物理教学中学生概念错误成因的调查分析

郭　磊

摘 要:研究发生概念错误学生思维的特点,也是教学研究不可缺少的环节。通过设计问卷,开展调查,分析调查结果,从认知结构和心理因素方面探寻学生概念错误形成的原因。

关键词:物理教学;概念;前概念;迁移;定势

中图分类号:G633.7 文献标识码:A 文章编号:1009-010X(2009)09-0053-02

物理概念是客观事物的物理本质属性在人们头脑中的反映,是人们进行物理思维的基础。物理概念是在大量观察、实验基础上,运用逻辑思维的方法,把事物本质的、共同的特征集中起来加以概括而形成的,任何一个物理概念都有它明确的内涵和外延。

在教学过程中,尽管教师十分注意钻研教材,注意了解和研究学生,以及选择教法,然而,在教学实践中无论教学如何严谨,仍会有一些学生产生概念错误。

概念错误,不一定都发生在思维能力较差的学生身上,在某些思维能力不差,而其思维具有某种特点的学生,也会发生概念错误。后一类虽不是多数,却实际存在。研究发生概念错误学生思维的特点,也是教学研究不可缺少的内容。

为了了解学生概念错误形成的原因,我们选择了初二的一个班级进行了调查分析。被调查人数52人,收回问卷52份。调查方法是采用问卷的形式(附问卷),并对部分学生进行个别访谈。其中1~3题另找10个初一的学生进行个别访谈。

通过调查发现,学生概念错误形成的原因大致可分为两部分:第一部分为由学生的认知结构造成的;第二部分为心理因素造成的。

一、由学生认知结构造成的概念错误

1.前概念的作用。

学生在接受物理学教育之前,通过自己的观察、体验与思考,对各种物理现象与物理过程的理解和认识,叫前物理概念。

前物理概念有些是正确的,它有助于学生在物理学习中形成概念和掌握规律,是学生进行物理学习的基础。但是,前物理概念毕竟是生活经验,是在观察和思考的基础上自发形成的,没有经过严密的科学分析与实验证明。所以,前物理概念多数是肤浅的、模糊的、带有片面性的,有的甚至是错误的。

在调查中发现:对第1题的回答,初一学生有10人回答像变小,占100%;初二学生回答“像变小”的有18人,占34.6%;回答“不知道”的3人,占5.7%;答“不变”的有31人,占59.7%。

第2题中,初一学生中回答“没有力”的有9人,占90%;回答“不知道”的1人。初二学生回答“车子没受到力”的有9人,占17.3%;回答“受阻力(摩擦力)”的有39人,占75%;答“不知道”的,有4人,占7.7%。

第3题,初一学生回答“没受浮力”的有8人,占80%,并表示“沉下去了,当然没有受到浮力了”。回答“受到浮力”的有2人,占20%。初二学生回答没受浮力的有11人,占21.2%;回答受到浮力的有41人,占78.8%。

从中我们可以看出前概念对学习物理概念时的负面作用。

2.知识的负迁移。

迁移,是指已经获得的知识、技能甚至方法和态度对学习新知识、新技能的影响。这些影响可能是积极的,也可能是消极的。前者叫正迁移,简称迁移。后者叫负迁移,也叫干扰。

第4题,回答“密度与质量成正比,与体积成反比”的,有13人,占总人数的25%;答对其它正确答案的有39人,占总人数的75%。从中我们了解到,学生答错的主要原因是受到数学中的因式之间关系的影响。

二、心理因素造成的概念错误

1.思维定势的消极作用造成的影响。

思维定势是指人们在思维中按一种固定的思路去考虑问题。学生在解题过程中,往往被一些过去形成的方法所束缚,不能根据变化了的情况或条件及时发现新的办法,以求得问题的解决。

第5题的回答,直接利用P=F/S=9.8N/10^-4m²=9.8×10⁴Pa的有12人,占总人数的23.1%;回答“不知道”的有5人,占9.6%;答“无法计算”的有35人,占67.3%。通过与学生的交谈了解到,老师讲压力时大多数是讲物体对水平支承面的压力在数值上等于重力,久而久之,形成压力等于重力,甚至压力就是重力的概念。

2.缺乏比较鉴别能力。

在第6题的回答中,答“重力和支持力是一对平衡力”的有33人,占63.4%;答“重力和压力是一对平衡力”的有5人,占9.7%;答“压力和支持力是一对平衡力”的有14人,占26.9%。

在这个题目中,答错的同学,多数是没有搞清楚平衡力与相互作用力两者之间的异同,缺乏比较鉴别能力。

同样,在第8题的回答中,答“活塞不动”的,有18人,占34.6%,理由是活塞受平衡力的作用。这也是因为学生搞不清概念、规律的适用范围和题目的条件,缺乏比较鉴别能力而造成的。

3.加工能力的缺乏。

机械功这个概念是比较抽象的,而且在中学的教材上也未能像其他概念那样有简明的“定义”,是不太容易领会的。

机械功的概念,反映了在力的作用下移动距离造成能量的传递或转变的物理过程。在教材上,把“物体受到力的作用,在力的方向上移动距离”概括为力做功。学生在通过多种例子领会机械功这个概念时,往往由于加工能力的缺乏,抓不住概念的本质方面,而对概念的外延作了些不合理的扩大或缩小,形成了概念错误。

在第7题的回答中,机械地套用公式,用“W=FS=500N×40m=20000J”计算的有17人,占总人数的32.7%。

4.缺乏分析综合能力以及判断和推理错误。

第9题中,利用“压力等于重力”来做,得出“FB>FA>FC”的有15人,占28.8%。第10题答“F_C＞F_B＞F_A”的有10人,占19.2%。理由是“F=ρgV排,而V_C＞V_B＞V_A”,这两个题目的共同错误都是对题目条件的判断错误,缺乏综合分析能力。

通过调查探寻出学生错误概念形成的主要原因,将有助于教师在教学中针对上述原因采取有效的教学策略,加强学生思维训练,减少错误概念的形成,从而提高学生物理学习的效果。

附:调查问卷问题

请认真回答以下问题,要求写出原因。

1.一个人站在镜子前,然后慢慢后退,则镜子中的像的大小会怎么变?

2.我们骑自行车,如果不蹬的话,车子会最终停下来,这是为什么?

3.铁块扔到水中有没有受到浮力?

4.密度是物质本身的一种属性,从密度的计算公式ρ=m/V中,说明三者的关系。

5.如图1,已知质量为1kg、边长为1cm的正方体放在斜面上,问斜面受到的压强是多大?

6.如图2,下列的力中(重力、支持力、压力),哪两个力是平衡力,哪两个力是相互作用力?

7.一个人用500N的力,把一个足球踢出40m远,这个人对球做了多少功?

8.如图3,两活塞受两大小相等,方向相反的力的作用,两活塞将如何运动?为什么?

9.已知A、B、C三个容器的底面积相同,比较下列图中容器底部受到的压力大小

10.用密度计测量液体的密度,试比较下列A、B、C三图中密度计受到的浮力大小

【责任编辑 张桂英】