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所谓前概念,就是学生在学习科学概念之前,由先入为主的日常生活经验、知识的负迁移和旧概念的局限以及由词语带来的误解进行不恰当类比而产生的与科学概念相似或相悖的理解认知,对中学生学习物理有很大的影响.
1前概念的来源
前概念的来源是多样的,主要源于日常生活经验、对概念认识不全面以及旧知识的影响.例如,有些同学从生活现象中观察到温度高时会有地面上的水会蒸发,所以理所当然地认为只有在温度高时才会有蒸发现象.而事实上,蒸发现象是普遍存在的,只要液体的蒸气压小于饱和气压,蒸发就会发生.又如,通过肉眼观察,学生会认为太阳光是无色的.而通过实验我们得知,太阳光是一种由不同波长单色光组成的电磁波,分为可见光和不可见光,包含了红外线、红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫、紫外线等不同波长的光.除此之外,对概念外延的错误认识也会产生错误的前概念.中学生对于事物现象规律的理解往往存在表面化,习惯望文生义,不擅于系统分析、深入思考,不能探究其本质,这样就会导致对概念内涵认识的模糊,进而导致概念外延的错误扩大或缩小.
2前概念的特点
由于不同的学生生活经验的不同,其受教育程度、受家庭、社会的影响也不尽相同,会导致他们对科学概念有不同的理解和认识.有的学生读过很多科普书籍,他们所产生的前概念可能会更接近科学事实.而有些学生仅仅凭借直观的生活现象形象地看待问题,其前概念往往就会存在一些错误成分.与此同时,大多数学生都会习惯性地将新知识与之前所学的概念及所经历的经验相联系、类比,尽管所形成的前概念不尽相同,但还是体现了它的广泛性.除此之外,前概念最突出的特点是顽固性.中学生正处于青春期,习惯以自我意识为中心,而且其前概念的产生是日积月累的,可以说在学生头脑中是根深蒂固的,所以说,要改变学生的前概念是比较困难的.
当然,前概念的产生对于中学生来说是正常的,也是必然的.教师既不能熟视无睹,也不可统统否定,更不能对其感到无力应对,应积极运用教学策略帮助学生纠正其中的错误成分.
3解决方案
3.1通过师生对话、设计导入式提问引出学生前概念
因为前概念具有隐蔽性,所以教师需要通过运用师生对话、导入式提问先找出学生潜在的前概念.导入式提问并不仅仅局限于文字提问,还可以用在实验性较强的课程中,设计课前实验,通过搭建已有知识经验和教学预期目标之间的认知桥梁,帮助扫除似懂非懂的前概念障碍.
案例1在探究做功的条件时,教师可以在课前设计以下问题:
师:小明抬着一桶水先水平运动100 m,后坐升降机匀速上升100 m,问小明前后两段做功相同吗?
生:一样.
师:为什么呢?
生:因为前后两次的力和位移都是一样的.
这时,教师就可以在黑板上分别画出相对应受力和位移方向的关系,再引入做功的两个条件,从而消除学生之前错误的前概念.
案例2在牛顿第三定律教学中,教师可以采用以下问题提问:
师:人在用力推墙时,为什么墙不动,人却向后退呢?而为什么推纸箱时,纸箱却被推动了呢?
生甲:因为墙的重力大于人的推力,箱子的重力小于人的推力.
生乙:因为墙作用于人的力大于人作用于墙的力.纸箱作用于人的力小于墙对于人的力.
在学生提出不同观点并显示其前概念时,教师可以让学生自己运用两个弹簧测力计或力传感器相互对拉测瞬时值来验证牛顿第三定律.证明作用力与反作用力大小是相等的,以改变之前错误的认识.
案例3在学习摩擦力这一节课程中,学生很容易认为摩擦力只起到阻力的作用.教师可以先让学生列举生活中有关摩擦力的实例,在进一步提问摩擦力仅仅只能产生阻力吗?让学生积极思考举例摩擦力作为动力的实例.例如:人走步和某些传送带.
3.2创设情境激起矛盾思考,引发学生的认知冲突
在教学过程中,教师可以创设适当的问题情境,并加以教具的配合使用.使学生在观察和思考中发现矛盾,进而通过教师的进一步讲解改变学生错误的前概念.同时,这种方法可以激发学生的求知欲望,集中学生的注意力,充分调动学生的主观能动性,达到更好的学习效果.
案例4在探究声音产生的原因时,学生普遍存在着认为声音是由于碰撞、敲击、摩擦等原因而产生的前概念.教师可以运用教具并提问.为什么风吹树叶,树叶会发出沙沙的声音,而吹在……却没有声音呢?接着教师把直尺的一部分伸出桌子边缘,用手按压后抬起,接着教师用橡胶棒敲击一下音叉,问:为什么手离开了直尺,橡胶棒离开了音叉,直尺和音叉还是会发出声音呢?让学生自主寻找它们的共同点,接受声音是由物体的振动产生的.
