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中学生物理前概念的研究及转变

文章来源:西南二中 发布时间:2011年12月04日 字体:

中学生物理前概念的研究及转变  

1、     绪言  

物理概念是构成物理知识体系的基本要素,它是物理学中最重要的基础,因此物理概念是物理教学的关键。如果不能形成正确的物理概念,不仅影响到学生对物理规律的理解、掌握,而且还会直接影响到整个物理学科的学习质量。然而,经过调查发现,学生并非带着空白的头脑进入物理课堂的。请看以下案例:笔者调查了十四名小学六年级的学生对于“液化”这个词语的理解,回答是多样的,具体如下:[1]2/14学生解释为能融化的物体,2/14学生解释为用液体滴到物体上一会就消失,1/14学生解释为固体液体化,1/14学生解释为液体所变化的一种物体,3/14学生解释为液体的融化,1/14学生解释为液体的变化,1/14学生解释为物体融化,被化成水,1/14解释为液体在一定温度下变成冰、水蒸气等。液化本身是一个物理的概念,在没有任何提示的前提下,还没有学过物理的学生却可以给它下定义。由此我们可以知道,学生在学习物理之前并非带着空白的头脑进入课堂,而是具有一定的前概念。这种在学生系统地学习科学知识之前所具有的想法被人们称之为“前概念”(preconception[2]。它的理论基础是奥苏贝尔的有意义学习理论,奥苏贝尔认为有意义学习的条件是学习者存在着合理的先入知识。  

前概念在学生的物理学习中扮演着非常重要的角色。新概念的形成建立在它的前概念基础之上。当科学概念和前概念比较一致时,学生就容易理解;反之,他们就会觉得很难。所以在实际的物理教学中,如果教师能够把握住学生的前概念,就会使得教学有的放矢,就能更好地提高教学效果,因此研究和调查学生的前概念是一项非常有意义的工作。目前国外对于学生的前概念研究已有一定的历史和经验,已取得了丰富的成果;而现在我国的一些物理教育工作者也越来越多地开始关注学生的前概念研究。下面是我对物理前概念进行的一些研究,希望能带给物理概念教学一定的启发。  

2、 初中物理前概念的调研及分析  

2.1 本课题研究的目的和方法  

本课题研究的目的是调查初中物理中的一些重点概念受前概念影响的情况,以及这些前概念是如何产生的,它的本质与来源,以此指导物理概念的教学,使教学更加具有针对性、方向性,尽可能地避免、消除前概念对学习的负面影响。  

本研究采用问卷调查的方法,对未学物理的六年级或者七年级的30名学生进行调查,对九年级已学物理概念的40名学生进行调查。对于九年级的被调查的学生是已学习过相关的物理知识的学生,查时正确率较高的题目表明前概念通过教学已得到基本消除,正确率较低的题目表明前概念仍有存在,通过常规教学难以消除。而对于六七年级的被调查的学生是从未接触过物理概念的学生,被调查的内容是物理前概念在未学者头脑中存在的情况。  

针对初中物理学习中出现的物理概念与前概念之间的关系编制问卷,问卷中全部题目要求学生写出自己的想法。通过调查结果,了解对学生学习物理影响较大的前概念的主要来源,并针对前科学概念的形成与来源制定相应的教学对策。  

2.2 问卷调查与情况分析  

问卷内容涉及到一些重要的物理概念的解释,如响度密度等的概念、液化与升华、对功和力的认识、灯泡会亮的原因、工程问题与物理问题的转化、惯性现象等。  

问卷情况分析包括对前概念的存在和来源以及前概念对科学物理概念形成的影响进行分析。  

(1)       未学物理的学生绝大部分能把响度、速度、长度、光源、噪声、导体等的概念的意思解释得基本正确。如噪声有10/15的学生解释为无规则的声音或影响人生活的声音;响度有9/15的学生解释为声音强弱,或大小的程度。在后概念的调查中发现,经过了科学物理的学习,对以上的响度、速度、长度、光源、噪声、导体等的概念几乎所有的学生都已经掌握。那些概念在学生学习物理之前就已经存在学生的头脑中,学生带着这些前概念进入课堂,教师再对这些概念进行科学的解说,使得学生很容易就接受了这些概念,在学生头脑中也形成了深刻的印象。  

