几种错误的前概念对学生物理学习的影响及其解决办法

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  【摘要】学生在进行高中物理学习之前,脑海里储存了一些错误的前概念,这将阻碍科学概念的形成。本文例举了一些错误前概念,深刻分析其形成原因,提出了解决办法,并应用于教学实践中,消除了学生的思维障碍,取得了良好的效果。
  【关键词】前概念 纠正 建立
  由于对日常生活中各种直接经验的体会与思考,学生们在接受新的物理教育之前就形成了较多的前概念。正确的前概念,有助于形成科学的物理概念和掌握物理规律,但一些前概念是肤浅的,甚至是错误的,并且在学生的脑海里根深蒂固,这些错误的观念将会阻碍科学概念的形成,更会阻碍进一步的学习。本文针对这一现象,例举了一些高一学生学习力学时头脑里错误的前概念,并加以分析,提出有效的教学方法,帮助学生形成正确的概念。
  一、加速度
  对于加速度,学生会有这样的错误理解:“速度大的物体加速度大,速度小的物体加速度小”;“加速的物体加速度大,减速的物体加速度小”;还有的学生“望词生义”,认为“加速度就速度的增加量”。
  加速度,对于刚上高中学生来说是一个很抽象的概念。在初中的学习中,学生认识了路程和速度,在日常生活中,“物体运动了多少路程或位移,运动有多快”这些问题也比较直观,而“速度变化快慢”却很少有人关注;其次,学生抽象思维有限,难以区分“速度、速度的变化量、速度的变化率”;还有,一些学生为了做题快,死记公式,而忽视了对概念本身的理解。
  为便于学生理解加速度概念,教师在教学中可进行两点改进:
  1、充分进行创设情境,做好概念的引入。
  从世界万物的变化入手,联系学生的生活实际,让学生理解事物的变化不仅有大小之分,还有变化的快慢之分,例如身高增长的快慢,成绩提高的快慢等。然后,列举一组做变速运动的物体速度变化和所用时间的数据,让学生思考谁的速度变化大,谁的速度变化快,该怎样判断。
  2、在与速度的对比中完成教学。
  加速度是速度的变化率,反映速度变化的快慢,而不表示速度的变化的大小。速度大,加速度不一定大;速度变化大,速度也不一定大;速度为零,加速度不一定为零。教学中引导学生举例,加深理解。
  二、“力是维持物体运动状态的原因。”
  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,代表人物——古希腊哲学家亚里士多德提出: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。这个观念一直延续了两千多年。时至今日,没有系统学习过中学物理的人还是会以为“力是维持物体运动的原因” 、“物体受力越大,速度越大”,其中包括刚上高中的高一学生,由此可见前概念对人们认识影响是巨大的。例如:静止的车,马拉了才动,马不拉,车就停下来。类似的例子很多,学生可列举出来,于是便认定:“力是使物体运动的原因”,殊不知这是一种表象。学生们下结论时,只考虑了拉力而忽略了阻力。再如:“物体以一定的初速度冲上斜面,对其进行受力分析,”有的学生会分析出来一个沿斜面向上的冲力;“在空中飞行的物体(不计空气阻力)受几个力的作用?”往往会有学生回答:“受重力和向前的冲力的作用。” 学生并非没有学过力的概念和分析物体受力的方法,而是“力是维持物体运动的原因”这一错误的前概念在干扰。尽管教师再三对某现象做正面解释,学生原先已存在的错误的前概念仍在暗暗起作用,使其自觉不自觉地在处理具体问题上又犯认识上的错误。
  要纠正学生头脑中的这些错误概念,具体的教学设行如下:
  过演示气垫导轨上的匀速运动实验,或讨论飞行中的物体的受力情况,引导学生暴露错误观点后再运用力的概态进行分析,明确力是物体间的相互作用,不会脱离施力物体而存在。详解“推小车,小车开始运动;不推小车,小车停止”问题,分析小车的受力情况及运动情况。还可以在气垫导轨上研究物体受力时的加速运动与减速运动,用跨过滑轮的砝码作为动力和阻力。通过这几步,学生会发现物体的运动情况并非如他们原先所想象的那样。
  三、作用力与反作用力
  牛顿第三定律中类似“马拉车”的问题,部分学生总认为“马对车有拉力,车对马没有拉力”或者“马对车的拉力大于车对马的拉力”。这里,学生只看到了马拉车向前走这一直观的表面现象,而没有对车、马的启动过程以及车、马与路面之间的作用力做深入而细致的分析。
  对于这个规律的教学,本人认为应该让学生充分的通过实验来体会:“作用力与反作用力大小相等,方向相反,同时存在,同时消失”,还应深刻理解好“力与运动关系”这一物理力学精髓。
  四、匀变速曲线运动问题
  在完成的匀变速直线运动的学习后,学生匀变速运动的概念已形成,但这个前概念是肤浅的,因为它是在直线运动的学习中建立的。学生会有错误的理解:“曲线运动的速度方向时刻改变,速度的变化不可能是均匀的。”
  解决方法:
  做图。在抛体运动轨迹上做相等时间内的速度的变化量的矢量线,直观地进行比较。
  2、从受力角度入手,只受重力作用,加速度恒定不变,可见速度均匀变化。
  两种方法从不同角度论证,双重保险。
  物理作为与人类生活息息相关的一门学科,学生的不正确的前概念还有很多,其影响是巨大的。教师应充分利用前概念中的积极一面,克服其消极一面,还应予以深刻分析,相互协调教与学的关系,引导学生交流、讨论、合作学习、动手实践,从而获取信息和知识,快速彻底地纠正错误的前概念;教师要重视科学物理概念的教学,教育学生掌握准确的知识;还要重视物理模型的运用,培养学生逻辑思维能力,消除学生思维障碍,以达到转变学生的物理前概念,树立科学观念的目的。
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