3.3以实验验证等方式纠正前概念中的错误成分
实践是验证真理的唯一标准.实验是学生建立概念、探究规律的基础和重要途径,通过实验验证,使结果更具有说服力,更容易让学生接受.同时,实验法又避免了传统说教式授课方式的枯燥、沉闷.不仅活跃了课堂气氛还培养了学生动手动脑能力.突出了学生为主体教师为主导的新型教学模式,而学生通过自己探究出的实验结果会产生更深刻的印象,有利于知识点的掌握.
案例5例如之前提到的误解,教师就可以通过三棱镜分离太阳光的实验来消除.或者在教室里做以下实验.在教室中摆放各种颜色的花卉.当太阳光照进来时,我们会感到满眼五彩斑斓.拉下窗帘,房间立刻漆黑.此时,当我们开红灯时,我们仅能看到红花,因为只有红花反射红光,其他颜色的花都将红光吸收了.同样,打开黄灯时,我们只会看到黄花.做完这个实验我们就会得出结论:只有当集各种单色光于一体的太阳光照射时,我们才能感受到绚丽.所以太阳光是由各种不同颜色的单色光所组成的.
案例6在探究影响电阻大小的因素中,很多学生认为电阻的大小与电流和电压有关.
教师可以连接电路,改变电压或电流大小,通过电压表、电流表的示数计算阻值,或用万用表直接测量电阻,证明电阻的大小与加在它两端的电流电压无关,而是它本身的性质.
比较鉴别法也是学生学习新概念、纠正错误认知的较为常用的方法.一些概念用比较法引入,可以使教学难度降低,还可以把一些有内在联系的知识串联起来,以深化概念.同时,将物理概念与生活知识相比较,让学生找到他们的相似点与差异点,使学生豁然开朗,更能较快地接受新概念.利用比较法也可以防止知识的负迁移.
案例7学生在学习力的分解时,由于受到初中物理“动滑轮的拉力是重物和滑轮总重的一半”的影响,他们会认为向上拉的两个力之和一定等于向下的总重.为了解决这一问题,可以用一组对比实验来证明.第一次将线沿竖直方向拉,此时两弹簧测力计所示的拉力之和等于总重.第二次将两弹簧测力计拉开至一定角度,此时拉力之和远大于总重.通过这组对比实验使学生懂得了结论的使用条件,有效防止知识的负迁移.
3.4收集学生的前概念,提前做好准备
教师在教学活动中,应不断积累、收集学生不同的前概念,以便在今后的教学过程中提前做好准备.另外,随着时代的不断进步,学生的前概念也在不断地发生变化,教师应不断整理、更新.总之,教师应努力强化自身的专业知识,灵活处理学生产生的前概念.
1前概念的来源
前概念的来源是多样的,主要源于日常生活经验、对概念认识不全面以及旧知识的影响.例如,有些同学从生活现象中观察到温度高时会有地面上的水会蒸发,所以理所当然地认为只有在温度高时才会有蒸发现象.而事实上,蒸发现象是普遍存在的,只要液体的蒸气压小于饱和气压,蒸发就会发生.又如,通过肉眼观察,学生会认为太阳光是无色的.而通过实验我们得知,太阳光是一种由不同波长单色光组成的电磁波,分为可见光和不可见光,包含了红外线、红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫、紫外线等不同波长的光.除此之外,对概念外延的错误认识也会产生错误的前概念.中学生对于事物现象规律的理解往往存在表面化,习惯望文生义,不擅于系统分析、深入思考,不能探究其本质,这样就会导致对概念内涵认识的模糊,进而导致概念外延的错误扩大或缩小.
2前概念的特点
由于不同的学生生活经验的不同,其受教育程度、受家庭、社会的影响也不尽相同,会导致他们对科学概念有不同的理解和认识.有的学生读过很多科普书籍,他们所产生的前概念可能会更接近科学事实.而有些学生仅仅凭借直观的生活现象形象地看待问题,其前概念往往就会存在一些错误成分.与此同时,大多数学生都会习惯性地将新知识与之前所学的概念及所经历的经验相联系、类比,尽管所形成的前概念不尽相同,但还是体现了它的广泛性.除此之外,前概念最突出的特点是顽固性.中学生正处于青春期,习惯以自我意识为中心,而且其前概念的产生是日积月累的,可以说在学生头脑中是根深蒂固的,所以说,要改变学生的前概念是比较困难的.
当然,前概念的产生对于中学生来说是正常的,也是必然的.教师既不能熟视无睹,也不可统统否定,更不能对其感到无力应对,应积极运用教学策略帮助学生纠正其中的错误成分.
3解决方案
3.1通过师生对话、设计导入式提问引出学生前概念
因为前概念具有隐蔽性,所以教师需要通过运用师生对话、导入式提问先找出学生潜在的前概念.导入式提问并不仅仅局限于文字提问,还可以用在实验性较强的课程中,设计课前实验,通过搭建已有知识经验和教学预期目标之间的认知桥梁,帮助扫除似懂非懂的前概念障碍.
