前概念及其向科学概念的转变

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1、前概念及其向科学概念的转变　　学生在学习物理之前，其头脑并不是一张“白纸”，教师可以在上面任意的涂画。他们在长期的生活实践中，逐渐形成了对各种事物的看法，并养成了他们独有的思维方式，用以来理解和解释日常生活中的各种现象，此时，他们对物理学的内容已形成了初步的印象轮廓。通常，人们便把这种学生在接受教师讲授系统知识之前，头脑中已经形成的对于该知识领域中的客观事物的概念、规律、思维方法、逻辑素质等的总和称为“前科学概念”，简称“前概念”，又可称作“先有观念”或“先验观念”，而把围绕“前概念”建立起来的特有的一种结构称为

2、“相异构想”或“不同的概念框架”。[10]　　通常，中学生的前概念主要来源于以下几个方面：　　（1）来源于实践。如：冬天摸户外的铁块和木块，感到铁块冷些，就认为铁块的温度比木块低。　　（2）来来源于其它学科的干扰。如：匀速直线运动的速度v=s/t，它具有数学的比例形式，就认为速度v与位移s成正比，与所用的时间t成反比。　　（3）来来源于直觉认识。如：由“有力拉车，车就动；不拉车，车就不动。”这一简单的实验现象，就认为物体的运动必须有力的作用。　　前概念在形成的过程中，一般没有经过认真的思维加工，也没7　　有分析自

3、然现象在发生过程中的主要因素和次要因素，只是根据个体观察的结果对自然现象从表面上所做的概括和总结。所以说，前概念一般比较含糊，没有明确的表述形式，只是人们头脑中的一种观念。　　教师在了解了“前概念”的形成、来源、特征、分类以及它对物理学习的影响之后，帮助学生把他们头脑中的前概念转化为科学的物理概念便成了教学的重点和关键。　　帮助学生把前概念转化为科学的物理概念，关键是要设法给学生一个巨大的“震颤”，以动摇顽固信念的基础。综观物理学发展的历史，历次重大观念变革到来之前，都要经历一系列的“灾难”或“危机”的剧烈冲击。

4、而在这些危机之前，人们也并非未遇到不和谐的迹象，但这些小小的不和谐并未引起人们足够的注意，只有当这些矛盾日益突出，发展成“灾难”、“危机”，再也无法回避时，人们才不得不走出他们建造的象牙之塔，以批判的态度重新审定他们曾坚信是完美无缺的塔的根基，只有这时，才有可能发现问题，从而导致观念的革命性变革。学生学习物理也有类似的情况，要使学生放弃他们曾深信不疑的观念，将是一个困难的过程，有时甚至会出现反复。　　教师可以采用如下的步骤、方法来实现前概念向科学的物理概念的转变：　　第一步，诱导学生暴露其原有的认知结构。7　　创

5、造良好的教学气氛是使学生暴露前概念的前提条件。教师方面的精细直觉和学生对教师的信任也是十分重要的。情绪状态、感情压力、成功的喜悦和学习的自信心，所有这些情感方面的问题影响着物理教育的成功与失败。[6]要使学生的前概念转变成科学的物理概念，情感因素起着极端重要的作用。只有在学生充分信任教师，并相信即使讲错也不会招来学生的耻笑，只有在这种融洽的教学气候下，学生才会毫不保留地将自己的前概念全盘托出。　　使学生暴露前概念的方法很多，如：　　1、谈话法[4]　　要想发现学生的前概念或了解他们已有的观念，最好的办法是进行个别

6、访谈。教师在访谈中应以个人化的方式向学生提出问题。提出的问题既不要太难，也不要过于简单，注意在易于回答的问题与较难回答的问题之间保持平衡。提问的重点是让学生显示出他们对科学知识的理解程度。教师通过个别访谈可以了解学生在学习之前的前概念，有利于确定教学的起点和重点。不过，用这种方法来了解学生的前概念需要占用大量的时间。　　2、预测――实验――解释法　　首先，教师对学生头脑中可能存在的前概念进行预测，可以根据教师对自己学习的回忆或参照物理学史，但最重要的是靠教学中学生的反馈信息和教学经验进行设计。然后，教师根据预测，

7、有针对性地巧设实验，诱导学生通过对实验现象或结果的观察，说出自己对这一现象或结果的解释，从而得到学生头脑中的前概念。7　　著名的教育心理学家纳斯鲍姆和诺维克曾做过这样一个实验：其内容是有关气体理论的问题。为了观察学生的反应，实验人员给学生呈现一个烧瓶和一个真空抽气筒，并告诉学生：烧瓶中的气体已用真空抽气筒抽出一部分，然后让学生想象：假定给他们一面魔镜，通过它能够看清楚烧瓶中剩余的气体；接着让学生在黑板上画出一幅有关烧瓶中剩余气体的图形；画完图以后；再让学生描述一番并作出解释。这种课堂活动能使学生对他们的前概念做出

8、言语的和图形的解释。[4]　　不同学生对烧瓶中剩余气体之状态的描述　　甲同学解释道：地球上的任何物体都会受到重力的作用，空气分子也不例外，所以烧瓶中的剩余气体在重力的作用下应沉于瓶底。　　乙同学的解释很简单：空气很轻，故应上浮于瓶口。这倒与古希腊哲学家亚里斯多德的观点一致。亚里斯多德认为任何物质都是由气、水、土、火四种元素组成，所以物体有它们的自然位置。气和火因为轻而上浮