談學(xué)習(xí)物理的“先入為主”

彭偉達(dá)

摘要在學(xué)習(xí)物理物理概念和規(guī)律前,生活中存在的大量物理現(xiàn)象,經(jīng)過學(xué)生的主觀感受形成的生活觀念,稱之為前概念,前概念具有隱蔽性、主觀性、廣泛性、頑固性。學(xué)生在思考和分析物理問題時(shí),易于用“生活觀念”代替“物理概念”,出現(xiàn)了學(xué)習(xí)物理的“先入為主”現(xiàn)象,成為學(xué)生邁向物理知識(shí)寶殿的絆腳石。針對(duì)這種情況,教師應(yīng)如何引導(dǎo)學(xué)生不能只跟“感覺”走,不斷克服和糾正這類錯(cuò)誤觀念,此文粗淺地介紹幾種做法,供大家分享。

關(guān)鍵詞前概念 先入為主 干擾 引導(dǎo)感悟

中圖分類號(hào):G633.7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

生活中存在的大量物理現(xiàn)象,經(jīng)過他們的主觀感受形成了許多生活中的物理觀念(生活觀念)。由于狹隘的感知范圍及淺薄的認(rèn)識(shí)水平的局限,學(xué)生錯(cuò)誤地將表象的東西當(dāng)作本質(zhì)的東西,形成一些與科學(xué)知識(shí)不一致的物理觀念。學(xué)生到了八年級(jí)開始學(xué)習(xí)物理了,開始逐漸建立反映事物本質(zhì)特征的科學(xué)而嚴(yán)格的物理概念和規(guī)律。在思考和分析物理問題時(shí)易于用生活觀念代替物理概念,并不能很好地納入以概念、規(guī)律為依據(jù)的物理學(xué)思維軌道,成為學(xué)習(xí)物理的絆腳石。這種“先入為主”的學(xué)習(xí),結(jié)合具體案例,淺析如下:

典型案例:

力學(xué):在初中力學(xué)中,問學(xué)生“踢出去的足球在水平地面滾動(dòng)過程中受到幾個(gè)力的作用?”,學(xué)生往往會(huì)回答:“重力、支持力、阻力和向前的沖力”。如果沒有“力”,物體一定不動(dòng),必須有“力”,物體才能運(yùn)動(dòng)?！傲κ蔷S持物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因”,“力是使物體運(yùn)動(dòng)的原因”。力越大,物體運(yùn)動(dòng)越快,許多學(xué)生認(rèn)為“力”就是力氣,夯舉得越高,“力”越大(勢(shì)能大);自行車騎得越快,“力”越大(動(dòng)能大);扛一袋大米上三樓比上二樓用的“力”大(做功多);公共汽車剎車時(shí)為什么人向前倒,是因?yàn)槭艿揭粋€(gè)“慣性力”, “速度大則慣性就大” ;“鐵比木頭重”,“自行車剎車后,使車停下來的力是閘和瓦圈間的摩擦力”等等。

熱學(xué):熱傳遞中,高溫物體把“溫度”傳遞給低溫物體;水壺中的水燒開后冒的“白氣”,多數(shù)學(xué)生誤認(rèn)為是水蒸氣。

光學(xué):平面鏡成像特點(diǎn)中頑固存在“物近像大”;把“紅外線”當(dāng)成“紅光”,“紫外線”當(dāng)成“紫光”。

聲學(xué): “聲音高則響度大”, “超聲波比聲波傳得快”。

類似 “先入為主”的前概念主要表現(xiàn)在:(1)多數(shù)屬于由于認(rèn)識(shí)水平的局限而形成的片面的、甚至是錯(cuò)誤的概念。(2)在學(xué)習(xí)某些概念時(shí)張冠李戴。例如對(duì)“做功”與日常生活中的“做工”混淆不清;將“機(jī)械效率”與日常生活中的“工作效率”混為一談。(3)知識(shí)的負(fù)遷移。例如,受測(cè)量中求平均值方法的影響,在求平均速度和合金的密度時(shí),也用求平均值的方法來計(jì)算。