案例1在探究做功的条件时,教师可以在课前设计以下问题:
师:小明抬着一桶水先水平运动100 m,后坐升降机匀速上升100 m,问小明前后两段做功相同吗?
生:一样.
师:为什么呢?
生:因为前后两次的力和位移都是一样的.
这时,教师就可以在黑板上分别画出相对应受力和位移方向的关系,再引入做功的两个条件,从而消除学生之前错误的前概念.
案例2在牛顿第三定律教学中,教师可以采用以下问题提问:
师:人在用力推墙时,为什么墙不动,人却向后退呢?而为什么推纸箱时,纸箱却被推动了呢?
生甲:因为墙的重力大于人的推力,箱子的重力小于人的推力.
生乙:因为墙作用于人的力大于人作用于墙的力.纸箱作用于人的力小于墙对于人的力.
在学生提出不同观点并显示其前概念时,教师可以让学生自己运用两个弹簧测力计或力传感器相互对拉测瞬时值来验证牛顿第三定律.证明作用力与反作用力大小是相等的,以改变之前错误的认识.
案例3在学习摩擦力这一节课程中,学生很容易认为摩擦力只起到阻力的作用.教师可以先让学生列举生活中有关摩擦力的实例,在进一步提问摩擦力仅仅只能产生阻力吗?让学生积极思考举例摩擦力作为动力的实例.例如:人走步和某些传送带.
3.2创设情境激起矛盾思考,引发学生的认知冲突
在教学过程中,教师可以创设适当的问题情境,并加以教具的配合使用.使学生在观察和思考中发现矛盾,进而通过教师的进一步讲解改变学生错误的前概念.同时,这种方法可以激发学生的求知欲望,集中学生的注意力,充分调动学生的主观能动性,达到更好的学习效果.
案例4在探究声音产生的原因时,学生普遍存在着认为声音是由于碰撞、敲击、摩擦等原因而产生的前概念.教师可以运用教具并提问.为什么风吹树叶,树叶会发出沙沙的声音,而吹在……却没有声音呢?接着教师把直尺的一部分伸出桌子边缘,用手按压后抬起,接着教师用橡胶棒敲击一下音叉,问:为什么手离开了直尺,橡胶棒离开了音叉,直尺和音叉还是会发出声音呢?让学生自主寻找它们的共同点,接受声音是由物体的振动产生的.
3.3以实验验证等方式纠正前概念中的错误成分
实践是验证真理的唯一标准.实验是学生建立概念、探究规律的基础和重要途径,通过实验验证,使结果更具有说服力,更容易让学生接受.同时,实验法又避免了传统说教式授课方式的枯燥、沉闷.不仅活跃了课堂气氛还培养了学生动手动脑能力.突出了学生为主体教师为主导的新型教学模式,而学生通过自己探究出的实验结果会产生更深刻的印象,有利于知识点的掌握.
案例5例如之前提到的误解,教师就可以通过三棱镜分离太阳光的实验来消除.或者在教室里做以下实验.在教室中摆放各种颜色的花卉.当太阳光照进来时,我们会感到满眼五彩斑斓.拉下窗帘,房间立刻漆黑.此时,当我们开红灯时,我们仅能看到红花,因为只有红花反射红光,其他颜色的花都将红光吸收了.同样,打开黄灯时,我们只会看到黄花.做完这个实验我们就会得出结论:只有当集各种单色光于一体的太阳光照射时,我们才能感受到绚丽.所以太阳光是由各种不同颜色的单色光所组成的.
案例6在探究影响电阻大小的因素中,很多学生认为电阻的大小与电流和电压有关.
教师可以连接电路,改变电压或电流大小,通过电压表、电流表的示数计算阻值,或用万用表直接测量电阻,证明电阻的大小与加在它两端的电流电压无关,而是它本身的性质.
比较鉴别法也是学生学习新概念、纠正错误认知的较为常用的方法.一些概念用比较法引入,可以使教学难度降低,还可以把一些有内在联系的知识串联起来,以深化概念.同时,将物理概念与生活知识相比较,让学生找到他们的相似点与差异点,使学生豁然开朗,更能较快地接受新概念.利用比较法也可以防止知识的负迁移.
案例7学生在学习力的分解时,由于受到初中物理“动滑轮的拉力是重物和滑轮总重的一半”的影响,他们会认为向上拉的两个力之和一定等于向下的总重.为了解决这一问题,可以用一组对比实验来证明.第一次将线沿竖直方向拉,此时两弹簧测力计所示的拉力之和等于总重.第二次将两弹簧测力计拉开至一定角度,此时拉力之和远大于总重.通过这组对比实验使学生懂得了结论的使用条件,有效防止知识的负迁移.
3.4收集学生的前概念,提前做好准备
教师在教学活动中,应不断积累、收集学生不同的前概念,以便在今后的教学过程中提前做好准备.另外,随着时代的不断进步,学生的前概念也在不断地发生变化,教师应不断整理、更新.总之,教师应努力强化自身的专业知识,灵活处理学生产生的前概念.