论文部分内容阅读
摘要：物理前概念广泛存在而且根深蒂固，对学生形成与掌握科学的物理概念影响极大。本文论述物理前概念的特征及收集一些专家和教师对于初中生物理前概念的一些研究结果，由此提出物理前概念对物理概念教学的启示和借鉴。
关键词：物理前概念；物理教学
纵观中学物理教学内容大体可分为物理现象，物理事实，物理概念和物理规律四大部分，物理概念则是物理基础知识的核心内容之一。定律，原理，公式和定则等基础知识都是以概念为“细胞”组成的，离开了概念，其它的一切基础知识都成了无源之水，无本之木。
物理前概念是指学生在没有接受正式的物理教育以前。对所感知到的现象、生活中的常识与经验进行总结加工得出的认识和理解。研究学生对物理知识的前概念，正确分析和对待学生原有的正确认识和错误认识。是改进物理教学，提高物理教学质量的重要课题之一。
一、物理前概念的特点
1.广泛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。
2.隐蔽性当学生对某一类物理现象形成观念时，由于学生年龄和思维能力的限制。这种观念通常处于一种模糊状态，学生往往难于用自己的语言表达清楚，但是它作为一种观念仍有其实质性的内容。当教师讲授某种知识时，面对简单的问题。科学知识常常占据主导地位’前概念则隐蔽着。遇到复杂的问题，科学知识往往抵挡不住前概念，前概念会自然而然地涌现出来。例如，解释拔河比赛甲队为什么能战胜乙队?一部分学生便脱口而出：“甲队拉乙队的力大于乙队拉甲队的力”。在关键时刻。错误的观念还会时不时涌现出来影响问题的解决。这就是前概念的隐蔽性。
3.顽固性物理前概念是学生在大脑中较早形成的痕迹，这些先入为主的映象，尤如在一张白纸上画出的图画。如果学生对某些现象已经形成了错误的物理前概念，而教师教学时只是一而再，再而三地用物理学语言对这些现象作正面解释，仍然不可能使这些错误观念有多少转变。其问题不在于学生没有学懂新的概念，而在于学生未彻底放弃原先错误的观念。例如，如果问学生“在空中飞行的炮弹(不计空气阻力)受几个力的作用?”往往还有学生回答“受重力和向前的冲力的作用。”这里学生并非没有学过力的概念和分析物体的受力的方法，而是“力是维持物体运动的原因”这一错误的物理前概念在起作用。
目前我国的一些科学教育工作者也越来越多地开始关注学生的前概念研究。下面收集一些专家和教师对于初中生物理前概念的一些研究结果。希望这些能给物理教师的教学带来一定的启示和借鉴。
二、初中生的物理前概念
1.对于力与运动，初中生普遍存在以下五种观点
(1)力与活着的物体有关，只有具有生命的物体才有力：
(2)物体运动的时候一定有力的作用；
(3)物体运动的速度越快，它所受到的力也就越大；
(4)如果物体不运动了，它就不受力了；
(5)假如一个物体在运动着，那么作用在它上面力的方向与物体的运动方向一致。
2.有关简单电路
让学生用一节电池、两根导线来点亮一个小灯泡。当灯泡亮了以后。让他们解释电路的电流情况。学生一般有以下三种解释：第一种观点如图a所示，学生认为电流从电池的正极出发到达灯泡，于是灯泡就亮了；第二种观点如图b所示，学生认为电流从电池两端出发到达灯泡；第三种观点如图c所示，电流从正极出发然后经过小灯泡，最后流回负极。
让学生进一步用串联的力糕点亮两个功率不同的小灯泡如图d所示，然后再问他们在这个串联电路中的电流情况。结果有两种情况第一种解释是，学生认为更亮的灯泡流过的电流更多电流从正极出发的时候电流量较大，当它回到负极的时候电流就变少了；第二种解释是，流过两个灯泡的电流一样多，但电流从正极出发的时候电流量较大，当它回到负极的时候电流就变小了。
3.有关光的概念
问题(1)光沿直线传播及光速问题。95％的学生认为光沿直线传播，12％的学生认为光的传播需要时间。从调查结果可以看出，绝大部分学生认识到光是沿直线传播的，但光的传播需要时间许多学生认识不清。
