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初中物理“前概念”思维张改剖析与对策初中物理是一门较为抽象、概念较多的学科，学生在学习物理之前，往往需要通过前概念思维来建立对物理学基本概念的理解和认知。
由于初中阶段学生的认知能力和思维习惯的限制，很多学生在学习初中物理时存在前概念思维的问题。
本文将对初中物理中的前概念思维问题进行剖析，并提出相应的对策。
初中物理中的前概念思维问题主要表现为对概念的模糊理解。
在学习力与功的关系时，学生往往只是停留在能量转化的表面，没有理解力和功的本质区别，无法准确描述两者之间的关系。
学生对于各种物理量的定义和性质理解不深，常常以为质量与重力是一回事，对于速度与加速度之间的区别也存在认识上的模糊。
初中物理中的前概念思维问题还表现为固守观念和片面思维。
学生在学习物理时，容易陷入笼统和死记硬背的陷阱，没有深入思考物理现象背后的原理和规律。
在学习光学时，学生往往只记住光的传播直线是实际物理现象，而没有意识到这是射线模型的简化假设，而光实际上是以波的形式传播。
初中物理中的前概念思维问题还表现为对物理实验和现象的解释困难。
学生常常遇到物理实验结果与自己的理论推导不符的情况，无法准确解释实验现象。
学生对于物理现象的观察和解释欠缺系统性和科学性，往往只从个别现象出发，无法获得全面的物理认识。
针对初中物理中的前概念思维问题，可以采取以下对策：第一，引导学生进行概念的深入理解。
教师可以通过提问、讨论和实例分析等方式，引导学生思考物理概念的内涵和外延，帮助学生对物理概念进行进一步的拓展和认知。
教师还应该注重对常见易混淆概念进行对比和区分，帮助学生建立准确的概念记忆。
第二，增强学生的综合分析和解决问题的能力。
教师应该引导学生发挥主动性和积极性，培养学生观察和思考现象的能力，从不同角度和层面解释物理实验和现象。
教师还可以利用实验和实例教学等形式，让学生亲身参与物理现象的观察和解释，加深对物理规律的理解。
培养学生的科学思维和探究精神。
教师应该引导学生进行科学探究和实证分析，激发学生对物理学的兴趣和好奇心。
初中物理“前概念”思维张改剖析与对策初中物理学习中，学生常常遇到前概念的问题，也就是理解上一层次的概念前，需要掌握一些基础的概念。
这个问题主要体现在以下几个方面：理解上的困难，知识点之间的混淆和联系不清楚，以及对问题的拓展难度提高。
学生在学习一些新概念时，由于缺乏一些前置知识的准备，往往会产生理解上的困难。
比如学生在学习能量转化时，首先需要了解能量的概念，而能量这个概念本身又是一个抽象的概念，对于初学者而言，可能会感到比较抽象和难以理解。
在引入新概念之前，可以通过实际生活中的例子来引导学生，比如引入物体的高度和重量概念，然后再引入重力势能和动能等概念，通过实例来帮助学生理解。
可以通过视频、实验等方式来帮助学生直观感受能量转化的过程。
学生在学习物理知识时，往往会出现知识点之间的混淆和联系不清楚的情况。
在学习电路中的电阻和电流时，学生往往会混淆电阻和电流的概念，或者不能准确描述电阻和电流之间的关系。
对于这种情况，可以采用强化学生的归纳推理能力和逻辑思维能力的方法，通过让学生进行概念的分类整理，综合比较不同概念之间的共同点和不同点，从而帮助学生深入理解和区分各个概念。
通过多样化的教学方法，比如通过实验来观察和测量物理量的变化，帮助学生直观感受物理现象，进一步加深对概念的理解和运用。
学生在解决问题时，常常会遇到问题的拓展难度提高的情况。
学生在学习运动学时，可能能够解决简单的匀速直线运动问题，但遇到稍微复杂一些的加速度问题时就会感到困惑。
针对这种情况，可以通过分步骤的讲解和例题的演练来逐渐提高问题难度，帮助学生逐步掌握解决问题的方法和思路。
可以通过设计一些实际应用的问题来拓展学生的思维，让学生将知识应用到实际中，并培养学生的创新思维和问题解决能力。
初中物理学习中遇到的前概念问题主要表现在理解上的困难、知识点之间的混淆和联系不清楚，以及对问题的拓展难度提高。
针对这些问题，可以通过引导学生利用实例、实验等方式来帮助理解，加强归纳推理和逻辑思维能力的训练，以及提高问题难度和设计实际应用问题来拓展学生的思维。
物理教学中的前概念及其转变的策略物理教学中转变前概念、建构科学概念的策略刘胜华物理概念是整个物理知识体系的基石和支撑点，是物理理论的精髓，是物理思维的基木单位和物理学科的基本要素。
建构科学的物理概念对物理学习非常重要，只有科学的、精确的和严密的物理概念才能准确地描述自然界的物理现象，对物理概念掌握正确与否直接影响到对物理理论的掌握和学习。
学生在没有学习科学概念之前，己根据日常生活、学习、游戏的经验中有了对科学概念的想法，并用之来理解日常生活中和学习上遇到的问题，这些想法有些是正确的，有些则是与科学的物理概念相违背。
国外研究者们称之为“前概念”或“相异构想”。
错误的物理前概念运用到物理学习中，会导致对物理现象错误理解，得出错误的结论，影响了科学物理概念的建构和物理学习。
本文将以案例的形式谈谈如何纠正错误的前概念、建构科学概念的教学策略。
一、比较法——破除错误概念和建立科学概念的最基本的方法比较是指对照不同的事物或同一事物的不同方面，以揭示它们之间的共同点和差异点。
通过事物间相同特征或相异特征的比较，揭示事物的本质和区别。
人们认识事物往往是从区别事物的本质特征开始的。
而要区别就要有比较，有比较才有鉴别。