成因分析:學(xué)生在學(xué)習(xí)物理之前,已經(jīng)從生活中接觸了大量的物理現(xiàn)象,積累了一定的生活經(jīng)驗(yàn)。這些經(jīng)驗(yàn)的積累大多數(shù)是自然形成的,是缺乏引導(dǎo)的,有些生活經(jīng)驗(yàn)是正確的,對(duì)學(xué)習(xí)有積極的促進(jìn)作用,是我們賴以建立正確物理概念的基礎(chǔ)。然而初中學(xué)生還處于直接思維到抽象思維的過渡階段,他們?cè)缫寻凑兆约旱乃季S方式,自己腦子中所形成的物理概念來接觸這個(gè)世界,處理問題大部分還停留在對(duì)感性材料的不完全歸納上,在不少問題上用直覺思維和自己經(jīng)驗(yàn)得出他們的結(jié)論。這樣形成的前概念是片面的,甚至是錯(cuò)誤的,往往影響對(duì)物理概念的正確構(gòu)建。

策略探究:作為教師,首先充分了解學(xué)生在學(xué)習(xí)中存在哪些對(duì)教學(xué)干擾嚴(yán)重的前概念。了解的方法可以靠對(duì)自己學(xué)習(xí)過程的回憶,對(duì)物理學(xué)史的學(xué)習(xí),更重要的是靠教學(xué)中學(xué)生的反饋信息和教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的積累。由于前概念的隱蔽性,教師必須善于創(chuàng)造一種課堂氣氛,使學(xué)生積極參加教學(xué)活動(dòng),勇于暴露思想,甚至可以故意造成“誤區(qū)”讓學(xué)生上當(dāng),進(jìn)行熱烈爭論,將爭論結(jié)果與科學(xué)的物理知識(shí)形成鮮明對(duì)比,讓學(xué)生正視自己的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)。其次必須針對(duì)它形成的具體范圍,向?qū)W生進(jìn)行充分的說理,引起學(xué)生的思想交鋒。最后針對(duì)剛剛建立起的科學(xué)概念,解決一些實(shí)際問題,徹底拋棄原有錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)。

對(duì)癥下藥:先入為主的生活觀念、錯(cuò)誤經(jīng)驗(yàn)對(duì)學(xué)生的影響是很大的,往往驅(qū)使學(xué)生做出想當(dāng)然的錯(cuò)誤判斷。針對(duì)這種情況,不能“只跟感覺走”,教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生善于觀察生活和用實(shí)驗(yàn)探究,不斷克服和糾正這類錯(cuò)誤觀念,可采取如下幾種做法:

(1)重視物理基本概念和規(guī)律的形成過程。在概念、規(guī)律的教學(xué)中,應(yīng)展開充分的分析、討論和實(shí)驗(yàn),抓住其本質(zhì)特征,明確其形成過程,以達(dá)到對(duì)概念內(nèi)涵的準(zhǔn)確理解和掌握。新的課程改革提出了“改變課程過于注重知識(shí)傳授的傾向”、“從單純注重傳授知識(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)橐龑?dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)” 的要求,強(qiáng)調(diào)要讓學(xué)生觀察物理現(xiàn)象,關(guān)注物理知識(shí)的形成過程,通過物理基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)養(yǎng)成良好的思維習(xí)慣,把知識(shí)的學(xué)習(xí)作為培養(yǎng)能力的途徑和載體。在學(xué)習(xí)中應(yīng)充分借助生活中的物理情境、借助課本的圖、表和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)(現(xiàn)象),豐富學(xué)生的體驗(yàn),幫助學(xué)生重溫建立和形成物理概念、規(guī)律的過程。

例如,在建立“密度”概念的教學(xué)中,通過實(shí)驗(yàn)探究物質(zhì)的質(zhì)量和體積之比的關(guān)系時(shí),應(yīng)用多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析,引導(dǎo)學(xué)生感悟密度是物質(zhì)自身固有的一種性質(zhì),只取決于組成物體的物質(zhì),而和物體的大小、形狀均無關(guān)系。另外,對(duì)“牛頓第一定律”的教學(xué),如在學(xué)習(xí)時(shí)有充分的演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生實(shí)驗(yàn),讓學(xué)生有直接的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的感知體驗(yàn),通過自己的思考和教師的分析,學(xué)生的理解一定會(huì)更透徹。

