前概念的干扰对物理教学的启示.doc

前概念的干扰对物理教学的启示晋元高级中学 沈亚辉在物理教学中，很多学生反映物理课能听懂，就是不会自己做题。一句话，就是物理难学，尤其是概念和规律难以接受。造成这种情况的原因是什么呢？学生在学习物理之前，由于受到精彩缤纷世界中的各种生活现象对他们感官的刺激，对现实生活中的现象形成了经验型前概念，也形成了一些与正确的物理概念相同或相悖的前概念，这些前概念对学好物理造成的干扰是普遍的，也是物理教学低效率的重要原因之一。在伽利略和牛顿以前，人们对生活经验缺乏科学分析，认为力是维持物体运动所不可缺少的。由此古希腊哲学家亚里士多德得出了一个错误概念：必须有力作用在物体上物体才运动，没有力作用，物体就会停下来。这个错误一直延续了2000多年，可见前概念对人们认识的影响是巨大的。因此，在物理理教学中必须充分重视学生原有的知识结构，主要是了解学生大脑中存在着哪些前概念，弄清产生的原因及其特征，再研究纠正的方法和措施，努力把它们转换成科学的物理概念，取得较好的教学效果。 教师在开始教有关的物理内容之前，应通过一定的方式，如提问、试题测试、深入学生中去了解前概念的存在情况。当已经知道了学生头脑中存在着哪些前概念后，应该如何使这些前概念转换成科学的概念呢？ 一、加强实物演示，有利于消除由生活经验形成的错误前概念物理实验具有容易吸引学生注意力、有具有真实可信的特点，教师应先从提问和讨论中诱导学生暴露自己的前概念，针对学生的想法，有的放矢地安排实验，请学生作出解释，使他们清楚地认识到自己想法的缺陷与不足，或根据学生的前概念，因势利导，借题发挥，将错误引向绝路，以达到纠错的目的。如学生在学习自由落体运动时，总认为重物比轻物下落得快。教师可以安排这样一组实验让学生做：将一张A3纸与一张A4纸同时落下，肯定A3纸先着地。可向学生提问：将A3纸捏成团后，再与A4纸同时落下，谁将下落得更快？再进一步向学生提问：将A3纸与A4纸揉在一起，再让其落下，与原A3纸相比，将下落得更快还是更慢？答案只有两种可能，一种认为因A3纸被A4纸拖隹了，所以比原A3纸慢些；一种认为应更快些，因为两物连在一起比A3纸更重了。两种结论显然针锋相对，无法统一，最后只得承认“重物比轻物下落得快”的结论是错误的。这时可做一个小实验，将一张A4纸捏成团后与另一张A4纸同时落下，结果是捏成团的A4纸先落地。进而再做一个演示实验，在抽成真空的长玻璃管中装有羽毛和铁块，观察是否同时下落。最后解释生活中出现轻物比重物落得慢是因为有空气阻力的缘故，这样学生就确信无疑了。有了新的概念后，再应用到其他事例上去，就可以进一步验证它的正确性与普遍性。 二、加强数学概念与物理概念的对比，有利于纠正由语词带来的曲解形成的错误前概念数学是学习和研究物理的重要工具，运用数学工具解决物理问题是能力培养的重要方面。但是物理学又不同于数学，物理学更注重物理事实、物理本质和物理关系。学生由于自小就接受数学教育，在思考问题时往往纯数学化。例如在学习物理中，学生往往会提到正比两个字，遇到电阻、密度、电场强度、磁感应强度等概念，将表达式，等与数学式表达式混淆，忽视了对事物的本质的认识，而认为电阻与电压成正比或与电流成反比等错误。从纯数学观点看，上述结论是对的，但从物理角度看，电阻、密度等是物质的特性，电阻与电压和电流无关，密度与质量和体积也无关。