比较是进行一切科学思维的基础，它能够有效地提高我们的思维效率。
我国著名学者张光鉴说过：“研究事物的异中之同，能使千头万绪的现象变得简明、清晰；而研究事物的同中之异，又能使我们看到事物间那种关系的多样性、灵活性，使我们的头脑不僵化……并且能提高我们的预见性、创造性，少走弯路，起到事半功倍的作用。
”比较法可使学生对概念的理解和掌握更加深刻。
由于概念所反映的事物的本质特征往往隐蔽在非本质特征之中，概念和概念之间的联系和区别易使学生混淆，影响着学生对所学概念深刻、准确地把握。
比较可使学生抓住概念的本质特征，对概念有更全面、更深刻的理解和把握。
比如，①光具有波动性，既然光波与机械波都是波，学生就会错误地认为不同色光在同一种介质中的速度都是相等的，错误地原因是，学生将光波与机械波进行类比时，没有看到两者本质的差异，将两者的性质完全等同起来了；②光具有粒子性，学生在理解光子概念时，往往会将光子与子弹进行对照，这有助于对光子概念的理解，但学生往往只能看到两者的共同点，而看不到他们的差异点，这样学生就会错误地认为：当一个光子通过玻璃时，光子好比与子弹能量也会逐渐减弱。
利用物理实验纠正初中物理错误前概念作者：余小芳来源：《中学理科园地》2014年第06期摘要：错误的物理概念对学生学习物理知识有负迁移功能。
有的错误物理前概念利用讲授方式纠正学生的前概念效果不明显，利用物理实验，过程直观，学生身心参与探究，可以更加有效地纠正学生的错误前概念。
关键词：错误前概念；物理实验；纠正学生在学习物理知识之前，头脑里并不是如白纸一样空白，他们从小到大，通过生活的各种现象及亲身实践，或多或少对客观世界有自己想法，形成经验型概念，养成独有思维方式，并用这些来理解、解释生活中的自然现象和碰到的问题，这些生活中衍生的经验型概念及思维方式就是物理前概念。
这些前概念，有些与正确的科学概念和思维方式不冲突，但有的却截然不同。
学生头脑中有的物理前概念由于先入为主且根深蒂故，当和正确的物理科学概念和思维相违背时，很多时候仅凭教师讲授，灌输科学结论，要他们纠正并顺应接受新知识十分困难。
本人经过多年的调查研究和教学实践，发现借助实验这一手段能有效纠正错误物理前概念。
下面就运用物理实验纠正错误前概念的意义，利用实验纠正初中常见的错误前概念范围选取，如何运用实验有效纠正错误三方面进行论述。
1 利用物理实验纠正错误前概念的意义“义务教育物理课程是一门注重实验的自然科学基础课程。
此阶段的物理课程应注意让学生经历科学探究过程，学习科学知识和科学探究方法，提高分析问题及解决问题的能力[1 ]。
”物理实验教学是物理教学的重要组成部分，是培养学生的创新能力，提高科学素养、提高实践能力的重要方式。
物理实验因有“过程”特点，所以在不同的教学情境，可充分激发学生兴趣，尤其是探究实验，它不仅关注学生是否得出正确的物理结论和物理规律，更关注学生自身在实验过程中学到的思维方法、分析解决问题的能力、实事求是的科学素养，让学生终身受益。
在实验过程中，学生需要精心预设，细心地观察，体验感触，深入思考，只有这样，才能发现自己原有认知的不足，并自觉地改变原有认知，将科学概念纳入到自己的认知结构，深刻理解科学物理概念规律，为今后的物理学习奠定基础、提供动力。
关于高中物理前概念及其转变策略的研究（广西师范学院物电学院物理课程与教学论邓小雄）摘要：物理概念的学习是高中物理学习的重要方面，是物理规律学习的基础，但学生在学习高中物理的过程中，会存在物理前概念的问题。
本文从物理前概念的定义、特点出发，综合了相关研究，比较全面地总结了高中物理的力学、热学、光学和电磁学中常见的前概念，最后提出了高中物理前概念的转变策略。
本文对高中物理教师以及学生的物理概念教学或学习有一定的参考作用。
关键词：高中物理；前概念；力学；热学；光学；电磁学1 物理前概念的定义前概念是前科学概念的简称, 是指个体在没有接收正式的科学概念之前, 对日常生活中所感知的现象, 通过长期的经验积累与辨别式学习而形成的对事物的非本质的认识。
前概念也叫“相异构想”等。
[1]物理前概念是指学生在学习物理新概念之前，基于个人的知识、经验对物理现象和规律的主观认识而形成的概念。
[2]2 物理前概念的特点[3]2.1隐蔽性学生的前概念往往是内隐,而非外显的。
由于学生头脑中的前概念(图式)都是潜移默化形成的,一般来说,学生并不会主动暴露他们的前概念,需要教师精心设计,引发新旧知识间的认知冲突,才能使其隐藏的前概念显性化。
2.2广泛性和自发性学生在接受正式的物理教育之前,对日常生活中有关物理现象的大量问题都有了自己特定的理解,这一理解包罗万象,在力、热、电、光、原子等物理学的各分支中都存在着前概念。
它还广泛存在于各个层次的学生中,而且与一般的科学概念并存,不易引起注意。
当然,这种广泛性是相对的,学生主要会对看得见、摸得到、日常生活经常接触的事物形成较多的前概念,而对那些微观的、比较抽象的物理知识,则很少有前概念。
学生在头脑中建构前概念的时候,完全是自发的,没有人教他这个问题该是这样或那个问题应该是那样,而是站在自己的立场上,以强烈的感情色彩去描绘世界的物理图像,凭自己的感性经验在头脑进行建构。
2.3 顽固性前概念是学生长期经验的积累结果,在学生头脑中印象深刻,可谓根深蒂固。
初中物理“前概念”思维张改剖析与对策在初中物理学习中，学生往往会遇到一些前概念性思维的困扰。
这种思维困扰主要表现为学生对物理概念的理解不够清晰，对问题的分析不够深入，容易产生错误的观点或误解。