问题(2)人眼、动物眼看见物体的原因。4％的学生认为有的物体发光，有的物体反射光；35.4％的学生认为眼睛射出的光线打到物体表面的缘故：10％的学生认为眼睛发出光，像触须一样，接触到了物体；8.6％的学生认为物体发出一种让人感觉到了的东西：3.6％的学生认为物体发光。35％的学生认为猫头鹰眼睛发光。从调查可以看出，有一部分学生认为人眼、动物眼是发光的。
问题(3)光与颜色。21.3％的学生认为光本无色，染成什么颜色就是什么颜色；78.7％的学生认为光本身有色，透明物体透过什么颜色的光物体就是什么颜色；不透明的物体反射什么颜色的光物体就是什么颜色。问卷显示：有一部分学生认为光是无色的。
问题(4)反射与折射问题。40.6％的学生认为镜子可以反射光。46.1％的学生认为不仅镜子而且白墙也能反射光。68％的学生认为光通过两种物质的交界面时要发生偏转。问卷显示：有一部分学生对反射与折射问题已有了初步的认识，但不少学生没有认识到物体对光的反射及光通过两种物质的交界面时要发生偏转。
4.有关热学前概念若干思维模型
(1)简单运算模型。不同质量不同温度的水混合，学生忽视质量的不同，将两个不同的温度加，减，或求平均值来获得混合水的温度。
(2)材料决定模型。常温下，两物体放在同样温度环境中，当环境比较“热”时。学生会认为金属的物体比塑料的物体热，当环境比较”冷”，时，学生会认为金属物体比塑料凉。
(3)有条件模型。学生认为，水蒸气和蒸发现象不是任何时间任何地点都存在的，都有条件的，在蒸发条件上。
(4)0℃即固态模型。对于0℃这个特殊的温度，学生的思维比较混乱，但大多数认为：没有0℃的水，只要是液态的水，其温度就高于0℃时；0℃只能是固体的冰：0℃时冰也不会熔化，如果熔化就说明其温度超过了0℃。
(5)升华凝华“中转”模型。自然界物体存在固态、液态和气态三态，有的学生会认为固态和气态间不能直接转变，需要经过液态这个中间状态，即物态变化需要中转状态，不能越级。
三、初中生的物理前概念对物理概念教学的启示
通过以上收集到的研究结果，我们可以发现初中生对一些事物解释常常会与成人的差别很大。有些观点甚至让我们成人感到不可理解。但这些却会给我们的物理概念教学带来一些启示和思考。
1.教师的教学要从学生的前概念出发。前概念是学生学习新概念的基础，也是教学内容始发点。教师在教学时要从学生的身边的、感兴趣的和存疑的问题人手，遵循从具体到抽象、从简单到复杂、循序渐进、由易到难的教学规律。在课文的一开始就能紧紧地吸引住学生的注意，人们常说“良好的开始是成功的一半”，如果没有良好的开端，教学就谈不上成功。
2.教学要提供合理方法把学生的前概念充分地暴露出来。把学生前概念暴露出来的主要方法是：创设一个宽松的学习环境，设置一定的教学情境引出问题：教师鼓励并激发学生对新问题进行猜想和解释，在必要的时候鼓励学生之间进行质疑和辩论。另外，教师也可以在课堂或课下专门地设计一些问题让学生去回答，以此获得学生的前概念。把学生的前概念暴露出来后，教师还要对它们进行一些分析、梳理和归类，然后设计有针对性的教学活动。
3.在教学中要充分地尊重学生前概念。对于学生的前概念教师要予以充分地尊重，要把它们作为一种尝试性的解释加以处理，不能武断地否定掉一些“不科学”的物理前概念。教师要提供尽量多的机会让学生亲自发现自己前概念中的错误之处。所以在这种情况下，教学情境所引出的问题就不能太分散，否则学生无法对自己的已有认识进行验证和澄清。
4.教师要采取一定的教学策略来改变学生的错误前概念。改变学生的错误前概念是一件非常难的事。有的前概念非常顽固，改变学生错误前概念一定要讲究策略。美国学者纳斯伯姆和诺威克曾提出了“矛盾事件”的方法。具体做法是：首先通过一定的方法暴露学生的前概念；然后使学生明确意识到他们和别的学生想法不同；接着让学生尝试解释一个矛盾事件，引起概念冲突；最后鼓励和引导进行认知调整，建立与科学概念相一致的新的概念模型。另外，斯太威和伯克威茨还提出“认知冲突”的策略。具体做法是：首先让学生发现自己对某一物理现象的认知结构和真实的物理现象之间的矛盾；接着再让他们意识到对同一物理事实的两种不同的认知结构之间的冲突；最后逐渐调整认知结构使其与真实物理现象之间达到一致。
参考文献：
[1]乔际平.物理学习心理学[M].北京：高等教育出版社，1991.