(2)增設(shè)必要的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn),對(duì)碰“前概念”。這樣的實(shí)驗(yàn)給學(xué)生以更強(qiáng)烈地刺激,形成鮮明的對(duì)比,說明原有觀念的錯(cuò)誤所在,使原有觀念發(fā)生動(dòng)搖,直至清除。例如,學(xué)生在學(xué)習(xí)力的物理知識(shí)以前,會(huì)錯(cuò)誤地認(rèn)為必須接觸才會(huì)產(chǎn)生力,這時(shí)教師只要用磁鐵對(duì)鐵塊的吸引就能澄清這一錯(cuò)誤。用“稱重法”的實(shí)驗(yàn),就可輕松證明“下沉”的物體同樣受到液體的浮力作用,并且所受浮力的大小,不一定比在液中“上浮”的小。

再如,針對(duì)學(xué)生原有的“眼睛看到的東西一定是真實(shí)存在的”錯(cuò)誤認(rèn)識(shí),為了使學(xué)生建立起“虛像是由光線反向延長線的相交而成的,看起來是‘實(shí)實(shí)在在,其實(shí)不存在”的新認(rèn)識(shí),采取以下驗(yàn)證實(shí)驗(yàn):把一塊玻璃垂直立在水平桌面上,玻璃前面放一點(diǎn)燃的蠟燭,在對(duì)稱的玻璃后面放一大玻璃杯,從前向玻璃看去,竟看到蠟燭在水中燃燒!這樣,實(shí)驗(yàn)看到的現(xiàn)象與“思維定勢(shì)”形成矛盾,這就有力地打壞了學(xué)生原有的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí),建立“虛像”的正確認(rèn)識(shí)。

(3)巧設(shè)“陷阱”,死路逃生。教師針對(duì)學(xué)生易出現(xiàn)的此類思維障礙,先使學(xué)生誤入“陷阱”,然后教師再“落阱下繩”,引導(dǎo)學(xué)生通過激烈的思維掙扎,沿“繩”出“阱”,認(rèn)清錯(cuò)誤的根源,獲得正確的感悟。這樣,在教學(xué)上便可獲得事半功倍的效果。

例如,在進(jìn)行密度概念教學(xué)時(shí),先請(qǐng)學(xué)生列舉“鐵比木頭重、鉛比鋁重”等感性認(rèn)識(shí),然后提出問題:“難道一只小鐵釘比一根大木頭還重嗎?”從而使學(xué)生認(rèn)識(shí)到“重”這個(gè)詞不能說明問題,那么怎樣描述物質(zhì)的這一性質(zhì)呢?在此基礎(chǔ)上,再引導(dǎo)學(xué)生通過一系列的思維加工,結(jié)合實(shí)驗(yàn),建立密度的概念。

(4)深入分析,撥亂反正。由于前概念的根深蒂固性,我們不要期望通過粉筆和說教的簡單方式就可使學(xué)生把前概念轉(zhuǎn)換成科學(xué)概念,也不要抱有經(jīng)過一兩次糾正,就可以使前概念銷聲匿跡的幻想。前概念向物理概念的轉(zhuǎn)變是思維結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變,是在學(xué)生頭腦中引發(fā)的一場(chǎng)革命,需要改變?cè)械恼J(rèn)知結(jié)構(gòu),建立新的認(rèn)知結(jié)構(gòu),需要克服舊模式的慣性,因而是一個(gè)充滿艱辛的過程。通過深入細(xì)致的分析,能起到撥亂反正的作用。

例如,在平面鏡成像特點(diǎn)的學(xué)習(xí)中,學(xué)生接受“像物等大”的特點(diǎn)時(shí),好像覺得點(diǎn)勉強(qiáng),學(xué)生還是會(huì)有“物離開平面鏡越遠(yuǎn),成像越小”的錯(cuò)覺,通過深入分析(結(jié)合作圖),可以解決這個(gè)問題。這是由于人眼觀察到的物體的大小,不僅僅與物體的真實(shí)大小有關(guān),而且還與“視角”密切相關(guān)。從人眼向被觀察物體的兩端各引一條直線,這兩條直線的夾角即為“視角”,如果視角大,就會(huì)覺得物體大,視角小,就會(huì)覺得物體小。當(dāng)人向平面鏡走近時(shí),像與人的距離小了,人觀察物體的視角也就增大了,因此所看到的像也就感覺變大了。這是一種視覺效果,但實(shí)際上像與人的大小始終是相等的。

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