回避思维误区，建立科学概念

司娴

摘 要：典型前概念有悖于正确的科学知识概念，为了进一步提高物理教学效率，消除前概念来带来的负面影响，本文基于建构主义教学思路，探讨了物理力学前概念转变的优化路径。

关键词：高中物理;概念转变;认知冲突;前概念

前概念源于个体对客观世界的朴素理解和认知，是学生在接触物理知识概念前，基于日常生活经验积累，所形成的与之相关的片面认识。他们在思考问题的过程中，通常会依赖于模糊、浅显、错误的习惯性经验常识进行推理判断，走入思维的误区。因此，为了有效提高教学效率和效益，扭转学生的错误认知，教师应多提问、多设疑，始终围绕学生的生活经验和思维认知规律，设计多样化的问题情境和学习任务，启发学生在猜想、质疑、探究、假设等一系列思维互动中，能自觉结合新旧知识的联系，进行严密的逻辑推理和概括对比，从而使学生在主动转变模糊、错觉概念的基础上，正确抽象出物理本质特征，逐步形成具备严谨、求真、务实的科学精神与思维品质。

一、引用物理模型，发展理性思维

前概念易影响正确认知。教师在物理课堂教学中，应从学生的感性思维和认知经验角度入手，引用简易物理模型，转变学生片面、错误的见解和观点，启发学生在归纳、猜想、质疑、假设的学习体验中，重组知识结构，自觉从物理学视角去理解和探究正确科学的物理概念和规律。

例如，教学“摩擦力”时，学生基于生活经验和先前的知识积累，已经对静摩擦力和滑动摩擦力形成一个基本的认知，但对于静摩擦力的大小、方向，滑动摩擦力产生的条件缺乏清晰的思路。本课知识要点是引导学生探究摩擦力的概念及产生的条件，理解“控制变量法”，掌握滑动摩擦力计算公式。教师在建立模型前，首先要转化学生的错误前概念，让学生清晰地掌握滑动摩擦力与哪些因素相关。教师：“请同学们进行一个简单的实验，把书平放在桌面上给一个初速度，仔细观察书本在桌面的滑行状态。”学生：“桌面的书本速度逐渐减小，最终停了下来。”教师：“你能说出原因吗？你知道这是哪一类摩擦力吗？”学生：“滑动摩擦力，原因是书本受到桌面给的摩擦力。”但一些学生的错误观点认为：“摩擦力方向与物体的运动方向相反，受滑动摩擦力的物体一定是运动的。”而正确的观点应是：“摩擦力方向一定与物体相对运动趋势方向相反。”教师：“请尝试用手压住桌面滑动手，说一说桌面给的摩擦力是什么方向？”让学生结合实际体验和之前所学的摩擦力知识，去分析解释滑动摩擦力、静摩擦力两种不同的摩擦现象。教师：“桌面对手有摩擦力作用，手对桌面有摩擦力作用吗？”使学生理解作用力与反作用力方向相反。教师引导学生在体验、总结、归纳的思维推论中，逐步加强对滑动摩擦力、静摩擦力的理性认识，促使学生在建立科学概念的基础上，进一步探索滑动摩擦力大小的决定因素。“接触面面积、相对运动速度……”教师提问，“一个物理量与多个因素有关，应该如何研究摩擦力大小与两物体挤压力关系？”引出“控制变量法”，一个物理量与多个因素有关，在研究某一个因素对物理量影响时，保持其他所有因素不变，学生在掌握正确科学概念的基础上，意识到控制变量法的应用。公式：，摩擦因数μ是两个力的比值，表示物体间的弹力。与相对运动速度，接触面积无关。教师：“观察图形，物体对地面的压力等于物体的重力吗？”结合简易模型梳理思路，明确物体与地面重力、压力没有必然关系。

教师：“日常生活中木箱停放在水平地面上，你用力推而没推动，什么原因阻碍木箱运动？”让学生运用已掌握的知识，观察模型“支持力N、受重力G、拉力F”并结合牛顿第一定律，推理“N和G相互抵消，拉力F无法被消去，该力与F反向”。