[2]窦轶洋.论学生前概念及对教学的启示[J].学科教育，2001，(10).
关键词：物理前概念；物理教学
纵观中学物理教学内容大体可分为物理现象，物理事实，物理概念和物理规律四大部分，物理概念则是物理基础知识的核心内容之一。定律，原理，公式和定则等基础知识都是以概念为“细胞”组成的，离开了概念，其它的一切基础知识都成了无源之水，无本之木。
物理前概念是指学生在没有接受正式的物理教育以前。对所感知到的现象、生活中的常识与经验进行总结加工得出的认识和理解。研究学生对物理知识的前概念，正确分析和对待学生原有的正确认识和错误认识。是改进物理教学，提高物理教学质量的重要课题之一。
一、物理前概念的特点
1.广泛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。
2.隐蔽性当学生对某一类物理现象形成观念时，由于学生年龄和思维能力的限制。这种观念通常处于一种模糊状态，学生往往难于用自己的语言表达清楚，但是它作为一种观念仍有其实质性的内容。当教师讲授某种知识时，面对简单的问题。科学知识常常占据主导地位’前概念则隐蔽着。遇到复杂的问题，科学知识往往抵挡不住前概念，前概念会自然而然地涌现出来。例如，解释拔河比赛甲队为什么能战胜乙队?一部分学生便脱口而出：“甲队拉乙队的力大于乙队拉甲队的力”。在关键时刻。错误的观念还会时不时涌现出来影响问题的解决。这就是前概念的隐蔽性。
3.顽固性物理前概念是学生在大脑中较早形成的痕迹，这些先入为主的映象，尤如在一张白纸上画出的图画。如果学生对某些现象已经形成了错误的物理前概念，而教师教学时只是一而再，再而三地用物理学语言对这些现象作正面解释，仍然不可能使这些错误观念有多少转变。其问题不在于学生没有学懂新的概念，而在于学生未彻底放弃原先错误的观念。例如，如果问学生“在空中飞行的炮弹(不计空气阻力)受几个力的作用?”往往还有学生回答“受重力和向前的冲力的作用。”这里学生并非没有学过力的概念和分析物体的受力的方法，而是“力是维持物体运动的原因”这一错误的物理前概念在起作用。
目前我国的一些科学教育工作者也越来越多地开始关注学生的前概念研究。下面收集一些专家和教师对于初中生物理前概念的一些研究结果。希望这些能给物理教师的教学带来一定的启示和借鉴。
二、初中生的物理前概念
1.对于力与运动，初中生普遍存在以下五种观点
(1)力与活着的物体有关，只有具有生命的物体才有力：
(2)物体运动的时候一定有力的作用；
(3)物体运动的速度越快，它所受到的力也就越大；
(4)如果物体不运动了，它就不受力了；
(5)假如一个物体在运动着，那么作用在它上面力的方向与物体的运动方向一致。
2.有关简单电路
让学生用一节电池、两根导线来点亮一个小灯泡。当灯泡亮了以后。让他们解释电路的电流情况。学生一般有以下三种解释：第一种观点如图a所示，学生认为电流从电池的正极出发到达灯泡，于是灯泡就亮了；第二种观点如图b所示，学生认为电流从电池两端出发到达灯泡；第三种观点如图c所示，电流从正极出发然后经过小灯泡，最后流回负极。
让学生进一步用串联的力糕点亮两个功率不同的小灯泡如图d所示，然后再问他们在这个串联电路中的电流情况。结果有两种情况第一种解释是，学生认为更亮的灯泡流过的电流更多电流从正极出发的时候电流量较大，当它回到负极的时候电流就变少了；第二种解释是，流过两个灯泡的电流一样多，但电流从正极出发的时候电流量较大，当它回到负极的时候电流就变小了。
3.有关光的概念
问题(1)光沿直线传播及光速问题。95％的学生认为光沿直线传播，12％的学生认为光的传播需要时间。从调查结果可以看出，绝大部分学生认识到光是沿直线传播的，但光的传播需要时间许多学生认识不清。
问题(2)人眼、动物眼看见物体的原因。4％的学生认为有的物体发光，有的物体反射光；35.4％的学生认为眼睛射出的光线打到物体表面的缘故：10％的学生认为眼睛发出光，像触须一样，接触到了物体；8.6％的学生认为物体发出一种让人感觉到了的东西：3.6％的学生认为物体发光。35％的学生认为猫头鹰眼睛发光。从调查可以看出，有一部分学生认为人眼、动物眼是发光的。