(2)       有些物理概念不仅仅局限在物理上的,在现实生活中也会用到。如升华这个概念,在未学物理的学生的调查中发现,绝大部分的学生对升华的概念都是比较陌生,很多学生都无法写出对升华的理解,当然也有个别的学生认为升华是指提高智力,还有个别认为是比喻中国天天向上,更个别是解释为从原来的基础上升级换代,他们这些解释都是从生活的角度进行解释的。在已经学习物理的学生的调查中发现,通过了学习,已经达到100%的学生能够从物理的角度上正确解释升华是指什么了。这其中的妙处在于教材的编写符合了学生的认知规律,当然也与物理来自生活是分不开的。  

(3)       有些物理概念在学生头脑中尚未接触过,但是学生可以顾名思义写出部分意思。如漫反射10/14的学生认为是光照到物体表面,被物体挡住,反射回去,1/11的学生认为是漫步中所发射到物体表面的。1/11学生认为反射的光,在物体的反射下遍地都是。漫反射这个词对学生来说是没有接触过的,但是反射就知道是什么意思,所以大部分的学生都解释了后半部分的意思;而有些学生则把漫和反射分开来解释,得出了漫步中的反射这种解释,令人哭笑不得!还有液化这个词,文章开头就已经提到,2/14学生解释为能融化的物体,2/14学生解释为用液体滴到物体上一会就消失,1/14学生解释为固体液体化,1/14学生解释为液体所变化的一种物体,3/14学生解释为液体的融化,1/14学生解释为液体的变化,1/14学生解释为物体融化,被化成水,1/14解释为液体在一定温度下变成冰、水蒸气等,这些都是学生顾名思义作出的解释。  

(4)       关于力和功的调查中,在未学物理的学生头脑中的这些概念来自生活。说到力他们会想到很大力,人用力就能把东西举起来等等;说到功,他们会想到成功、功夫、气功、法轮功、功绩、用功、为了国家作出贡献,用功读书等等。知道了这些前概念存在于学生头脑中,我们在教学式可以合理地利用,从学生的前概念引出科学的物理概念。  

(5)       工程问题转化为物理问题。在小学接触到的工程问题,其实就是物理问题。但是在调查中发现,工程问题的应用题只有14/29的学生真正解答出来。这些工程问题如果问到学生为什么这样解答时,他们是根本无法解释其中的原因,他们只知道老师是这样讲,他们就照套公式来用,所以在调查的时候有大部分的学生没办法做出正确的答案。而后概念学生基本都能解出正确的答案,但是其中的缺陷是,真正按照物理解题格式来解的学生却却很少。  

通过以上的物理前概念的调查和分析发现,教师要正确认识前概念,充分地了解对错误前概念的来源和特点,转变错误的前概念。下面本人就针对以上的问题进行思考。  

3、     认识前概念  

儿童第一次睁开眼睛,呈现在他面前的是五彩缤纷、奇妙无比的陌生世界。在这个陌生的世界里,儿童是怎样去认识这个世界的呢?皮亚杰在这方面的贡献尤其大。[3]皮亚杰的认知发展理论体系中的一个核心概念就是图式。(schema,在他后期著作中用scheme一词)。图式可看作概念或类别。它类似于索引汇编,索引汇编中的每一张索引卡都相当于一个图式。成年人有很多图式,而儿童头脑中只有几张记载一切的大卡片。个体从出生就开始了探索环境、同化顺应环境的活动,对事物形成了丰富的经验,并且建构了个体特定的认知图式。即使有些问题他们从没有接触过,还没有现成的经验可以借鉴,但是问题一旦出现在他们面前,个体往往可以基于过去的经验,依据他们的认知能力,对新的问题给予解释或提出假设,即构建起新的认知图式。例如:当有一个变阻器这个名词出现在他们面前时,这个名词对于六年级的学生来说是从来没有接触过的陌生的名词,但是他们会基于以前的认识,给予解释。调查发现有11/14学生把变阻器解释为可以改变方向地阻止物体的机器。变是改变,阻是阻止,器是机器,这些已经存在学生头脑的知识,当遇到变阻器时就把他们组合在一起,构建起新的认知图式。故而,在物理学习中学生头脑中的前概念必然存在。  