为了解决这个问题，教师可以采取一些对策。
以下是我对初中物理“前概念”思维困扰的剖析与对策：我们需要剖析初中物理学习中存在的一些“前概念”思维困扰。
这些困扰主要包括以下几个方面：1. 对基本概念的理解不准确。
学生在初中阶段对物理基本概念的理解往往比较模糊，容易将一些概念混淆起来，导致错误的观点。
2. 缺乏实验思维。
物理学习离不开实验，但许多学生对实验的理解不够深入，仅仅停留在观察现象的层面，不能深入分析问题或得出结论。
3. 学习方式单一。
部分学生过于依赖教师的讲解，缺乏主动探索和思考的能力，导致学习效果不佳。
针对以上问题，我们可以采取以下对策来改善学生的思维困扰。
1. 引导学生关注概念的关联。
在学习物理概念时，教师可以鼓励学生挖掘各个概念之间的关系，将物理概念融入到实际生活中进行理解。
在教学过程中，可以提醒学生考虑在平时生活中遇到的现象与物理概念之间的联系，由此激发学生对物理概念的深入理解。
2. 注重实验教学。
教师应通过实验教学来培养学生的实验思维。
可以设计一些简单的实验，让学生亲自进行操作，并引导他们观察现象、分析问题、推理判断，从而培养学生主动探索和解决问题的能力。
3. 采用多元化的教学方式。
在教学过程中，教师可以运用多种教学手段来激发学生的兴趣，例如通过影片、实物模型等多媒体教学手段，引导学生主动探索和思考问题，锻炼他们的独立思维能力。
4. 开展小组合作学习。
小组合作学习可以有效地促进学生的互动与合作，让学生在小组内共同解决问题，通过交流讨论来加深对物理概念的理解和记忆。
针对初中物理学习中存在的“前概念”思维困扰，教师应通过引导学生关注概念的关联，重视实验教学，采用多元化的教学方式以及开展小组合作学习等措施来改善学生的思维困扰。
物理教学中的前概念及矫正方法物理概念是组成物理知识的基本元素,是一类物理现象的共同特征和本质属性在人脑中概括和抽象的反映,它既具有一般概念的共性,又具有自身的特征.苏联心理学家维果斯基提出将概念分成日常概念和科学概念两类.日常概念又称为前科学概念,前概念或错误概念,实质上是学习者没有经过专门的教学,在日常生活中通过辨别学习,积累经验而掌握的概念.前概念一般与科学概念是不一致的.在伽俐略和牛顿以前,人们对生活经验同样缺乏科学理解,认为力是维持物体运动的原因,由此古希腊哲学家亚里士多德提出一个命题:必须有力作用在物体上物体才会运动,没有力的作用,物体就会停止.这个错误观点一直维持了2000多年,由此可见前概念对人们理解的影响是巨大的.因为中学生的知识经验有限,辩证思维还不发达,思维的独立性和批判性还不成熟,考虑问题容易产生表面性,往往会被事物的表面现象所迷惑,看不清事物的本质,缺乏思维的深刻.所以很容易形成错误的前概念,这些错误概念根深蒂固,不易纠正,它排斥了科学概念的建立,束缚了学生的创造性思维,对物理概念的准确形成极为不利,是物理教学低效率的重要原因.物理学习中,学生形成前概念的途径很多,归纳为以下几点:⒈先入为主的日常生活经验学生在日常生活中,已从大量的物理现象中获得了很多物理方面的感性知识,积累了很多生活经验,但这些凭自观感觉学习到的东西不一定都是准确的.例如,铁比木头重;水温只要达到100℃就可沸腾;车不拉不走即力是维持物体运动的原因.⒉知识的负迁移数学知识是学习和研究物理学的重要工具,能否恰当使用数学工具解决物理问题也是衡量学生水平高低的重要方面.但物理学不同于数学,物理学更重要的是物理事实,物理本质和物理关系.学生因为从小就接受数学教育,在思考物理问题时常常有"数学惯性",以数学关系来理解物理概念.例如,对牛顿第二定律的表达式a=F/rn,学生会认为a∝l/rn,a∝F忽视了F,rn,a三者之间相互不能割裂的物理关系;对库仑定律F=kq1q2/r2,会认为r→0时,F→∞,忽视了物理事实.⒊不准确的课外渠道学生在物理教学以外,通过广播,电视,报刊杂志等渠道,能够获取大量的物理知识,但其中很多是错误的.例如,重量,重力,质量不分;路程和位移混淆;电容器概念与描述电容器容纳电荷本领的电容概念不分.⒋有语词带来的曲解概念是用一定的语词来记载和标志的,借助语词能够对感性材料实行抽象与概括,揭露事物的本质属性和共同特征.物理教学中的概念(这里把物理教学中的概念,定理,定律等统称为物理概念)通过语词说明和定义,使直观材料的特征更鲜明,更突出,还能够补充直观材料的不足,揭示事物之间的内部联系.但实践告诉我们,学生常用在生活中形成的对语词的理解来理解物理概念,并由此产生对物理概念的曲解.例如,"加"就是总体上数量在变大,因而认为"加速度"就是描述"物体增加的速度";在匀速直线运动中,"匀速"指的就是"速度保持不变",因而对匀速圆周运动中的"匀速"也理解为"速度保持不变".物理前概念对物理学习既有积极的作用也有消极的作用.准确的物理前概念是物理学习的良好基础和铺垫.它的正迁移作用可成为物理概念学习的资源和概念学习的新的增长点.可使学生尽快地掌握新的概念和知识结构.如学生在学习物理前己对生活的一些物理现象和规律有所了解:在热学方面,他们有了冷热的不同感觉;在光学方面,他们对照相机照相,近远视眼镜,马路上的油膜色彩等充满了好奇……对这些己知的物理现象的了解和好奇是新知识学习的基础.有助于激发他们进一步学习物理的兴趣.促动科学物理概念的建构和意义学习.但是在一些情况下,对物理现象,过程,材料的片面或错误理解而产生的前概念,将会成为学生学习物理的障碍,这些错误的前概念如果得不到即时纠正,将影响对物理新知识的同化和顺应,甚至歪曲新知识的意义.