基于学生前概念设计新课导入实验

王　硕　赵　莹

(1. 北京师范大学物理学系，北京　100875；2. 首都师范大学物理系，北京　100048)



基于学生前概念设计新课导入实验

王硕1赵莹2

(1. 北京师范大学物理学系，北京100875；2. 首都师范大学物理系，北京100048)

恰当地设计实验导入新课可以让学生在课堂的伊始状态，对新课产生浓厚的兴趣及饱满的学习情绪，为整堂课的成功教学奠定良好的基础.而导入实验如能充分关注前概念对学生学习的影响，则能更好地吸引学生的注意力，激发学生兴趣，帮助学生实现概念转变和物理知识的建构，提高学生物理核心素养，进而达到事半功倍的效果.

前概念；新课导入；实验设计；概念转变

“新课导入”是课堂教学的第一环节，“新课导入”是否得法关系到课堂教学的成败.若在新课导入环节巧妙安插实验则可激发学生对所学内容的兴趣，为整堂课的成功教学奠定良好的基础，并可以优化中学物理课堂教学，提高课堂教学效益.

1　利用演示实验，提高新课导入效果

中学物理课堂教学的导入方法多种多样，常用的方法有：直接导入法、衔接导入法、实验导入法、经验导入法、认知冲突导入法、问题导入法、直观导入法、故事事例导入法、科学猜想导入法和活动导入法[1].其中实验导入法凭借实验形象直观、趣味性强等特点一直是课堂导入的宠儿，通过实验来导入新课，更能吸引学生的注意力，丰富学生的直接经验和感性认识，培养学生学习新知识的兴趣和自觉性，激发其探索新知识的欲望[2]，帮助他们实现概念转变，从而提高学生的物理核心素养，达到事半功倍的效果.

2　完善实验导入，实现概念转变

学生在步入物理课堂之前，都会或多或少的在实际生活和经验总结的基础上，对特定的物理现象产生一定的认识，即学生的头脑中存在前概念.前概念具有广泛性、自发性、顽固性、隐蔽性和层次复杂性等特点[3]，这些特点被很多教师所忽视，而在教学中是可以好好加以利用的.将实验作为前概念转变的载体，既符合物理学学科特点，又能将抽象的物理概念生动形象化，符合学生的认知规律.当学生原有的知识与实验现象产生矛盾时，学生便会产生一种心理距离，也就是实验结果使学生心理产生了不平衡感.为了重新达到平衡状态，学生便会试图利用已有的经验和知识去分析、解决问题，这就使学生产生了心理期待，并能够积极、主动地发散思维，从而构建新的知识[4].所以笔者认为，如果教师在新课导入过程中，能够针对学生前概念设计实验，并使其产生与学生前概念相悖的现象，即创造一个能容纳新刺激物的新图式，便可引起主体原有认知结构的变化，实现学生认识的质的飞跃，从而达到更加理想的教学效果.

3　把握前概念来源，有的放矢设计实验

在进行某个物理概念学习之前，学生存在着多种多样的前概念，其来源也不尽相同，主要源于日常生活经验以及对旧知识、概念不全面的认识[5].这些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于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，对中学生学习物理有很大的影响.

3.1针对日常生活的前概念

从日常生活经验获得的前概念，因为中学生对生活现象的理解停留于表面化，不能把握现象与现象之间的联系以及现象背后的物理本质.

在学习“压强”一节之前，学生知道力会使物体发生形变.但是物体发生形变的程度与哪些因素有关，学生对此还不清楚.所以可以利用如下实验导入：将报纸绑在倒置的课桌的桌脚上并使其尽量平整.此时用手将砖块平躺放置在报纸上，发现报纸撑住了砖块.之后再将砖块竖直放置在报纸上，放置前询问此时报纸是否还能撑得住砖块？学生此时会对此具有极大的好奇心并注意力十分集中，当第一个操作表明报纸已经可以撑住砖块后，会有更多的学生认为此时报纸还可以撑得住砖块.这时教师松手，报纸破裂，砖块砸落到课桌上，发出巨大声响，并会让所有学生都瞠目结舌.