任何事物都具有两面性,在矛盾与统一中生存发展。前概念也不例外,前概念对物理学习有积极作用也有消极作用。  

3.1 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的知识的概念和结构。如在力学方面,学生对力的认识,他们懂得用说某人很大力,对运动的认识,他们中有13/15懂得速度指快慢的程度等等。在电磁学方面,当调查问到:家里面的灯为什么会发光?六年级学生的回答:11/15因为有电,4/15灯丝发热产生;7/15的学生认为导体是能够导电的物体;除此之外还认识磁铁的吸引和排斥、雷电现象。在热学方面,他们有了冷热不同的感觉,物体气态、液态、固态,对水的蒸发、沸腾、结冰、和冰的溶解等物态变化非常熟悉。在光学方面,他们对光照到平面镜会发生反射,平面镜会成像、照相机能拍照,还有蓝天白云,日月星辰充满了好奇。以上这些前概念对学生学习物理知识都埋下了铺垫,他们对这些物理知识的好奇激发了他们进一步学习物理的兴趣。物理老师也要懂得利用学生前概念进行教学,做到有的放矢,促进前概念的正迁移,帮助学生构建科学的物理概念。  

3.2 消极作用  

构建主义认知心理学形象地把前概念成为日常概念,它是指个体在没有接受正式的科学教育之前,对日常生活中所感知的现象,通过长期的经验积累与辨别学习而形成的对事物的非本质的认识。有些情况下,对物理现象和材料的片面的理解会造成物理学习的障碍。先让我们看一组关于力与运动的调查。  

[4]关于力和运动812岁的儿童认为:  

观点一:力与活着的物体有关,只有具有生命的物体才具有力。  

观点二:物体运动得越快,所受到得力就越大。  

观点三:物体运动的时候一定有力的作用。  

观点四:如果物体不运动了就不受到力。  

观点五:假如物体运动着,那么作用在它上面的力的方向与物体运动的方向相同。  

持观点一的大部分为年龄相对较小的学生,其他四个观点在这些学生中间普遍存在。从以上的调查可以知道学生的前概念与科学概念存在着一定的差别,有些还与科学概念相背离。如果这些错误的前概念得不到纠正,将会影响到物理新知识的同化和顺应,甚至歪曲新知识的意义。如部分学生学习了运动和力之后,仍然认为力是维持物体运动状态的原因,因而错误的前概念,我们不容忽视。  

4、     错误前概念的来源及特点  

4.1 错误前概念的来源  

自七十年代中期以来,学术界涌现出大量有关学生错误前概念的研究。[5]芬德等的文献目录中列出了1,100多个这类研究,其中物理学方面的错误概念占总数的70%,这些错误概念从何而来呢?通过研究发现错误的前概念有其客观的条件,从宏观上看具有共性。下面具体讲错误前概念的来源。  

 4.1.1  直观的感觉  

学生的前概念往往来自于自己的生活经验,只是凭借感官对现象进行一些直观的解释,这些解释往往停留在感性认识的水平上,缺乏严格的推理和实验验证,有时他们借用表面类似的现象对事物进行解释。如关于之前提到的力和运动认识的调查;还有当鸡蛋撞击石头,鸡蛋粉身碎骨,而石头却安然无恙,他们就认为石头对鸡蛋的作用力大于鸡蛋对石头的作用力;再如铁比棉花重;冬天室外的铁块比木块温度低等等,这些前概念都是来自学生的直观的感觉。  