教师：“这个力是什么力呢？”让学生在模型观察分析中，正确理解“接触面上两个物体，有相对运动趋势又保持相对静止时叫静摩擦力”。教师：“怎样求静摩擦力的大小，判断出静摩擦力的方向？”

教师建立简单合适的物理模型，指导学生边思考、边实践，用弹簧测力计独立进行实验设计，沿水平方向用较小的力拉木块，边增大拉力，边观察弹簧秤的示数变化，最终得出静摩擦力的大小与压力无关，大于滑动摩擦力，只决定最大静摩擦力，让学生在简易模型的观察中综合受力分析，理解滑动摩擦力产生的条件，知道最大静摩擦力与滑动摩擦力的关系，并会计算和判定滑动摩擦力大小、方向。

二、辩证质疑表达，探寻物理本质

为消除前概念的负面影响，教师要善于启发、引导学生，有针对性、合理性地组织学生探讨辩证交流，使学生在持续性的反思、讨论中，能客观地对科学概念进行提炼升华，通过对相应物理知识的深度加工内化，正确理解现象的本质概念、原理。

例如，教学“自由落体”关于轻重物体谁下落快的问题，学生经常会根据日常感性经验得出结论“一枚硬币和一片羽毛同时被释放，硬币会先落地，树上的果子比树叶下落得更快，重物下落得更快。”影响了学生对自由落体运动性质，运动规律的正确理解。因此，教师可以利用演示实验，结合问题探究法、排除法、归纳法、合并法，为学生构建核心问题：“自由落体运动是一种什么运动？速度如何变化？位移如何变化？运动规律如何？加速度大小、方向如何？”让学生在实践观察和思维激辩中，重组知识结构，正确理解什么是自由落体运动和自由落体加速度。教师首先通过互动游戏，锻炼学生逻辑推理、归纳、质疑能力，让学生观察对比“石头与羽毛，金属球和纸片，金属片和纸片的下落现象”“金属片和纸团下落现象”。引导学生运用学习的知识经验，探讨亚里士多德与伽利略的观点，发展学生严谨求实的科学态度。教师：“为什么金属片和纸团几乎同时着地？”“纸片变成纸团后为什么下落变快？”学生：“空气阻力的作用。”教师启发学生猜想无阻力情况，进一步观察实验演示“牛顿管中无空气时，金属片、羽毛下落速度一样，有空气时金属片下落得快”，引导学生从运动学物理量角度假设、猜想、探究、论证“在重力作用下，物体从静止开始下落运动”，“实际运动”条件“只受重力”影响，引导学生围绕伽利略对自由落體运动的推理观点，教师以“匀加速直线运动”启发学生交流探究解决相关核心问题，引导学生以科学态度实验、观察、讨论，质疑问题，解决问题，能基于现实证据，理解客观事物规律，了解初速度为零的匀加速运动称为自由落体运动。

教师要通过生活现象的实验演示，活跃学生的思维观点，引导学生在问题的辩证、反思、分解、探究中，能运用科学思维对问题作出解释和改进，教师引导学生将已获取的知识经验运用到具体问题中，促使学生在合理的猜想与假设中，能整合新、旧物理知识经验，灵活利用物理知识进行科学论证，循序渐进增强自身的科学探究精神和严谨的逻辑思维能力。

总之，教师要始终以针对性、合理性、可操作性的教学方式，让学生去自主发现事物现象变化因果关系，促使学生在主动建构正确科学物理概念的过程中，能充分发挥思维潜力，有效实现科学思维、科学态度、物理观念的形成与发展。

参考文献

[1]陈婧.力学概念进阶教学的实践与思考[J].中学理科园地，2020，16（2）：7-8.

[2]王宪斌.高中物理力学实验教学的优化策略[J].山东教育，2020（Z2）.