问题(3)光与颜色。21.3％的学生认为光本无色，染成什么颜色就是什么颜色；78.7％的学生认为光本身有色，透明物体透过什么颜色的光物体就是什么颜色；不透明的物体反射什么颜色的光物体就是什么颜色。问卷显示：有一部分学生认为光是无色的。
问题(4)反射与折射问题。40.6％的学生认为镜子可以反射光。46.1％的学生认为不仅镜子而且白墙也能反射光。68％的学生认为光通过两种物质的交界面时要发生偏转。问卷显示：有一部分学生对反射与折射问题已有了初步的认识，但不少学生没有认识到物体对光的反射及光通过两种物质的交界面时要发生偏转。
4.有关热学前概念若干思维模型
(1)简单运算模型。不同质量不同温度的水混合，学生忽视质量的不同，将两个不同的温度加，减，或求平均值来获得混合水的温度。
(2)材料决定模型。常温下，两物体放在同样温度环境中，当环境比较“热”时。学生会认为金属的物体比塑料的物体热，当环境比较”冷”，时，学生会认为金属物体比塑料凉。
(3)有条件模型。学生认为，水蒸气和蒸发现象不是任何时间任何地点都存在的，都有条件的，在蒸发条件上。
(4)0℃即固态模型。对于0℃这个特殊的温度，学生的思维比较混乱，但大多数认为：没有0℃的水，只要是液态的水，其温度就高于0℃时；0℃只能是固体的冰：0℃时冰也不会熔化，如果熔化就说明其温度超过了0℃。
(5)升华凝华“中转”模型。自然界物体存在固态、液态和气态三态，有的学生会认为固态和气态间不能直接转变，需要经过液态这个中间状态，即物态变化需要中转状态，不能越级。
三、初中生的物理前概念对物理概念教学的启示
通过以上收集到的研究结果，我们可以发现初中生对一些事物解释常常会与成人的差别很大。有些观点甚至让我们成人感到不可理解。但这些却会给我们的物理概念教学带来一些启示和思考。
1.教师的教学要从学生的前概念出发。前概念是学生学习新概念的基础，也是教学内容始发点。教师在教学时要从学生的身边的、感兴趣的和存疑的问题人手，遵循从具体到抽象、从简单到复杂、循序渐进、由易到难的教学规律。在课文的一开始就能紧紧地吸引住学生的注意，人们常说“良好的开始是成功的一半”，如果没有良好的开端，教学就谈不上成功。
2.教学要提供合理方法把学生的前概念充分地暴露出来。把学生前概念暴露出来的主要方法是：创设一个宽松的学习环境，设置一定的教学情境引出问题：教师鼓励并激发学生对新问题进行猜想和解释，在必要的时候鼓励学生之间进行质疑和辩论。另外，教师也可以在课堂或课下专门地设计一些问题让学生去回答，以此获得学生的前概念。把学生的前概念暴露出来后，教师还要对它们进行一些分析、梳理和归类，然后设计有针对性的教学活动。
3.在教学中要充分地尊重学生前概念。对于学生的前概念教师要予以充分地尊重，要把它们作为一种尝试性的解释加以处理，不能武断地否定掉一些“不科学”的物理前概念。教师要提供尽量多的机会让学生亲自发现自己前概念中的错误之处。所以在这种情况下，教学情境所引出的问题就不能太分散，否则学生无法对自己的已有认识进行验证和澄清。
4.教师要采取一定的教学策略来改变学生的错误前概念。改变学生的错误前概念是一件非常难的事。有的前概念非常顽固，改变学生错误前概念一定要讲究策略。美国学者纳斯伯姆和诺威克曾提出了“矛盾事件”的方法。具体做法是：首先通过一定的方法暴露学生的前概念；然后使学生明确意识到他们和别的学生想法不同；接着让学生尝试解释一个矛盾事件，引起概念冲突；最后鼓励和引导进行认知调整，建立与科学概念相一致的新的概念模型。另外，斯太威和伯克威茨还提出“认知冲突”的策略。具体做法是：首先让学生发现自己对某一物理现象的认知结构和真实的物理现象之间的矛盾；接着再让他们意识到对同一物理事实的两种不同的认知结构之间的冲突；最后逐渐调整认知结构使其与真实物理现象之间达到一致。
参考文献：
[1]乔际平.物理学习心理学[M].北京：高等教育出版社，1991.
[2]窦轶洋.论学生前概念及对教学的启示[J].学科教育，2001，(10).