“前概念”对物理教学的影响及转化贲可敬

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  【摘 要】“前概念”一般是指学生在接受正规教育之前,根据日常生活经验形成的对事物、现象的看法和认识。当学生的“前概念”和科学概念相似或相近时,学生就容易理解、掌握所学知识,教师教得轻松;反之,两者相互干扰、相互牵制,学生学得纠结。在教学中我们如果能重视“前概念”对学生的影响,有意识地给学生创造思维冲突,就能使教学更具针对性,在纠正前概念的同时形成科学概念,从而提高学习效率,学生的物理学科核心素养也得以提升。
  【关键词】“前概念”;科学概念;初中物理;核心素养;探究
  【中图分类号】G633.7 【文献标志码】A 【文章编号】1005-6009(2016)46-0053-02
  【作者简介】1.贲可敬,江苏省江阴夏港中学(江苏江阴,214442)教师,高级教师,无锡市教学能手;2.周洁,江苏省江阴市初级中学(江苏江阴,214400)教师,一级教师,无锡市教学新秀。
  一、“前概念”浅述
  “前概念”又称生活概念,也称为经验概念。在科学课中又称前科学概念,泛指学生学习前对所学知识的认识与了解。建构主义认为,学生不是空着脑袋进入教室的,他们从出生就开始了探索奥秘和顺应环境的活动。“前概念”的产生是正常的、必然的。“前概念”因出现在学生对相关学科知识构建之前而得名,也自然而然地受到广大教师的关注。
  1.“前概念”的分类。
  从已有的研究来看,绝大多数研究者主要关注的学科是数学和物理,还包括小学的科学课,而在其他学科上关于“前概念”的研究偏少。从研究方向上看,研究“前概念”对学生认知科学知识时的负面影响较多,正面的积极因素偏少。
  从“前概念”产生途径的研究看,可分为:由语词带来的曲解、先入为主的日常生活经验、知识的负迁移、进行不恰当的类比等。
  从“前概念”的类型来看,以定义、原理、定律、公式等类型为主。
  2.“前概念”的特征。
  从物理学科看,“前概念”是学生学习物理知识之前,长期与物理环境作用通过主体建构而形成的对物理概念、现象和原理的认识和了解,根据形成过程,可归纳出如下几个特征。
  (1)自主性。学生在大脑里构建“前概念”时,完全是自发的,自主的。它不需要外界的引导,也不受外部的干扰,是完全由内而外的过程,是站在自我的立场上,凭直觉认识至多是感性经验构建而成的“原始认知”。
  (2)片面性。基于学生的年龄特点和受教育程度的局限性,学生形成的“前概念”往往是片面的。学生不可能全面地看问题,只能看到事物的一个方面,而看不到另一个方面,只能单一地从某个角度思考问题,而不能多维度地分析问题。
  (3)渐进性。学生的“前概念”随着年龄的增长和认知水平的提高会悄然发生变化,趋于“真概念”。“前概念”在学生的脑海中不是一成不变的,“前概念”的形成是一个渐变的过程,当所处的环境发生改变,当受到偶然事件的触发,“前概念”或许会受到冲击,抑或得到强化。
  (4)顽固性。“前概念”一旦在学生大脑中形成,又经过生活经验的反复强化后,具有典型的顽固性。学生的思维无意识地会以自我为中心,周围的事物很少能左右他们的意志,甚至反被其干扰。“前概念”很难在短时间内发生改变,也不会轻易改变。由于“前概念”在学生头脑中印象深刻,可谓根深蒂固,因此通过非针对性教学给予更正的难度很大。
  二、“前概念”的影响
  “前概念”的上述特征,决定了它对初中生物理学习的影响有两面性。一方面,“前概念”可以让学生保持一定的学科兴趣和学习积极性;另一方面,它对学科知识的准确构建会产生一些干扰,其消极作用不容小觑。
  1.积极影响。
  “前概念”是学生学习的引子,是学生学科知识构建的起点,也是在教学活动中师生互动交流的基础和铺垫。某些“前概念”对初中生建立良好的学科知识基础有很大的帮助,教师要保护好这些“前概念”,它们的作用不亚于教师布置的预习作业。因为是自发形成的“前概念”,实质上是学生物理学习内驱力下的思维结晶,是原生态下物理学习的初体验,对学生物理学习兴趣的培养至关重要。如:学生通过观察了解到的在声学方面的“未见其人,先闻其声”;在光学方面的黑色物体易吸收热量;在热学方面,他们感知的冷热程度;电磁学方面的电能可以转化成诸如光能等其他能量,磁铁之间的相互作用等;力与运动方面的直线运动、曲线运动、加速运动、减速运动,在乘坐电梯时超重、失重的感觉,等等。对这些已知的物理现象的了解和好奇是新知识学习的桥梁与纽带,它们的正迁移作用可成为物理学习的资源。
  2.负面影响。