 4.1.2  语言的重构  

学生的前概念往往受语言经验的影响,皮亚杰认为随着语言的发展,概括的能力也相应地发展起来(语言有助于这种能力的发展)。笔者对这方面做了大量的研究,处于六年级和七年级的学生,其语言的能力已经得到了充分的发展,已经掌握了生活中的大部分的词语,可以根据自己已有的语言经验解释部分概念。如声源13/14学生解释为声音的来源,声解释为声音,源解释为来源;虚像10/14有形无实,虚拟不存在的像。这些语言的经验对学生的学生影响甚远,如果解释不当,将会防碍学习科学的物理概念。再如液化:2/14能融化的物体,2/14用液体滴到物体上一会就消失,1/14固体液体化,1/14液体所变化的一种物体,3/14液体的融化,1/14液体的变化,1/14物体融化,被化成水,1/14液体在一定温度下变成冰、水蒸气等。另外一种情况是由语言带来的曲解。学生常用生活语言来理解物理概念,并由此产生对概念的曲解。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”。  

 4.1.3  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作用,由思维定势造成的。对于物理概念的负迁移一方面表现在把物理问题数学化。如欧姆定律的变式中R=U/I,学生就会把数学的正比和反比应用到物理问题上,认为电阻RU等,其实不然,因为这条不是电阻的决定式,如果是决定式就正确了。另外物理概念的负迁移还表现在把个性当成是共性。如初中学习的光发生折射时,总认为折射角一定小于入射角,其实不然,只有当光线从光疏介质射入光密介质时才会出现这种情况。  

 4.1.4  课外媒体知识  

不正确的课外媒体知识也会影响到学生学习正确的物理概念。学生除了学习以外,常常会涉及到一些课外的媒体知识,这些媒体知识来源于看电视,阅读报纸杂志,上网等等,他们通过这些课外的媒体知识可以获取到物理知识。最明显的一个例子是,看新闻时他们会听到某些商品质量很差,那么他们就接触到了一个物理名词质量,根据这些,学生就有理由认为质量是指品质的好坏。我们的调查前概念的学生时,发现了有8/15的学生就解释质量是指物体的好与坏,完全没有人解释物体所含物质的多少。我们同样调查了后概念学生(学习物理之后的学生)发现有14/20的学生对质量的解释为物体的重量,1/20的学生认为是物体受地球引力的强弱程度;真正掌握质量的概念的学生只有1/20,是少之又少啊!他们已经把质量、重量、重力的概念给混淆了。又如速度,互联网上搜索速度这个词,会出现有网络速度,电脑开机速度,减肥速度,等等,这些都对学生学习速度的概念产生不良的影响。  

 4.1.5  物理知识不恰当的类比  

类比在生活中有着广泛的应用。从物理学的角度看,不同的研究对象之间有许多相同或相似的特征,它们遵守着相同或相似的物理规律,对它们的研究所采用的物理方法当然也有着必然的内在联系。事实上,学生们在物理学习过程中也总在自觉或不自觉地应用类比的方法。但许多时候学生的类比总是盲目的甚至是不恰当的,常常出现错误。如汽车运行的速度就是汽车本身的速度,因此类比,由电荷定向移动而形成的电流的传导速度就是电荷定向移动的速度;用导线将干电池的两极连起来就会有电流,那么,用导线把磁铁的两极连起来,导线中也会产生电流。  

4.2 错误前概念的特点  

[6]错误的前概念都存在一些核心的特点是:(1)是学生头脑中强烈具有的一种稳定的认知结构;(2)不同于专家的概念;(3)会对学生如何理解自然现象并做出科学的解释产生重要影响;(4)必须被克服、避免和消除,以使学生接受科学的理解。  

在皮亚杰看来,图式可以说是认知结构的起点和核心,或者说是人类认识事物的基础。因此,图式的形成和变化是认知发展的实质。霍华德从图式理论出发,对前概念能够顽固地存在于学习者的头脑中的原因做了深入地研究。他认为,(1)概念需较长时间才能形成,学生的各种图式均在逐渐地形成过程中。(2)学生认为用已有的图式已足够应付日常生活,因而将在学校里所学的图式都存入单独的心理单元。或是由于学生的已有经验非常有限,看不出利用所给图式概括分析事物的必要性,觉得没有必要改变其已有的图式。(3)有的新图式虽然能够用来解决一些原有图式不能解决的问题,但是由于新的图式与学生的原有图式发生了严重的认知冲突,学生拒绝接受。  