使学生形成错误的思维,变成物理学习的障碍,学生会觉得物理难学.如"力是维持物体运动的原因"的错误观点,使得学生认为踢出去的足球在空中还受到一个向前的力的作用;斜面上下滑的物体受到一个下滑力的作用;作圆周运动的物体受到一个特有的向心力的作用等.这影响了力学部分的学习和力学知识体系的建立.在物理教学中,如何减少学生的前概念所产生的消极影响呢？能够从以下几方面入手:首先,物理教师在讲授相关物理内容之前,应通过一定的方式了解学生的前概念,如教师可创设一定的情景,小组讨论,问卷调查,提问,试题测试等方式让学生的前概念表现出来.例如提问学生40W和60W灯泡串联在220伏的照明电路中,谁更亮学生最容易根据自己的感觉认为60W的比40W的灯泡更亮.其次,教师可创设一定的情景让学生的错误前概念与一些物理现象和事实产生冲突,从而转变学生的前概念,建构科学概念.在物理教学中,转变学生的前概念,就是要改造和重组学生原有的认知结构,根据建构主义的观点,学生认知结构的改造和重组的过程就是认知发展实行同化与顺应的过程.同化是指学生把外在的信息纳入到已有的认知结构,以丰富和增强已有的思维倾向和行为模式.顺应是指学生已有的认知结构与新的外在信息产生冲突,引发原有的认知结构发生调整和变化,从而建立新的认知结构.在上述两灯泡例子中只有通过实验,让学生仔细观察,产生冲突,在通过计算并实行分析,学生理解到自己感觉的错误,消除错误的前概念.否则任何讲授都是苍白无力的.又如在"自由落体"一节教学中,学生认为"重的物体比轻的物体下落得快",这个生活经验已影响着他们.教师可拿两张同样大小的白纸,把其中一张揉成团,然后让它们从同一高度下落.问学生谁先落地答:同时落地.这时老师撒手,学生观察结果,与学生的前概念发生冲突,老师进一步讲解,因为纸团受到的空气阻力小,所以纸团比另一张纸下落快.且仅此说明还不够,更重要的是做好演示实验:以牛顿管为例,使学生理解到不同物体从同一高度自由落下,快慢几乎一样的事实,然后对自由落体运动加以分析,研究,学生轻松抛弃原来的不准确前概念,建立起"在不考虑阻力时,物体下落快慢相同的正确结论(科学概念)."总之,学生并不是大脑中"一片白纸"走进课堂的.相当多的研究都已表明学生带有各种各样的先入之见的前概念走进课堂,教学不可能无视学生的前概念,而是应该将其原有前概念作为新知识的生长点,引导学生从原有的前概念中"生长"出新的科学概念.。
初中物理“前概念”思维张改剖析与对策初中物理学习是学生接触自然科学的重要阶段，也是学生打好自然科学学科基础的关键时期。
在学习初中物理的过程中，学生往往会遇到一些“前概念”思维障碍，阻碍了他们对物理概念的深入理解和学习。
本文将对初中物理学习中出现的“前概念”思维张改剖析，并提出相应的对策，帮助学生克服这些困难，更好地学习物理知识。
一、“前概念”思维张改剖析1.对自然界的认识不完整在学习初中物理的过程中，一些学生常常会把对自然界现象的主观想法带入到物理学科中，导致对物理概念的理解不准确。
学生可能会认为天空是蓝色的是因为天空本身是蓝色的，而不是因为大气对光的散射效应导致的。
这种错误的前概念会影响学生对物理现象的深入理解。
2.无法正确识别问题本质在解决物理问题的过程中，一些学生常常无法正确识别问题的本质，导致无法正确应用物理知识进行分析。
当遇到摩擦力问题时，学生可能会忽略摩擦力的作用，直接应用力的平衡条件进行分析，导致答案错误。
3.过分迷信数学运算在学习初中物理的过程中，一些学生常常过分迷信数学运算，忽略了对物理现象的直观感受和理解，导致对物理概念的理解不够深入。
学生可能会在题目中直接进行代数运算，而忽略了力的平衡条件和物理现象的实际意义。
4.不能正确运用物理概念进行解决问题在学习初中物理的过程中，一些学生虽然已经学习了一定的物理概念，但是在解决问题的过程中却不能正确运用这些概念进行分析，导致无法得到正确的解答。
学生可能会在光学问题中错误地应用折射定律，导致得到错误的结果。
二、对策建议1.重视实验教学在解决学生对自然界现象的错误认知问题时，可以通过重视实验教学，让学生亲身去体验和观察自然界的现象，帮助他们建立起正确的认识。
学校可以增加物理实验课程的时间，让学生通过实验来验证和理解物理原理，帮助他们树立正确的物理概念。
2.培养物理直觉在学习初中物理的过程中，学校可以通过举办物理竞赛、提供物理趣味实验等方式培养学生对物理现象的直观感受和理解。
初中物理“前概念”思维张改剖析与对策作为初中阶段的物理学习者，在学习物理的过程中，我们常常会面临着所谓的“前概念”问题，尤其是在理解新概念、解答物理题目时，经常出现被“前概念”束缚的情况。
那么，什么是“前概念”呢？它对我们学习物理有什么影响？如何有效地避免或克服“前概念”问题呢？一、“前概念”是什么？“前概念”就是我们在学习过程中先接触到的一些枚举、经验、印象、想象或者讲解偏差等，影响了我们对物理概念的初步理解，从而对后面的学习造成困扰。
例如，我们可能认为加速度和速度相等，千斤顶工作原理是用力越小升高越高，光线是直线传播的等，这些都是“前概念”。
二、“前概念”带来的影响1.对新概念的理解造成阻碍如果已经形成了错误的“前概念”，那么在学习新概念的时候，就可能被束缚住，难以建立新概念的正确意识，并且容易被错误的思维方式所束缚，从而对新概念形成误解。
2.对题目的解答造成困扰“前概念”在题目的解答中也会产生困扰。
