关注解决“相异构想”，发展学生物理思维

徐伟

摘 要：新课程改革的核心指导思想是“以学生发展为本”，在此基础上，人们提出了“教服务于学”的要求。因此，我们应该更多地走进学生的认知世界，触及学生的心灵，注意学生已有的“相异构想”，通过实施有效的教学策略，矫正“相异构想”，发展学生的物理思维。

关键词：相异构想；初中物理；思维品质

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2016）5-0013-3

物理是一门与生活密切相关的学科，每个学生都是带着一定生活经验走进物理课堂的，这些积累的生活经验是对物理现象、物理规律的初步认识。一般将学生正式学习前形成的这些认识称为前概念。前概念有时与科学概念并无冲突，但有时则与科学的认知和思维方式大相径庭，这种偏离或背离科学概念或认知途径的错误思维结构人们称之为“相异构想”。“相异构想”具有负迁移性的特点，是物理教学不可忽视的一个干扰因素。教师应关注学生“相异构想”的解决，使学生在学习物理的过程中思维品质不断得到提升，让学生的创新素养得到呵护与培育。笔者以初中物理“平面镜成像”为例，谈一谈在矫正学生“相异构想”的过程中如何发展学生的物理思维。

1 引发认知冲突，“相异构想”让思维更敏捷

创设问题情境可以在教学内容与学生认知心理之间制造冲突，把学生引入一种与问题有关的情境，使学生感到老师所给的情境呈现的新知识与自己的认知有冲突，从而形成思维兴奋点。“相异构想”可以引导学生经历“冲突—深思—发现问题—解决问题”的思维过程，使学生的注意力、记忆、思维凝聚在一起，从而激发学生的认知兴趣，引发学生强烈的认知需要。

在学习“平面镜成像”之前，学生往往会认为平面镜所成的像是可以承接的，这与平面镜所成的虚像这一科学认知相悖。针对这个“相异构想”，笔者通过创设如图1的情景导入：把一块玻璃直立在桌子上，在玻璃的一侧放一支点燃的蜡烛，在另一侧放一只盛水的大玻璃杯，玻璃杯和蜡烛要关于玻璃板对称。老师往玻璃杯中不断注水的同时，引导学生从蜡烛这边向玻璃杯望去，会发现玻璃杯中的水已淹没烛焰，但是蜡烛仍在燃烧着，这是真的吗？日常生活中学生都知道水火不相容，眼前出现的景象与同学们已有的认识明显不相符了。这是一个悬念情境，出乎了学生的意料，从而引发学生的认知冲突，学生感到自己的前概念不能解释这个现象，形成“心求通而口未得”的状态，从而激发学生认知的需求，使学生自奋其力。这样，他们思考问题就会更主动、积极，进而提高了思维的敏捷性。

2 建构探究平台，“相异构想”让思维更深刻

学生的“相异构想”来自于日常生活经验的积累和非本质现象的刺激与干忧。在课堂教学中增加学生实验探究的机会，尤其对日常生活中比较抽象的现象采用有针对性的、本质突出的物理实验，能提供强烈的感知材料，让学生产生比“相异构想”的感性经验更加强大的知觉引力。通过实验探究，学生自主获取必要的感性认识，这不仅能破解学生的“相异构想”，而且能让学生从复杂的现象中把握本质，从而使学生的思维更深刻。

平面镜所成像的大小由物体决定，与距平面镜的距离远近无关，这是一个重要的物理规律。由于平面镜所成的是虚像，学生看得见像，但摸不着，生活体验使学生形成了“离镜面越远，像越小”的“相异构想”，如何矫正呢？用实验让学生系统感知、体验与分析这一规律。用两根大小相同的蜡烛做实验，一根在玻璃板前点燃，用另一只未点燃的蜡烛在玻璃板另一侧寻找像的位置，直到与像完全重合好像被点燃为止，做好标记；再改变点燃的蜡烛的位置，重复以上操作。教学中，让学生动手做实验，记录实验现象，使学生自主获取比较全面的感性认识。笔者适时引导学生分析、归纳总结实验结论，学生就能得到“像和物大小相同” 的科学规律，从而破解了“相异构想”，形成科学认识。通过实验，学生多角度地观察、联想、归纳、推理，不仅能透过纷繁的现象发现问题的本质，同时学生的思维也会更深刻，再碰到类似的情况时，学生可以不再被事物的表象所迷惑。

3 合作生成拓展，“相异构想”让思维更广阔

研究表明：学生在合作学习中学到的知识比单独学习时多得多，且合作学习有助于克服错误观念，能使学生超越自己的认识；通过他人与自己不同的观点，看到事物的其他方面，从而形成对事物更加丰富的了解。另外，当学生看到自己认为“正确”的观点被老师或同学宣布为“错误”时，易引起认识和情感的强烈反差，通过全面地分析问题、多方面地思考问题、多角度地研究问题，找出原有观点错误的原因的同时，也拓展了学生的思维。