4.3正确对待错误的前概念  

由于学生拥有的对一系列相关问题的前概念并非一些毫不相干的“点”,而是已形成了一个较完整的理论体系,即使他看到了某个概念的不足,也会作尽量小的调整,以维护自己原有图式的完整。图式的形成是学生在日常生活中长期建构的必然,在学生头脑中印象深刻,要用新的图式去代替原有的图式并非易事。因此,研究概念转变的心理机制,采取有效的教学策略帮助学习者实现错误概念向科学概念的转变是一项重要的任务。  

5、错误前概念转化为科学概念  

5.1 错误前概念能发生转变的两种可能  

错误的前概念有着不可忽视的作用,我们把错误的前概念转变为科学物理概念。皮亚杰认为,儿童在生活中经常会遇到许多他不能理解的新事物或新刺激,这就不断会引起他的认知上的不平衡,迫使他要努力改变原有的内部心理图式以适合新的情境,以求得认知平衡的恢复,所以概念转变是指个体原有的某种知识经验由于受到与此不一致的新经验的影响而发生的重大改变。错误前概念能发生转变的两种可能是:一种是概念的同化,一种的概念的顺应。  

 5.1.1  概念的同化  

学生在学习新知识或解决新问题时,如果新的刺激物能够纳入到原有的图式之中,这个认知过程就叫做概念同化。也就是说,个体在感受到刺激时,把它们纳入头脑中原有的图式之内,使其成为自身的一部分,就象消化系统把营养物吸收一样。概念的同化的特点是客体被纳入主体已有的认知图式中,引起主体认知结构量的变化。我们先来理解一下鱼牛的故事是如何同化。鱼听青蛙描述牛的形态(刺激),言语信息输入(刺激)到鱼的认知结构(鱼的形态)中,鱼将原来的结构(鱼的形态)根据言语信息(刺激)做些调整改变,得到新的认知结构(鱼牛)。这个过程就是同化过程。那么物理概念又是如何同化的呢?初三学生在学习扩散现象时候,会把不同物质在相互接触时,彼此进入对方的现象这种信息输入(刺激)到病毒扩散的过程中,使得学生把原有的认知结构根据信息的刺激作了调整,得到新的认知结构(扩散现象)。我们用图示可以这样表示:  

      

气体扩散

液体扩散

固态扩散

        

扩散现象

            

调整结构

            

病毒扩散

液体扩散

      

输入

  

新情景  

   

   

   

   

   


可见,同化只是把新的刺激物整合到原有的图式中去,经过同化扩大了图式的范围,但是它的内涵没有改变,也就是说只发生了量的变化。  

 5.1.2  概念的顺应  

概念的顺应是指学生调节自己内部结构以适应特定刺激环境的过程。顺应是与同化伴随而行的。当个体遇到不能用原有图式来同化新的刺激时,便要对原有图式加以修改或重建,以适应环境,这就是顺应的过程。顺应的特点在于认知图式发生了质的改变。我们先来看一个例子,平平安安碎石,高高兴兴回家。教授从广告中得到刺激(平平安安碎石,高高兴兴回家),试图将刺激同化到原有的认知结构当中,但找不到同化的立足点,因此同化过程失败,也就是不理解。当再被告之(这不就是一个医院的广告嘛),再次得到信息刺激。教授将认知结构的立足点定位到医院,碎石理解为碎结石,故教授恍然大悟,理解了。教授调整认知结构的立足点去顺应外部的刺激,达到理解的过程。这就是顺应过程。我们再来看一个物理概念顺应的例子,关于电场力做功图式,就不可能为机械做功的图式所包容,于是通过改造,构建了以下新的图式:  

                          