例如：在解题时，如果有某题不选项，但因为前面已经学过相似的题目，自己有一些“前概念”，则很容易被限制住自己的思考，认定假设的结论是正确的，这样就可能导致解答错题。
三、解决“前概念”困扰的对策1.实验验证：物理实验可以让学生通过自己的亲身体验和观察得到物理规律的感性认识，进而提高理解能力和分析问题的能力。
在学习概念的时候，适量的实验操作，能够让学生打破“前概念”，形成正确的新概念。
2.加深理解：通过阅读物理教材和相关参考资料等，加深对物理知识的理解，消除种种迷思，建立正确的物理概念，从而更好地理解新概念和解答题目。
3.正确认识：学习物理过程中，要正确理解知识点，不断地更新自己的物理知识和相关概念，时刻保持学习的热情和好奇心，提高认知水平，正视、消除“前概念”。
4.讲解引导：在教师讲授知识点时，要细心引导学生，及时发现并纠正学生的“前概念”，让学生的认识进一步更新，加强对知识点的理解。
总之，“前概念”是初中物理学习中的一个难题，有时它会浪费学习者大量时间、影响学生对物理知识的认识，更糟糕的是可能带来根深蒂固的错误认知而难以更改，因此解决“前概念”困扰非常重要，希望通过以上措施，学习初中物理的同学们能够更好地消除“前概念”，建立正确的物理知识，真正理解物理的本质，更好地掌握基础知识、解答物理问题。
2002年9月第19卷 第3期广西师范学院学报(自然科学版)Jour nal of G uangx i T eacher s Co lleg e(N atur al Science Editio n)Sep.2002V ol.19N o.3文章编号:1002-8743(2002)03-0092-05物理前概念及纠正错误前概念的策略赖 小 琴(广西教育学院,广西南宁530023)摘 要:物理前概念是学生在学习科学物理概念之前对它的想法,物理前概念广泛存在而且根深蒂固.错误的物理前概念对物理学习有着不可低估的负作用.本文论述了物理概念和前概念的形成过程,前概念对物理学习的作用,形成错误前概念原因,以及如何纠正错误前概念,科学地进行概念教学.关键词:物理前概念;形成;特点;作用;纠正错误前概念中图分类号:G642.1 文献标识码:A物理概念是整个物理知识体系的基石和支撑点,是物理理论的精髓,是物理思维的基本单位和物理学科的基本要素.建构科学的物理概念对物理学习非常重要,只有科学的、精确的和严密的物理概念才能准确地描述自然界的物理现象,对物理概念掌握正确与否直接影响到对物理理论的掌握和学习.学生在没有学习科学概念之前,已根据日常生活、学习、游戏的经验中有了对科学概念的想法,并用之来理解日常生活中和学习上遇到的问题,这些想法有些是正确的,有些则与科学的物理概念相违背,国外研究者们称之为“前概念”(preco ncept)或“相异构想”(alternative fr am ew or k)、“民间概念”(folk concept).错误的物理前概念运用到物理学习中,会导致对物理现象错误理解,得出错误的结论,影响了科学物理概念的建构和物理学习.本文试图论述物理前概念的特点、作用和形成错误前概念的原因,以及如何纠正错误的前概念进行科学概念教学,强调形成正确表象的重要性.1 物理前概念特点及其对物理学习的作用 物理前概念或相异构想是指与正统的科学概念不一致的想法,这些想法有的与科学概念不相冲突,有的则和科学概念不相容.它有如下的特点:(1)先入为主 学生从出生开始就与人和周围环境发生作用,从与大人和环境的相互作用中经由自己的体验形成了对周围世界中各种现象的认知图式.如从小就会听到大人或童话故事上说:“打雷是天上的雷公在发怒”;“打雷下雨时在野外大树下易遭受雷击”.体验到当用力推动物体时,物体就运动,当停止用力时,物体就停下来,因此得到“力是维持物体运动的原因”的结论.类似的结论还有“重的物体比轻的物体下落快”,“重的物体下沉,轻的物体上浮”等等.这些在生活中所构建的前概念的认知图式往往要比接受正规的物理教育要早.(2)范围广泛 它包括了物理前概念涉及到的内容的广泛和地域的广泛两方面.学生在力、运动、能量、引力、光、电磁现象等全部内容上都存在前概念,研究表明,对自然界的前概念是强烈基于亚里斯多德式的;对光和波谱方面的前概念非常少而且很难改变,如对无线电波和可见光很多学生认为“无线电波的速度比可见光要慢”.并且在一些物理概念上,不同的学生会具有相同的相异构想.许多教师都有这样的发现:很多同样的问题会发生在同一地域的不同年龄的学生身上,他们对这些问题的想法几乎是一致的.一些研究指出,甚至不同文化背景的国家对一些物理课题的相异构想也没有多大差别.(3)根深蒂固 前概念一旦形成,就会在人的思维中形成定势.正确的前概念对物理学习起到有益收稿日期:2002-05-08作者简介:赖小琴(1968-),女,广西蒙山县人,讲师,硕士,主要从事物理教学论研究.的作用,错误的前概念用很少的教学努力就很容易改变,而有的花了很大的力气也收效甚微,很难在一个有限的学习时间里彻底消除,即使在学习中被纠正过,也很容易形成反复,并且过一段时间或毕业后又忘得一干二净,前概念继续潜伏在人的思维中.物理前概念是学生长期与物理环境作用通过主体的建构而形成的,对物理学习既有积极的作用也有消极的作用.(1)积极作用 正确的物理前概念是物理学习的良好基础和铺垫,它的正迁移作用可成为物理概念学习的资源和概念学习的新的增长点,可使学生尽快地掌握新知识的概念和知识结构.