在“平面镜成像”的教学过程中，通过实验，学生认识到像的大小是由物体大小决定的。这时，教师可以设计这样一环节，在教室前面立一面大镜子，让学生靠近或远离平面镜来观察自己像的大小。学生会说：人离平面镜近，所成的像大；人离平面镜远，所成的像小。这与刚才实验的结论“像和物大小相同”又形成了“相异构想”，学生感到自己刚习得的概念好像又不能解释这个现象，再度引发了学生的认知冲突。此时，笔者顺势搭建学习交流的平台，让生生间交流、讨论、争论，在表达、倾听、质疑中使学生对物与像的特征、差异和隐含关系等进行具体分析，作出广泛的联想，尝试用各种方式去解决问题，动摇其顽固的“相异构想”。在学生充分交流的基础上，笔者再拓展引导：感觉像变化是由人眼视角的大小与其他多种因素造成的，是眼睛欺骗了我们。进一步揭示它的自相矛盾与局限性，帮助学生解决“相异构想”，不仅实现了学生认知的顺应，也提升了他们全面地、相互联系地看问题的能力，让思维更具广阔性。

4 强化思维训练，“相异构想”让思维更逻辑

按照建构主义的观点，学生实现“相异构想”向科学概念转变的主要机制是顺应。只有在学生认为新物理概念、规律的建立是明确的、合理的，并且它们比旧概念包含更本质的内容时，学生才能完全接受新概念、新规律，“相异构想”才能向科学概念自觉转化。在教学设计中笔者注重教材的知识序，教师的教学序，更关注学生的思维序。通过运用分析、比较、归纳、推理、归纳和演绎等科学的思维方法指导学生自主建立新概念，让学生感知到新概念可靠的科学基础，在矫正学生的“相异构想”的同时培养了学生思维的逻辑性。

在“平面镜成像”的巩固练习中，常会有这样的问题：一只小鸟在平静的湖面上方飞过，当小鸟距水面3米，湖深2米，问小鸟的像距水面多少米？学生看到水深为2米，就会认为小鸟的像距水面最多2米。这反映学生对“平面镜所成的是虚像”的理解有“相异构想”。平面镜成虚像又是比较抽象的概念，看不见，摸不着，如何矫正呢？教师可以运用学生已有知识即平面镜成像规律（物与像到平面镜的距离相等），在此基础上分析：小鸟的像是以湖面为平面镜所成的像，运用演绎推理的思维方法得出小鸟的像与小鸟到湖面的距离相等，所以应该是3米。学生经过判断、适应、调整、重新理解等一系列积极的思维活动，建构了新的认知结构。思维训练不仅矫正了“相异构想”，也让学生的思维更具逻辑性。

5 优化变式练习，“相异构想”让思维更灵活

学物理的目的是为了运用物理，而物理概念和物理原理的运用是通过解决问题来体现的。在课堂教学中引导学生用物理规律解释日常自然现象，使学生不得不信服物理概念、规律的正确性，同时也使概念与原理得到创生和活化。变式练习可以帮助学生在运用物理概（下转第18页）（上接第14页）念、原理的过程中，不断变更事物的非本质属性，产生新的问题情境，诱发学生从不同的角度去思考问题，用不同的方法解决问题，克服或弱化“相异构想”的干扰，培养学生思维的多样性、变通性，使学生思维更具灵活性。

在学生掌握平面镜成像规律以后，为更好地实现由“同化”到“顺应”的认知转变，老师可以设置3个变式思考题：一是玻璃板后放一黑纸板，通过玻璃板还能看到镜后的像吗？第二个思考题是：歌曲《菊花台》中有一段歌词“北风乱/夜未央/你的影子剪不断/徒留我孤单/在湖面/成双/”。以下对“成双”的正确理解是：A.“我”和“你”成双，B.“我”和“你的影子”成双，C.“我”和湖面反射的“我的影子”成双。第三个思考题是：小华在一家商场通过光亮的瓷砖地面看到了挂在天花板上的吊灯。她看到的其实是吊灯的 （填“虚”或“实”）像，小华发现通过地毯就看不到吊灯的像，这是因为光照射到地毯时发生了_____（填“镜面”或“漫”）反射。对于同一个问题从不同的角度和侧面切入，可以让学生调整思考的角度与方向，运用分析与综合思维能力的方法，通过类比进行知识迁移。这样，既能进一步解决学生的“相异构想”又训练了学生思维的灵活性。

思维是物理学的灵魂，发展学生的思维能力是初中物理教学的本质所在。初中物理在培养学生思维能力方面有着得天独厚的条件，老师应该更多地走进学生的内心世界，触及学生的心灵，发现学生已有的“相异构想”。针对学生的“相异构想”，通过合理设计、实施有效的教学策略，引发学生的认知冲突，促进学生的认知顺应、认知反馈，在解决学生“相异构想”的同时又能提升学生的物理思维品质。

参考文献：

[1]陈刚.物理教学设计[M].上海：华东师范大学出版社，2009.

[2]孔云峰.关注学生的“前概念”[J].现代教学， 2011（Z1）：71—72 .

[3]吴维宁.学生的相异构想及其对物理教学的启示[J].中学物理教学参考，1994（5）：5—6.

[4]汪海.对中学物理课堂教学有效性的思考[J].物理教学探讨，2012，30（4）：46—49.