  由于初中生对于物理现象的认识多基于生活经验,且不是经过长久性实践证明的经验。也因为他们刚刚接触物理学习,对很多物理概念、原理、定律的理解较为模糊,甚至还存在许多错误的“前概念”。这些“前概念”在一定程度上影响着学生科学概念的形成。这些错误的“前概念”如果得不到及时纠正,将影响对物理新知识的同化和顺应,甚至歪曲新知识的意义,使学生形成错误的思维,变成物理学习的障碍。如:只要物体在振动,就能听到声音;折射光线是发散的,说明是光经过了凹透镜;连接电路时只能从电源正极出发连接;鸡蛋碰到了石头总是鸡蛋破,说明鸡蛋受到的力大些;风吹草动说明力是维持物体运动的原因等。这些错误的“前概念”对学生接受物理知识的干扰非常大,“前概念”会经常性地对科学知识产生质疑和冲击,影响了物理知识的构建和强化的进程,降低了学习效率,无形中削弱了学生学习物理的兴趣。
  三、针对负面影响的改进策略
  在物理教学活动中,转变学生错误的“前概念”,就是要改变和重塑学生原有的认知结构和思维过程。这就要求教师改变传统的教学方法,教学中不能忽视学生已有的“前概念”,不能简单强硬地通过背诵、默写等方式试图从外部对学生错误的“前概念”进行覆盖或删除,而应当在允许学生充分暴露“前概念”的前提下,把学生原有的知识经验作为物理知识的落脚点,以期达到溶解、同化、顺应的教学效果。   1.创造“机会”鼓励学生显露“前概念”。
  由于“前概念”以潜在形式存在,具有一定的隐蔽性,平时并不表现出来。然而在教师讲授科学的物理概念时,学生脑海中的“前概念”随即浮现。教师不要试图压制这些“前概念”的出现,应该引导学生在潜移默化中显露“前概念”。而仅仅采用简单问答的形式往往无法将学生的“前概念”充分地暴露出来,教师应该努力创设一个宽松的表达与展示氛围,让学生敢于、善于发表自己的观点,不能让学生因担心回答错误而闭口不言。教师应鼓励并激发学生用“前概念”对新问题进行梳理和分析,进而把观察事物表面现象所得到的经验与物理知识不一致的地方提出来进行反思。只有当学生的“前概念”充分暴露的时候,教师才能分析其形成原因,以调整、完善后续教学策略,为开展有针对性的教学做好充足的准备。比如,学生看到塑料泡沫总是浮在水面上,是因为受到浮力。而石块放入水中后因为不受浮力,所以总是沉入水底。面对这种错误的“前概念”,首先应该肯定学生对浮力知识的初步了解,这从“水面上的塑料泡沫受到浮力”可以看出;其次,确定问题的关键是“沉入水底的石块是否受到浮力”这也是学生模棱两可的“前概念”,至于石块为什么总沉入水底可暂不作探讨,给学生的思维留下空间;最后,在没有学习如何证明浮力是否存在的前提下,通过已经证明的生活体验来检验“前概念”的正确性,如打井水时,水桶沉入水底时手对绳的拉力明显小于水桶出水后手对绳的拉力,种种事例说明沉入水底的物体也受到浮力。
  2.抓住“矛盾”引导学生形成科学概念。
  皮亚杰认知发展理论认为,教师呈现给学生的素材与其生活经验既要有一定的联系,又要存在差异,要能产生矛盾和冲突,这样才能激发学生的好奇心,经历思想上的斗争和煎熬,造成认知结构的不平衡,继而引发进一步的思考甚至是自我否定。教师要善于抓住“矛盾事件”,使学生的认知发生冲突、动摇其“前概念”,使学生明确意识到自身想法的不足,从而建立起新的科学概念。例如:两名学生比较体重,一名学生说是50kg,另一名学生说是490N,比较后两名学生认为体重相同,因为50kg=490N。教师可组织学生进行讨论甚至辩论,最终理清质量与重量的区别和联系。
  3.着力“探究”同化“前概念”。
  对学生而言,实践的记忆是最深刻的,听说而来的记忆很容易被遗忘。探究活动是学生形成问题的基础和源泉,它为每个学生提供以不同方式形成科学概念的条件,并满足每一个人探究问题的天性,大多数物理概念均可通过观察和探究得到。教师应灵活设计探究活动,充分发挥实验的强大功能,用大量的实验事实为学生获得科学概念提供帮助,以此提升初中学生的物理学科素养。例如:在学习流体压强与流速的关系时,很多学生对“疾驰的汽车会使路面上的树叶向中间靠拢”不理解,教师除了可以让学生在上学、放学途中注意观察外,还可以用实验来引导学生进行探究。在平整的课桌上撒一些小纸屑,中间放一个两端开口的细玻璃管,一名学生在管子的一端快速地吹气,其他学生观察小纸屑的运动情况;或者在盛水的水槽中放入两只乒乓球,待两只乒乓球静止后,用注射器在其中间冲水,观察两只乒乓球的运动情况。两个实验现象都非常明显,打消了很多学生的疑虑,学生的“前概念”得以同化,水到渠成地转变成科学概念。
  【参考文献】
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