如学生在学习物理前已了解经典力学的大部分现象和现代物理学的前沿内容:在力学方面,他们观察到自然界中的物体平动、转动、振动、直线运动、曲线运动等不同的运动形式,在称量体时感受了轻度失重、超重等现象;在热学方面,他们有了冷、热的不同感觉,知道物体的气态、液态、固态,对水的蒸发、沸腾、结冰和冰的熔解等物态变化非常熟悉;在电磁学方面,磁铁的吸引和排斥、雷电现象,电灯泡、电炉等电器的发热现象,无线电广播和电视等现象使儿童对电磁现象有较多的了解;在光学方面,他们对蓝天白云、日月星辰、照相机照像、近、远视眼镜、马路上的油膜色彩等充满了好奇;等等.对这些已知的物理现象的了解和好奇是新知识学习的基础,有助于激发他们进一步学习物理的兴趣,促进正确物理概念的建构和意义学习.再有,利用物理知识的正迁移作用也有助于物理的学习.(2)消极作用 在一些情况下,对物理现象、过程、材料的片面或错误理解而产生的前概念会成为物理学习的障碍,这些错误的前概念如果得不到及时纠正,将影响对物理新知识的同化和顺应,甚至歪曲新知识的意义,使学生形成错误的思维,变成物理学习的障碍,学生会觉得物理难学.如“力是维持物体运动的原因”的错误观念,使得学生认为踢出去的足球在空中还受到一个向前的力在作用;斜面上下滑物体受到一个下滑力的作用;作圆周运动的物体受到一个特有的向心力的作用等,影响了力学部分的学习和力学知识体系的建立.在日常生活中看到鸡蛋碰石头鸡蛋破了而石头完好无损,就认为石头对鸡蛋的作用力大于鸡蛋对石头的作用力或鸡蛋对石头没有作用力,影响了对牛顿第三运动定律的理解和学习.2 错误前概念的成因分析 错误的物理前概念之所以形成是因为在对物理现象、过程、材料的感知过程中由于人的知觉系统的局限性、对物理语言的不理解、知识的负迁移、周围的环境和所受的文化教育有关等因素的影响而导致错误的物理表象,再由错误表象抽象概括为错误的物理前概念的结果.(1)人的知觉系统的特性可能导致错误表象的形成物理前概念的形成首先从感知开始,感知是由物理环境对感觉器官的刺激引起的,可以是对正在发生的物理现象、过程的感知和对语言材料的感知.由于认知系统的特性会导致在对物理现象、过程和材料进行感知时形成的表象产生偏差和失真.第一,知觉系统是一个有限的能量加工系统,并具有选择性,不能同时对其全部感知材料作出反应,优先对刺激强烈的部分进行感知和加工.研究表明,感觉的强度与刺激的强度的对数成正比:S =klog R .其次,知觉受到人的以往经验和当时兴趣、愿望、价值观等影响,带有强烈的感情色彩,不是对感觉到的事物原封不动、原汁原味的“原貌”的反映,而是经过各种感觉器官和大脑相互作用的结果,以浓缩方式重构其丰富、复杂的状态.第三,当知觉的对象与它周围环境之间的关系变化时,所形成的表象会是错误的.如把用冷热水浸过的左右手再放入同一盆温水中,会感觉到不同的温度.此外,在感知时,如果不能充分利用各种感觉器官,形成的表象也不能具备较强的功能.德国纳提伽尔(D.K.Nachtig all)认为,接受科学物理概念教育前的儿童倾向于以强烈的感情色彩去构造世界图画,形成直觉的内在表象,他认为错误的表象有以下八大特点¹:¹是以个人为中心建立的.º可以足够解释有限的特殊现象.»各个错误的表象之间没有关联和一致性.¼同一个日常生活领域也许可以用几个不同的错误表象去描绘.½随着年龄的增长而来的语言发展会导致错误表象和物理概念之间的矛盾.¾班级里的错误表象可以是各种各样,没有一个标准.¿个别的错误表象也许会是宗教的、技术的、泛灵论的、理性的或其他的色彩.À极端抗拒物理概念的一般教学.・90・ 广西师范学院学报(自然科学版) 第19卷此外,环境和文化教育的差异也会产生对同一物理现象的不同表象,父母、幼儿院老师及与其交往的其他的人给出不正确的形成概念的信息以及在不鼓励探究的环境中往往会形成不正确的表象.错误的表象是低年级学生错误前概念形成的主要原因,对同一物理现象不同的学生所形成的表象不同.国外五年级一个班的10岁儿童对物体下落的形成的表象有:º¹地球有吸引力,把物体拉下来(正确表象)º地球是磁铁,地球是每样东西都有磁性,所以地球吸引每一样东西;»空间其他行星压迫物体掉到地球上;¼空气压力压迫物体落下;½地球转动是每一件物体留在地球上或回到地球上的理由;¾氧气燃烧使地球产生吸引;¿上帝不让万事万物到天上去打扰他,他让每一个物体都落到地球上.(2)对物理语言的错误理解 物理概念不是具体物理实体的形象,也不是主观的心理图象,而是对一类物理过程的理解和概括,对物理概念的描述必须要借助于语言,包括高度抽象概括的数学语言.如能量是物理学中最基本的概念之一.它既是抽象于具体物体、具体能量又可通过对外做功而被察觉和操作,能量具有多样性和守恒性的特点,中学物理中能量定义为物体作功本领的量度.“作功本领”用数学语言来量度,物体能量变化和外界对其作功的数量关系可用公式表示为:A =E 2-E 1=△E ,可见离开文字和数学式子的表达就无法准确地描述能量的概念.物理语言与生活中的语言和文学语言既有相似之处也有不同的特点.生活中的语言带有地方的局限性和随意性,文学中的语言生动而形象,往往具有渲染的功效,他们都不象物理语言那样抽象、严密、言简意赅、准确明了.学生在理解概念时往往凭直觉的经验对物理语言进行错误的理解,如把物理上的“力”、“质量”、“做功”与日常生活中的“力气”“重量”,“做工”等概念相混淆.或对词语意义的不正确推理,如“加”表示“增加”,则“加速度”就变成“增加的速度”,因为“匀速”表示“速度不变”,所以“匀速圆周运动”就表示“速度不变的圆周运动”,“质点”一定是质量很小的物体.