例谈初中物理学习中前概念的纠正

唐红兵

学生对生活周边的物理现象和过程有丰富的经验性认识，这就是有关物理学习的前概念.前概念属于一种具有个体性和隐蔽性的认知图式，一般的教学活动，如果仅止于灌输新的知识，学生很少能主动认识到自已原有的错误前概念.长久之后，学生原本的前概念和物理所学搅和在一起，导致学生认知结构上的混乱，从而使得学生无法形成正确的科学认知体系.某些错误的前概念，严重干扰了学生正确认知的构建，阻碍课堂教学效率的提升.怎样减弱前概念的负面影响？笔者以《物体的浮与沉》一课教学为例谈谈对此问题的思考.

一、创设生活化实验情境，唤醒学生的前概念认知

初中物理教学过程中利用恰当手段唤醒学生尘封记忆中的前概念，并自主从中筛选出错误的认识，在自我反思中将其界定为主观错误，这能有效强化学生对物理概念和规律的理解.此外，由于学生的大多数前概念源于对自然现象和生活经验的总结，教师有意识地设计富有生活化的物理实验，引导学生进行操作、观察和分析，生动的情境能有效激起学生心理上的共鸣，引起他们的探究欲望和学习兴趣.

例如在《物理的浮与沉》一课的教学过程中，笔者有选择性地准备了两块石头：

（1）一块体积较小但密度较大的鹅卵石；（2）一块为体积较大但密度较小的凝灰岩.

实验1：笔者手持两块石头，将他们完全浸没在水槽中，让学生猜想松手后会出现什么情况.学生结合以往的生活经验推断：两块石头都会下沉.

实验2：笔者继续实验，放开双手，体积较小的石块下沉了，而体积较大的石块上浮了，学生对这一现象感觉惊讶.

提出问题1：“如何解释上述实验中体积较大的石块的上浮原因？”

学生：“由阿基米德原理可知，体积更大的物体在水中排开体积较大，上述实验中体积大的石块所受浮力更大，因此上浮.”

借此，学生形成第一个认知：物体所受浮力大，因此上浮.

实验3：笔者将两块石头捞出来，让学生自己来掂量一下他们的重力.

学生发现：学生比较之后发现凝灰岩比鹅卵石轻.

继续提出问题2：“如何解释体积更小的鹅卵石发生下沉？”

学生：“因为鹅卵石的重力更大.”

此时，学生形成第二个认知：物体所受重力大，则会下沉.

这样一来，这样学生潜藏在记忆深处的前概念被实验现象彻底激活，完全暴露出来.

继续演示实验4：将体积较大的钢球和体积较小的木球同时放入水槽中，结果体积较大的钢球下沉了——表明即使浮力大，物体也有可能下沉；将质量较小的钢球和质量更大的木球放在天平上，给学生先入为主的重力对比，将二者投入水中，质量更大的木球上浮了——表明即使重力大，物体也有可能上浮.

两项结论对比，物体的上浮或下沉不能只看重重力或浮力中的某一项，学生的认知冲突正在发酵，前概念开始动摇.

二、安排开放性探究实验，引起学生初步形成认知

学生前概念是在学生对所见所闻所感中自主构建而成.如何引导学生逐渐形成构建认知的正确方法呢？如何激起学生的反思，认识错误前概念生成的原因？这些问题如果只是依赖教师的说教是不能动摇其根基的.

教学经验证明，取材于生活的实验设计，简截了当的问题启发，能够引领学生沿着正确思路来思考问题、实验操作以及协作沟通，而且富有启发性的问题和层层深入的实验也会降低认识的难度，有助于提升学生的学习兴趣和探究动力，进而指引学生进一步纠正错误的前概念，重构认知.

例如《物理的浮与沉》的实验设计中，笔者在引导学生探究不同的物体浸没水中的运动情形时，选择了具有生活气息的实验器材：苹果、乒乓球、橡皮泥、铁钉、塑料矿泉水瓶（装有沙子），学生对此类器材会倍感亲切.

在学生围绕器材的浮沉场景进行思考和猜测的前提下，笔者给出探究任务.

任务1：怎样可使原本漂浮的物体下沉？

任务2：怎样可使原本下沉的物体发生上浮？

任务一经给出，学生开始积极地讨论，并在实验操作中不断地尝试，最后得到一一组结论：在苹果上钉上足够的铁钉，原本漂浮状态的苹果会下沉；在乒乓球上钻个孔，让水灌进去，漂浮状的乒乓球也会下沉；将橡皮泥捏成碗的形状，可使原本下沉的它呈现为漂浮状态；将塑料瓶中的沙子减小到一定程度，原本下沉的瓶子也会上浮等等.笔者让学生对自己的方法进行展示交流后，启发学生思考浮沉条件的本质因素.学生得出结论：浮沉现象的发生应该由重力和浮力一起决定.

笔者又将一套课前准备好的实验器材呈现给学生：悬浮在盐水中的鸡蛋，藉此让学生认识悬浮状态，并让学生对其进行受力分析，总结悬浮条件：重力和浮力的二力平衡；进而引导学生分析如果两个力不平衡会分别发生什么情形，学生很快得出结论：如果重力大于浮力，物体会发生下沉，如果重力小于浮力，则物体发生上浮；讨论到此还没有结束，笔者继续提问：上浮最终情形会是什么状态呢？那个状态下受力又有何特点？学生讨论并回答：上浮到水面为漂浮状态，因为有部分露出水面，则导致其排水量减少，浮力减小到与重力实现二力平衡，这一点与悬浮状态相似.

上述过程中，学生因为个体思考角度的差异，会从不同角度来完成实验操作.笔者将他们的思路进行汇总后发现，他们要么调整物体所受浮力，要么在调整物体的重力.笔者让学生将自我思路进行展示的过程，其实也正是将两种方法显性化对比呈现给学生，让学生自我反思前概念构建的片面性，从而形成浮沉条件正确认识的本质——完整的受力分析.

综上所述，本节课的教学中，笔者从学生的前概念认知特点出发，先依托生活化的实验情境，引导学生认识浮沉现象的影响因素；再通过开放式的实验探究，引导学生定性确定浮沉现象的受力特点并形成猜想；最后引导学生通过定量实验，验证猜想，让学生按照他们习惯的思路来纠正前概念的错误，形成新的认知.