力——qE

位移——d

电场与电荷

qEd

qU

W

   

   

   


显然,这里的 W=qU与原有图式W= FScosα是截然不同的两个新图式。从以上的两种可能来看,第一种概念的同化是比较容易实现的,因为概念的同化是与学生原来的认知结构是兼容的。而后一种概念的顺应则存在一定的难度,有些新图式虽然能够用来解决一些原有图式不能解决的问题,但是如果新的图式与学生的原有图式发生了严重的认知冲突,学生就会拒绝接受。基于以上原因,概念转变研究主要是从顺应来研究概念构建的过程,揭示学生错误概念向科学概念转变的规律。  

5.2 错误前概念转变的条件  

[7]波斯纳等人(Posenerelal,1982)在1982年提出了概念转变模型(Conceptual Change Model, CCM),这个理论是在皮亚杰的认知建构主义理论基础上,参照库恩的科学史与科学哲学对知识的“范式更替”的观点提出来的。这一理论提出了概念转变的条件,即为了促使学生进行概念转变,必须提供以下四个条件:   

1)学习者对当前的概念产生不满。只有感到自己的某个概念失去了作用,他才可能改变原概念,甚至即使他看到了原来的概念的不足,也会尽力作小的调整。个体面对原来的概念所无法解释的事实(反例),从而引发认知冲突,这可以有效地导致对原有概念的不满;(2)新概念的可理解性。新概念符合学习者的认知结构,容易被学习者接受;(3)新概念的合理性。个体需要看到新概念是合理的,而这需要新概念与个体所接受的其他概念、信念相互一致,而不是相互冲突,它们可以一起被重新整合。这种一致包括:与自己的认识论信念的一致;与自己其他理论知识或知识的一致;与自己的经验一致;与自己的直觉一致等。个体看到了新概念的合理性,意味着他相信新概念是真实的;(4)新概念的有效性。个体应看到新概念对自己的价值,它能解决其他途径所难以解决的问题,并且能向个体展示出新的可能和方向,具有启发意义。有效性意味着个体把它看作是解释某问题的更好的途径。概念的可理解性、合理性、有效性之间密切相关,其严格程度逐级上升,人对概念有一定的理解是看到概念的合理性的前提,而看到概念的合理性又是意识到其有效性的前提。亨森(Hewson)把概念的可理解性、合理性和有效性称为概念的状态, 即可理解的、可相信的及可广泛应用的等三个状态。学习者对于概念所处的状态愈高,其发生概念转变的可能性也就愈高;也就是说,概念转变是发生在学习者能够充分理解与应用新概念时。这里应注意,概念的上述三种状态不是概念实际上如何,而只是个体所看到、所意识到的可理解性、合理性和有效性,是个体对新、旧信息整合过程的元认知监控。根据波斯纳的观点,如果满足了上述概念转变学习的四个条件,学生所持有的错误概念就会被科学概念所替代或改变。  

6、物理前概念转变教学  

为了促进学生实现概念转变,就要进行概念转变教学。根据概念突出的顽固性特点和概念转变发生的条件,在教学过程中,教师如果草率地用所谓的正确的观点去覆盖学生原有的想法,那么其教学效果就可想而知了。科学的教学过程应该是正确观点和错误观点发生交互作用,根据两者的优势及局限性进行相互协调的过程。因此,在进行科学的概念教学之前,首先要了解清楚学生原有的对某一概念的认知水平以及相异构想情况,并采用科学的教学手段,使学生有效地转变错误的物理前概念,进行有意义的学习。  