有的进行不恰当的类比,如在数学中y =a /b 表示y 与a 成正比与b 成反比,与物理中的E =F /q 及C =Q /U 作类比,就得出电场强度与试探电荷所受的作用力成正比与电荷电量成反比,以及电容器电容的大小与其所带的电荷成正比与其两端的电压成反比的错误结论等等.(3)知识的负迁移 认知心理学认为,知识的负迁移是前提效应引起的总印象对后面问题的解决起着不利的迁移的作用,是由思维定势造成的.在物理学习中,思维定势造成的知识负迁移并不少见,因为学生在学习中总是倾向于先以同化的方式把新知识纳入原有的认知结构中以维持其平衡状态,只有在同化方式不能使平衡状态继续维持时,才采用顺应的方式调整原有的认知结构使之达到新的平衡.当该采用顺应的方式而不及时采用时,就会产生消极的思维定势,会造成知识的负迁移.如有的是进行不适当的外推,如在库仑定律的应用中,推导出r →0时,F →∞的结论.有的是把物理概念的个性当成是共性,如中学阶段对凸透镜和凹透镜的定义为“凸透镜对光线有会聚作用,因而又叫会聚透镜.凹透镜对光线有发散作用,因而又叫发散透镜”,实际上只有在透镜材料的折射率大于周围介质的折射率时才能这样定义,当透镜材料的折射率小于周围介质的折射率时情况刚好相反.如中学物理描述物体运动的几个物理量力、位移、速度等只要求掌握它们的标量,到大学时要用矢量来描述.但学生们很容易继续用旧有的思维去思考新的问题,如认为力的合力就是几个力的代数和,位移就是物体运动所经过的路程,解题时不按先选择研究对象、分析受力、建立坐标系再列动力学方程的研究方法进行,根本没有正确理解矢量的意义和科学的物理学习方法,影响了入门课程和后续课程的学习.(4)概念学习不牢固 奥苏贝尔的认知同化学习理论认为影响有意义的概念学习有三个变量:¹是否可利用学生认知结构中能与新教材建立联系的有关概念,如果可以利用,就为学习和记忆新教材提供必要的固定点.º这些概念和要学习的新概念之间的区别程度如何.即要防止新旧概念的混淆,使新概念能够作为独立的实体保持下来.»认知结构中起固定点作用的概念是否稳定、清晰.这将既影响到为新知识提供的固定点的强度,也影响到学生能否对新旧概念作出区别.可见新概念的习得与过去的经验有关,如果旧的概念掌握不牢固,模模糊糊,似懂非懂,会对新概念的学习产生干涉,变成相异构想.3 转变错误物理前概念进行科学物理概念教学的策略 错误的物理前概念具有超前性、广泛性、顽固性和反复性等特点,要使它们彻底转变为科学的概念不是一件容易的事情.教和学的经验表明,对新的物理现象的认识要比对物理现象的重新认识即纠正错・91・第3期 赖小琴:物理前概念及纠正错误前概念的策略 误前概念要困难得多.因此教师在进行科学概念教学之前,要了解清楚学生原有的对某一概念的认知水平、相异构想情况、新旧概念的区别等等,采用科学的教学方法,使学生有效地转变错误物理前概念,进行有意义的概念学习.研究表明,青少年的概念掌握也具有阶段性,初一年级学生大多数是从功用性的定义或具体形象的描述水平向接近本质的定义或作具体的解释水平转化,对抽象概念的掌握还比较困难,初二、三年级学生大多是接近本质的定义或作具体的解释水平,或者是由这类水平向本质定义水平转化,初二年级是掌握概念的一个转折点;高中生能对他们所理解的概念作出比较全面的反映事物本质特征和属性的定义.在转变错误物理前概念进行科学概念教学的过程中应根据学生概念发展的特点,尽可能使学生直接感知丰富和典型的事物,通过学生自己操纵实物或模型进行探究,使事物和现象的知觉表象得以正确形成.但一切必要的表象均由实际经验和直接感知而获得是不可能的,随着学生年龄的增长和认知水平的提高,形成科学概念的大部分表象是通过语言习得的,语言形成的表象不及由直接经验所形成的表象确凿和准确,而且不容易识记,应尽可能使用图表、图解、挂图、录像、多媒体计算机等辅助教学手段增强视听效果,以形成生动活泼、正确、持久的表象.同时加强对物理语言的理解和正确使用,加强物理语言表达的连贯性,并深刻理解数学语言所蕴含的物理意义.(1)设置冲突情境 设置情景使新知识与学生的相异构想产生冲突,让学生暴露出错误观念,正确看待自己原有的生活经验,把对事物表面现象观察所得到的经验与物理知识不一致的地方提出来进行反思,找出矛盾所在,经历思想上的冲突和震撼,造成认知结构的不平衡,促成原有知识结构的顺应,用科学的概念代替原有的错误观念,实现错误前概念向科学概念的转变.如在日常生活经验中看到木块浮在水面,铁块下沉,就会判断出轻的浮重的沉的结论.如可以用直观的演示实验,演示之前先让学生猜一猜:将不同种类轻的铁钉和重的蜡块放入水中,会发生什么现象?又如对“力是维持物体运动的原因”的错误概念,可通过演示由斜面下滑的物体在摩擦系数不同的平面上运动的情形,再通过想象外推到摩擦力为零的情况.(2)进行探究学习 亲身进行各种各样的实际活动是建立概念的必要条件,概念的形成和发展过程对每个人来说都是不一样的,既遵循一定的发展规律又有每个人自己独特的发展方式.探究式学习为每个学生提供以不同方式形成概念的条件,并满足每一个人探究问题的天性,大多数物理概念均可通过观察和探究得到.探究学习从问题开始,通过学生直接感知有相互联系的材料,用自己的语言概括出所探究的事物和现象的一般特征,得出事物和现象的概念,并与其他事物和现象的一般特征加以对比和区分.可以设计教学方案让学生自己对问题提出猜想并动手进行探究来获得科学概念,纠正错误的前概念.如放在水中的物体浮沉的问题可进行下列的探究,轻重不同的物体在水中的情形,观察它们在水中的变化.探究不同的木制物在水中的情形,等等.