在学习“碰撞”时，可以先利用如下实验来向学生展示碰撞过程的内力有多大：教师将铁块B和铁块C并排紧靠摆好，让铁块A沿铁块B和铁块C连线方向撞击铁块B.实验后发现铁块A和铁块B静止，铁块C沿铁块A的方向运动.然后教师让班中力气最大的同学用力按住铁块B，重复上述操作，并让同学们再一次猜测会出现什么样的现象.大多数同学会认为大力士同学会牢牢按住铁块B从而导致三个铁块都会静止.实验后发现实验现象与之前相同.这是由于虽然大力士同学按住了铁块B，但是碰撞的作用时间极短而且相互作用强度极大，所以人无法阻止碰撞过程中铁块的移动.此实验之后便可以让学生真正体会碰撞过程当中的内力之大，并帮助其理解为什么碰撞过程可以看做是动量守恒的过程.

3.2针对旧知识、概念认识不全面的前概念

之前学习的旧知识同样会使学生产生物理学习的前概念.这是由于之前学过的知识比较浅显、特殊，不具有一般性.或者学生对该知识所成立的物理背景并没有深刻地理解.

图1

在讲授“自感和互感”这一节课时可设计如下导入实验(如图1).教师把播放器的音频输出端与原线圈相连，而副线圈则与扬声器相连.当播放器播放歌曲时，从扬声器中听到了歌声.该实验中两个线圈之间并未直接相连，是学生们一直认为的“断路”状态，但是电路中却产生了电流，这与学生的前概念是完全相悖的.抓住这一点，用该实验进行课堂导入，会让学生从刚一开始就对本节课产生极大的兴趣，并且帮助学生对互感现象进行更深入的探究.

图2

在导入“冲量”概念时，可以通过图2所示实验，了解力的作用效果与作用时间的关系，教师用手拉住下端绳子并提问：若手用力拉绳子，哪一根绳子会先断？如果学生回答上方绳子先断，则快速拉绳子，发现下方绳子先断.如果学生回答下方绳子先断，则轻拉绳子并逐渐增大拉力，发现上方绳子先断.之后重新固定好铁块，再提问几个同学，通过操作使得实验现象总是与学生所预测的现象相反.很少有同学会意识到不同的用力方式，也就是力的作用时间不同会导致不同的作用效果.该实验的结果会一直与同学的预测相反，因此学生会对此实验产生极大的兴趣，使得学生从一开始便被强烈吸引，达到很好的教学效果.

4　结语

建构主义认为：学习是主体对知识主动建构的过程，学生是认知信息的加工者、认知结构的建构者，而不是外部刺激的被动接受者和知识的灌输对象.在物理教学过程中，教师的活动不应是生硬的填鸭式讲授，而应是调动学生的兴趣和求知欲，引导学生自发地跟着教师一同学习物理，从导入实验开始享受一堂又一堂有趣味并且有意义的物理课.诚然，对学生前概念进行充分的分析，并针对前概念进行导入实验设计是一项浩大而繁复的工程，但是这项工程对于帮助学生学习物理概念、解决物理问题、建构物理知识框架以及提升学生物理核心素养有着重大的意义.

[1] 闫桂琴,孙枝莲.中学物理教学论[M].北京：北京师范大学出版社，2010：175-193.

[2] 齐玉梅.谈物理教学中学生兴趣的激发[J].黑龙江教育,2000,(1):81.

[3] 李静.初中力学教学促进概念转变的策略研究[D].北京：首都师范大学,2007.

[4] 俞立先,周蓉娟.小议演示实验对学生认知建构的意义[J].现代物理知识,2005,(6):47-48.

[5] 王妍鑫.简析中学物理前概念[J].中学物理,2014,(4):40-41.