离最近;在木板上运动的距离稍远;在玻璃板上运动的距离最远。

师：由此可见摩擦力对物体的运动有怎样的影响？

生：当初速度相同时，摩擦力越大，物体运动距离越近;摩擦力越小，物体运动距离越远。

师：假如接触面比玻璃更光滑呢？

生：那会比在玻璃上运动得更远。

师：假如接触面完全光滑，沒有任何摩擦呢？

生：那就不会停下来，会一直向前运动下去。力不是维持物体运动的原因。

分析：此教学片段是在学生提出摩擦阻力影响物体运动的猜想后进行的实验探究，经过此番探究，学生原有的“有力则动，无力则不动”概念就可能被否定了。学生通过亲身实验，得出物体停止运动是因为受到摩擦阻力作用。同时通过教师的引导，学生还得出了“如果没有阻力，小车将一直运动下去”的推论。

在教学中，教师还可以适当给学生拓展一些物理学史的故事，潜移默化地对学生进行科学精神教育。比如为什么只有伽利略能够大胆地怀疑亚里士多德延续2000多年的错误结论？从而引导学生树立科学的怀疑精神，树立“实践是检验真理的唯一标准”的信念。这也有利于学生在未来学习中建构科学概念。

至此，科学概念便在学生头脑中建立起来了。教师接着再进行牛顿第一定律内容以及惯性的教学，也更顺理成章了。

四、进行应用迁移，有效指导实践，解决实际问题

转化了前概念并不是学习的结束，学物理的目的是为了用物理，引导学生用物理概念解释日常自然现象，使学生不得不信服物理概念的正确性。

在归纳出“牛顿第一定律”和学习“惯性”概念后，让学生课后思考：飞机在飞行中空投救灾物品，若在空投目标的正上方投下，则物品能落到目标处吗？应怎样空投才行？这些问题，很可能会引起争论，争论的过程就是科学概念与具体问题结合的过程，即巩固、活化概念的过程，教师可灵活运用，以提高教学实效。

由于前概念的顽固性和反复性，教师不能抱有经过一两次的纠正就可以使前概念销声匿迹的幻想。教师应根据学生的特点设计科学的教学方法，纠正学生的错误前概念，促进学生更全面、更深刻地掌握物理概念，建立正确的物理概念，提高教学效果。

（责任编辑 易志毅）