学生从对各种情况的浮沉现象中归纳出物体浮沉的条件,纠正重的物体沉轻的物体浮的片面认识.(3)合作学习 合作学习可以克服个体知觉系统的局限性,有助于反映事物本质的物理概念的形成,在集体中还可以形成积极的学习态度,各种思想可以自由地相互碰撞产生火花.在合作学习中采用头脑风暴法(brainstorming )最有利于促进科学物理概念的形成和错误前概念的纠正.每个学生都是积极的参与者,群体平等的气氛最适宜思考各种可能最荒诞的观念,把这些从不同侧面提出的数量众多的前概念念建构起来或加以修正,常常会产生发生了质变的新概念,这种新概念可以立即揭露一些神秘的说法,揭露错误前概念的片面性.合作学习还可使每个学生受到热情的感染,每个学生都想胜人一筹,他们竞争越激烈,就越有助于全面了解错误前概念的途径,促使其向科学概念的转化.(4)利用变式和典型例证 布鲁纳认为,学生在其中经历某件事情越是多样,就越有可能把该事情与其他事件联系起来,多种多样的训练,有助于增强各事物之间的共同之处,指出每一事物的独特之处.变式可提供大量包含某一物理概念的不同事例,包括正面的和反面的例子,如压力、拉力、支持力等都是“弹力”这个概念的肯定例证,重力、摩擦力是“弹力”的否定例证.弹簧振子、悬浮在水面上的木块在其平衡位置附近的运动、悬挂在竖直平面内的小球在摆角很小的情况下的运动都是简谐振动的肯定例证,地面上做上下运动的小球是简谐振动的否定例证.变式往往具有物理概念的相同本质但具有不同形式,通・92・ 广西师范学院学报(自然科学版) 第19卷过对物理概念的足够数量的不同变式的彻底习得,使学生能形成正确的概括,有助于转变错误的前概念和科学概念的掌握及知识的迁移.(5)建立概念间结构联系 由于知识经验的关系,学生掌握的许多概念是孤立、片面的,没有加入到一定的概念系统中去,教学中应帮助学生掌握概念系统,帮助他们学会对材料进行分类和系统化工作,以便对有关的概念进行抽象概括并系统化,并纠正错误的前概念.首先要掌握每个概念的内涵和外延,其次掌握这个概念的上位概念、下位概念和组合概念.如机械运动的内涵是一个物体相对于另一个物体的位置随时间在改变,它的外延是物体间相对位置发生变化,它的上位概念是物质的运动,下位概念是平动、转动、振动、直线运动、曲线运动等形式,组合概念是电磁运动、热运动等运动形式.建立概念间的联系还可以使学生原有认知结构中的概念与新概念发生相互作用,有利于新旧概念意义的同化.如在牛顿力学中建立了完善的力的概念结构,则在学习电场力、磁场力时就通过扩大原来力的概念体系,在“相互作用”这个同化点上发展对电场力和磁场力概念的理解.概念系统化可以对复杂的物理现象进行简化和扩大对世界的理解,使学习更加有组织、有秩序、有系统地进行.不论是纠正错误前概念还是进行科学概念教学,最重要的是要在对物理现象、过程、材料的感知中形成正确的表象,在某种程度上形成正确的表象比使用语言符号更重要,爱因斯坦在至J (哈达马(Jacques Hadam ard)的信中说:»“写下来的词句或说出来的语言在我的思维机制里似乎不起任何作用,那些似乎可用来思维的元素的心理实体是一些能够随意地使之再现并且结合起来的符号和多少有点清晰的印象……对我来说,上述那些元素是视觉型的也有肌肉型的.只在第二阶段中,当上述联想活动充分建立起来并且能够随意再现的时候,才能有必要费神地去寻求惯用的词或其他符号.”指出了利用感觉器官形成表象的重要性.在概念教学中应锻练学生自觉地进行表象活动,并同时运用语言表象和视觉表象,不仅让学生口头复述所感知过的事物,形成有效的心理表象,而且还要求他们尽量多地进行图画表象进行复述,即用绘画把主要的观点和事实画下来,用箭头等符号来表明它们的关系.图画表象可用来记录、存储和操作表象,它是极具个性化的形成概念的一种重要手段,最初来源于加拿大心理学家恩德(图灵的研究,被认为是增强记忆和进行创造性思维及与人交往的有力工具,它非常简单易行和卓有成效.4 结 语 物理概念学习是整个物理学习的基础和核心,而错误的物理前概念是物理科学概念学习的绊脚石,如果没有有效地进行转变,科学物理概念的学习最多只能是死记硬背,只记术语,不解其义,将使学生感到物理越来越难学而失去对物理学习的兴趣.因此纠正错误的前概念是有效进行科学概念教学的前提.参考文献:[1] 朱智贤,林崇德.思惟发展心理学[M ].北京:北京师范大学出版社,1986.[2] (日)佐藤正夫.钟启泉译.教学原理[M ].北京:科学教育出版社,2001.[3] 阎金铎,梁树森.物理学习论[M ].南宁:广西教育出版社,1999.[4] 阎金铎,查有良,等.物理教学论[M ].南宁:广西教育出版社,1998.[5] 宓子宏.物理教育学[M ].浙江教育出版社,1999.[6] 施良方.学习论[M ].北京:人民教育出版社,2000.[7] (美)詹姆斯L 亚斯,张令振,等.如何突破你的思维障碍[M ].北京:科学普及出版社,1991.[8] 王 ,汪安圣,认知心理学[M ].北京:北京大学出版社,1992.[9] (美)Jean M ar ie Stine 著,易进,方晓义译,脑力倍增法[M ].北京:中国轻工业出版社,1999.[10] 阎金铎主编,梁树森著,物理学习论[M ].南宁:广西教育出版社,1999.[11] (美)詹姆斯L 亚斯,张令振,等.如何突破你的思维障碍[M ].北京:科学普及出版社,1991.[责任编辑:黄天放] ・93・第3期 赖小琴:物理前概念及纠正错误前概念的策略 。