6.1预测学生前概念  

错误的前概念转化为科学的物理概念需要符合概念转变发生的条件的,不同类型的前概念转化的方法不同,如果教师对学生的前概念一点都不理解,盲目地把科学的物理知识灌输给学生,那么其教学效果是可想而知的。因此我们在进行物理教学之前必须对学生的前概念进行预测。这样做对教师的“教”和学生的“学”都有重大的意义。对“教”的意义可用奥苏伯尔的一句名言来概括,“如果我不得不把全部教育心理学还原为一条原理的话,我将会说,影响学习的唯一的最重要的因素是了解学习者已经知道了什么。”的确,在传授新概念之前,教师只有充分了解学生已有的认知情况,尤其是与新概念有密切关系的已有概念和原理的认识,才能选择有效的教学策略和方法进行有的放矢的教学。对“学”的意义在于,一方面通过教学前测或者提问,能激活学生的经验图式,让它从隐蔽之处呈现出来,这样就为学生的重新建构提供了基础框架,学生可以根据自己原有的认知结构进行同化和顺应来获得新概念的学习,以避免在大脑一片空白的情况下进行无意义的接受学习。另一方面,进行教学前测并及时反馈,能够有效地激发学生的学习动机。学生习惯于用原有图式进行问题解决,当教师给予错误答案的反馈信息时,会沉重打击他们的原有认知图式。反馈结果会使学生对一些现象感到困惑甚至出现反叛情绪,“我哪里错了?我有事实作为依据的!”,“如果答案错误的话,老师你对这个现象又将如何解释?”,此时大脑无比兴奋,内在的学习动机非常强烈,用原有认知图式进行问题解决的失败促使他们迫切地想知道原由,甚至想根据自己的事实去推翻教师的结论。在这样的氛围中,教师再绞尽脑汁地要求学生注意力集中,认真听课认真思考就完全没有必要了。对学生前概念前预测的方式有:访谈法,调查问卷法,资料查询法等等。  

6.2 利用认知冲突策略  

利用认知冲突策略,有利于学生接受科学的前概念。作为教师不能够一味批判学生的前概念是错误的,这样会引起学生的反感,拒绝接受强加在他们头脑中的科学概念。所以我们要懂得利用认知冲突策略转变学生的前概念。认知冲突主要有以下三种:首先认知的冲突产生于学生的物理前概念与科学前概念相反时;其次,认知冲突产生于学生的观点与教师不一致时;再次,认知冲突产生于学生之间的不同前概念的碰撞中。在有关学生前概念研究中,一个重要发现是,任何年龄的学生都倾向于认为,任何时候某一物体运动的方向就是此时力作用的方向,物体由推动而运动即说明了这一点。这种观点按牛顿的经典力学是不正确的。按照认知冲突策略,就不要告诉学生他们的概念框架是错误的,而是逐步引出学生头脑中已有的东西,并从物理学的观点建构其正确的意义。事实上,确有一种物理量总是指向该物体运动的方向。但这个量是动量而不是力。另一个关于重新解释策略的实例是关于电流概念的学习。在简单的电路中涉及电流,学生通常认为,当电流在电路中流动时,电流被消耗,即一些电流被电灯利用,所以留下较少的电流流回电池。这里也不要告诉学生他们的概念是错误的。相反,教师应鼓励学生按自己的思维方式思考并找出某些完全正确的想法。事实上,电流流动时被“利用”,即能量转换成热并散失。  

6.3 利用形象语言进行归谬  

[8]在课堂教学里,教师可以用形象的语言一步步地归谬出科学的物理概念,让学生在愉快搞笑的课堂气氛中轻松自如地学习新知识,纠正前概念。例如关于运动和力的关系,许多同学都认为,他们从生活中推车,车就运动,停止用力,车就停止运动,从而认为力是维持物体运动的原因。为了纠正这一前概念我们可以进一步引导问:“打枪时子弹是怎么从枪膛射出的?”学生答到“是火药爆炸时在枪膛内产生的高温高压气体把子弹推出枪膛的”。教师再问:“出了膛以后,子弹还受推力吗?”学生回答“不受了”。这时他们如果再用他们的前概念去理解就会得出子弹在水平方向停在枪口不动的谬论来,这显然与事实相违背,这也是归纳出与事实相悖的结论,从而使学生在愉快中纠正了前概念的错误之处。  

