高中物理教学中“前概念”的特点及转化策略

高中物理教学中“前概念”的特点及转化策略

所谓前概念，就是指学生在没有正式学习之前，通过对生活经验的对比和归纳，总结出来对事物非本质的一些认识。从高中物理教学的角度来讲，有的前概念属于正确的认识，它们的存在有助于学生学习的进行，然而错误的前概念却给学生的学习带来了更大的障碍，干扰他们物理概念和规律的建立。因此，如何引导学生对前概念进行转化，对学生的已有认知结构进行改造和重构，也成了高中物理教师必须思考并解决的问题之一。

1高中物理学习中前概念的特点

1.1广泛性

高中生正处在十六七岁的年纪，他们在十多年的生活经验中，已经接触过许许多多的物理想象，因此他们在头脑中所形成的前概念是相当广泛的。当然，这里的广泛性也是一种相对的说法，学生有关物理认识的前概念主要集中在自己身边的物理现象上，特别是自己看得到、摸得着的事物；而相应的，那些微观层面的，较为抽象的物理知识，学生很少会形成相关的前概念。

1.2顽固性

正因为学生的前概念是十几年生活经验的结晶，因此有关认识可谓是根深蒂固，异常深刻。就像亚里士多德有关自由落体运动的错误认识能延续上千年一般，学生前概念的顽固性不亚于此。所以，高中物理教学的重要任务不是去创造新的思想，而是帮助学生摆脱旧观念的束缚。

1.3负迁移性

在高中物理知识的建构过程中，学生已有的知识基础会积极地推动新认知的构建，当然也会产生负面的作用。比如，学生在对跟随传送带一起匀速运动的物体进行受力分析时，总是会将一个沿运动前进方向的静摩擦力添进去，因为从他们的生活经验出发：“有力推了，物体才会前进”，这就对应一个前概念“力是维持物体运动的原因”。

2前概念对高中物理教学的影响

正是由于上述的相关性质，前概念的存在对学生的高中物理的学习带来了很大的干扰，严重影响学生正确科学概念的形成，降低了物理教学效率。但是，我们不能忽视前概念存在的一些正面价值，虽然很多前概念与科学的物理概念不太吻合，但是教师只要辅以适当的引导和解释，并指导学生用科学的方法对感性的材料进行分析和处理，就能够使得学生脑海中的某些前概念进化为科学的物理认知。高中物理的教学实践也表明，学生脑海中的前概念会促进物理概念的建构和相关规律的掌握，这些前概念属于一种良性的教育资源，教师应该将其作为学生构建物理认知的土壤，将高中物理新的知识以种子的形式撒下去，在学生的自主探究下生根发芽，开花结果。

例如，“相同的作用下细弹簧就比粗弹簧更容易拉伸”，这一前概念其实就对应着劲度系数这个物理概念；“铜和铝是生活中最常用的导电材料”，这也可以认为是电阻率的前概念·

3错误的前概念转化策略分析

物理教师在教学实践中，要直面学生前概念的存在，结合教学设计要有效利用学生正确的前概念，使其充分发挥积极作用，但是因为错误的前概念的负面影响更为强大，因此对其进行转化是高中物理教学的一项重大工程，相关操作可由以下角度人手。

3.1创设情境，激起有效地认知冲突

教师提供情境使新的认知与学生的前概念发生冲突，从而使得学生认识到自己观念的错误，进而能正确地评价自己原有的经验，在自己感性认知与物理知识相矛盾的地方进行反思，经历过思想斗争，并进一步打破原有认知的平衡之后，推动相应认知体系的重构。在将错误观念替换为物理认知的同时，也实现了错误的前概念向正确科学认知的进化。

例如，日常生活中经常看到同时释放的羽毛和金属片，金属片先着地，因此学生有了前概念：重的物体落体运动更快，对此概念的转化，可以用实验来激起学生的认知冲突。在真空管演示实验进行之前，可以先让学生猜想一下：真空环境下，同时下落的羽毛和金属片谁的下落更快呢？然后，让学生对比实验演示出来的过程和自己的猜想是否一致，并引导学生分析真空管实验和生活中落体运动之间的差别，从而进一步构建自由落体运动的规律以及发生条件是什么。

3.2创造条件，让学生在探究活动的体验中构建认知

前概念的根深蒂固很大程度源于他们来自学生切身的体验，因此要实现相关概念的转化，就必须让学生切身去体验物理概念和规律的构建过程。以科学探究的方式来组织教学就是让学生以更为直接的方式来形成概念，满足他们的探究欲望。科学探究一般从提出问题开始，教师提供与教学内容相关的材料让学生直接感知，并让学生自己来描述探究对象的一般特征，从而从中总结物理概念和规律，并通过与其他物理现象和过程的一般特点进行比较和区分来进一步界定概念的外延和内涵。探究过程中的提出猜想、实验设计以及操作等步骤都可以由学生自己来规划进行，学生探究的过程中也必然会将自己现有的体验和原有的认知进行对比，自发地实现前概念的转化。

例如，让学生探究“求合力的方法”的过程中，学生必然会不断地调整拉力的大小和方向，并对比合力的有关特点，其间夹角较大的情形下肯定会出现合力小于分力的情形，这一场景的体验必然会让学生纠正“合力必然大于分力”这一错误的前概念。

3.3合作学习，让学生在相互协助中实现概念的转化

个人的力量往往是有限的，在物理教学中，教师积极倡导并开展合作学习能有效克服学生个体认知系统的局限性，有助于学生剖析问题的内涵、认清事物的本质，而且在合作团队中还有助于形成更为积极的研究态度，学生不同思想的碰撞能够激起思维的火花。在合作团队进行讨论时，平等和谐的气氛会使得学生基于自己的经验畅所欲言，把学生从不同角度所总结出的大量的前概念汇总起来，加以修正并重新组合后，将成为一个较为系统而更为真切的认知。这种学习的方法就像“盲人摸象”一般，不同的人认知角度不同，一旦结合起来，一个体系化的认知就会接近于真理。

例如，“探究加速度与力、质量的关系”，这项探究任务非常巨大：从控制变量的思路设计到实验器材选择，再到实验操作，乃至数据处理等等，单独由某一个学生独立完成是不现实的，在团队中群策群力才是最佳的方案。

通过学生之间，学生与教师之间的讨论交流来实现前概念的转变。人本主义心理学家罗杰斯提出的促进学习者自由学习的方法有“同伴教学”、“分组学习”、“交朋友小组”和“探究训练”等方法。通过这些方法不仅可促进学习者对知识掌握、而且还可以培养他们的自信心、责任心、合作能力，改善学习态度，激发学习动机。通过探究训练学生可以更好地获取知识，还可获得探究的方法，发展其自主性、创造性和探究精神。对于每个学生而言，由于认识问题的深度和广度不同，对事物的理解也就不同、有的较全面、有的较片面、有的较深刻、有的流于表面。这样在交流的过程中，学生之闻就会产生不同观念的碰撞、交锋，从而引发概念冲突。所以教师应主动为学生创设一个平等、自由的交流平台，充分发扬教学民主，让学生呈现自己的观念，要鼓励学生敢于表达自己的观念。此外，其次要善于引导学生学会聆听不同的观点，通过比较、分析、归纳、综合等方法以获取最科学的概念。

物理概念和规律的构建是高中物理教学的主要任