又如，学生还会经常提到趋于无穷大这几个个字，由函数，x0时，有y，有的学生就认为当真空中两个点电荷之间的距离r趋于零时，其电荷间相互作用力趋于无穷大。从纯数学观点看，上述结论也是对的，但从物理角度看，r0时，两个电荷已不能看做点电荷，因此库仑定律的公式也就不存在了。将数学前概念与正确的物理概念加以对照，有利于学生体会到数学前概念的变更。三、用同类变式的方法，有利于消除对概念的一知半解教师除了讲解概念、规律时应尽量做到准确、透彻外，还应加强概念和规律的变式教学，应有意识地从各个不同的角度变更事物的非本质特征，通过分析、突出事物隐蔽的本质属性，帮助学生消除对概念的一知半解。例如学生往往认为摩擦力的方向总是与物体运动方向相反。为此，教师应该用同类变式的方法，设计一些不同的物理情境，供学生分析对比，帮助学生理解摩擦力方向的本质特征。如：木块在桌面上滑动，木块不久会停下。分析可知，物体停止的原因是摩擦力方向与物体运动方向相反。变式一：在小车上放一木块，使木块跟着小车一起向前匀速运动，突然使小车做减速运动，木块倒向前方。分析可知，物体停止的原因是摩擦力方向与物体运动方向相反。变式二：在小车上放一木块，使木块跟着小车一起向前加速运动。分析：假如按照上例判断摩擦力f方向与物体运动方向相反，那么木块的运动将落后于小车，但事实上，木块与小车一起向前运动，可知f的方向与木块的运动方向相同。变式三：木块置于匀速转动的转台上随转台一起做匀速圆周运动。学生对物体维持匀速圆周运动所需的向心力是物体与台面间的静摩擦力感到迷惑：假如物体不受摩擦力，物体将沿切线方向向前运动，那么静摩擦力的方向应沿切线方向向后，为什么静摩擦力方向会沿半径指向圆心？学生产生这种模糊概念的主要原因，在于他们不理解摩擦力产生于相对台面运动的趋势。事实上，木块随转台一起做匀速圆周运动，木块也具有沿圆周切线方向的线速度，而且木块和转台的线速度是相同的，在这个方向上它们不具有相对运动的趋势。木块相对于台面的运动趋势不是沿切线方向，而是沿着半径向外，因此物体与台面之间的摩擦力是沿半径方向指向圆心，与物体的运动方向垂直。由变式一、变式二和变式三分析得到了静摩擦力的实质，静摩擦力是阻碍物体间相对滑动趋势的作用力，它的方向可以与物体的运动方向相同、相反、相垂直。四、加强新知识与旧知识的对比，有利于纠正旧有概念的局限性形成的错误前概念学生的已有知识经验如果不精确、不熟练，把旧的知识不恰当地迁移到新的知识中去，就会形成知识干扰，负向迁移。对相似的知识进行比较分析，不仅能使知识本质更加清楚，而且能确切地认识它们之间的区别和联系，从而有利于纠正旧有概念的局限性形成的错误前概念。例如，在讲完静力学和动力学两章节后，对轻绳和轻弹簧两种物理模型进行比较：轻绳轻弹簧只能产生伸长的弹性形变，弹力可以突变。产生一定的弹力只需要微小的形变，且变化时间极短。可以产生拉伸和压缩的弹性形变，弹力不可以突变。产生的弹力必须有较大的形变，变化需要一定的时间。在讲完圆周运动后，对轻绳连小球和轻杆连小球模型（包括内轨、外轨、双轨）模型在最高点的速度和受力进行比较：轻杆轻绳在最高点，杆或绳对小球无作用力时的速度 ,在最高点，杆或绳对小球有作用力时的速度若v，则小球无法完成圆周运动，小球将在最高点脱离圆周作斜上抛运动，或者在1/4圆周以下速度已经为零，将返回作单摆运动最高点的最小速度总之，由于前概念的根深蒂固性，我们不能期望通过粉笔和说教的简单方式就可使学生把前概念转换成