6.4 利用合作学习  

前概念具有层次复杂性的特点,学生在构建对事物意义的理解时,总是以自己的知识经验背景为基础,因而不同学生看到的事物的不同方面。这主要表现在不同年龄阶段或同年龄阶段不同层次的学生中,对相同的物理问题有不同形式的前概念。所以利用合作学习,能够促进学生转变错误的前概念。合作学习可以克服个体知觉系统的局限性,学生与学生之间通过合作、交流与讨论,使他们超越自己原来狭隘的认识,了解彼此的见解,了解那些不同观点的基础。而且,在合作学习中,每个学生都是积极的参与者,在自由平等、相互信任的气氛中最适宜表达各种荒诞的观念,这些荒诞的观念有些是自相矛盾的,在激烈的争论和积极的思考中,常常会促使他们认识到自己原有认识的片面性和不合理之处并萌发一些新的猜想,这些猜想往往已经走进真理的边缘。此时,教师也可以作为合作学习的一分子参与讨论。当积极的学习发生的时候,教师参与讨论的效果远远大于直接提供正确答案。开展合作学习不仅仅局限在课堂上,还可以在班级里成立学习小组,当学生遇到问题时,课余时间可以自行讨论。也可以是在不同年级之间的合作学习,甚至可以是与父母的合作学习。  

7、结束语  

目前,全国各地的基础教育课程改革正在风风火火地进行着。在实际教学过程中,无论在课程设计还是教学方法方面,关于物理概念的研究都是大有裨益的。本文进行的物理前概念的研究有利于广大一线的老师充分地认识前概念,并对错误的前概念进行有效的转变。对于前概念的研究,存在着很多的缺陷,其中在物理前概念转变教学这部分,由于本人缺乏对初中概念教学的经验,所以认识的角度不够,还需要 广大 老师的指点和进一步的研究。  

   

   

   

   

   

   

   

参考文献  

窦轶洋 高凌飚 肖化.期刊.论学生前概念及对教学启示[J]. 学科教育,2001年第10期:1315  

  B.J.瓦兹沃思.专著.皮亚杰的认知情感发展理论[M].厦门出版社,1989.1320  

  赖小琴.期刊.物理前概念及纠正错误前概念的策略[J].广西师范学院学报,20029月第九卷第3期:8992  

梁平.在自然科学领域中学生的错误观念及其转变.外国教育资料,1999年第4期:25~28。  

曲亮生、郭玉英.期刊.国外物理教育工作者关于物理概念教学的研[J].学科教育,1999年第6期:27~29。  

刘力宇. 初三学生化学前概念的形成对初三化学重点概念学习的影响研         .http://chem.cersp.com/HXJX/KXXX/200702/2800.html. 2007年3月29   

于永建.期刊.巧用归缪法纠正前概念[J].太原教育学院学报,第21卷第2期:5758  

张建伟.概念转变模型及其发展[J].心理学动态,1998年第3期:33~37。  

袁维新.西方科学教学中概念转变学习理论的形成与发展.http://www.infoedu.cn/blog/post/191.html. 2007年4月1   

  J.H.费拉维尔.P.H.米勒.专著.认知发展[M].华东师范大学出版社,2002.321.  



[1]2/14指的是总样本数为14,有2个样本解释为能融化的物体,以下的数字解释同理。

[2]窦轶洋 高凌飚 肖化.期刊.论学生前概念及对教学启示[J]. 学科教育,2001年第10期:1315

[3]B.J.瓦兹沃思.专著.皮亚杰的认知情感发展理论[M].厦门出版社,1989.1320  

[4]刘忠学. 其他.小学生的前概念与科学教学[Z].4  

[5]袁维新.西方科学教学中概念转变学习理论的形成与发展.http://www.infoedu.cn/blog/post/191.html. 2007年4月1   

[6]陈雪梅.其他. 中学生物理学习中的前概念及其转变[Z].12  

[7]袁维新.西方科学教学中概念转变学习理论的形成与发展.http://www.infoedu.cn/blog/post/191.html. 2007年4月1   

[8]于永建. 期刊. 巧用归谬法 纠正前概念[J]. 太原教育学院学报,20036月第21卷第2期:5758  

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