物理错误前概念的剖析与对策

吴峤（福州第七中学，福建福州350011）

物理错误前概念的剖析与对策

吴峤
（福州第七中学，福建福州350011）

前概念对学生学习物理有很大的影响，错误的前概念对物理教学存在阻力。笔者剖析了错误前概念的来源，以高中物理教学为例，从设置情境，引发认知冲突；切身体验，主动参与探究；构建模型，突出物理本质；延伸课堂，利用信息技术等方面阐述了物理错误前概念的对策。

错误前概念；剖析；对策；物理

物理教学中，概念教学举足轻重。物理概念抽象而精密，笔者从多年中学物理教学中发现，前概念对学生学习物理有很大的影响，其中，错误的前概念对物理教学存在相当大的阻力，务必要纠正。

一、前概念及错误前概念的来源

（一）什么是前概念

前概念是学生在学习科学概念之前，已有的相关的想法。［1］前概念具有先入为主，范围广泛，持续潜伏的特点，［1］一旦形成，就会在学生思维中形成定势，正确的前概念有助于物理学习，而错误的前概念会造成直接的干扰，若没有彻底消除，将严重影响学生对物理概念的掌握。

（二）错误前概念的来源

1.直观感知

学生从小就与周围的环境接触，由自己的体验形成了对各种物理现象的直观感知，这些直观感知不可避免地存在着失真和偏差。比如，体验到当用力推物体后，物体运动；停止用力，物体停下来，由此得到“力是维持物体运动的原因”的结论。［1］

2.错误理解物理语言

物理语言抽象、严密，学生易对物理语言在理解上凭直觉经验而擅自曲解，导致错误，比如，把“加速度”理解成“增加的速度”；又如，把“平均速度”理解为数学上的平均值。

3.知识的负迁移

学生们在学习过程中，很容易用旧的思维去思考新的问题，造成知识的负迁移。比如初中物理学习到的物理量速度，只作为标量了解其大小，到高中物理学习时要用矢量来描述，既要了解其大小，还要了解其方向，但学生们往往沿用原有的思维，对速度的变化只关注其大小，而忽视其方向，对速度的合成以为是代数和等。

二、物理错误前概念的对策

笔者在高中物理教学中多方尝试，总结出以下几种物理错误前概念的有效对策：

（一）设置情境，引发认知冲突

教师是让学生发现真理，而不是简单地传授真理。有些前概念已根深蒂固地在学生的认识中，课堂上，设置情境，引发认知冲突，从矛盾中发现问题，实现错误前概念向科学概念的转变。

例如，在高中物理必修1学习牛顿第一定律时，让每位学生放一辆小车于平整光滑的玻璃板上，推小车后放手，每位学生都能真切观察到，推力消失后，小车并没有马上停下来。学生意识到“力消失了，物体仍然会运动”，这与“力消失了，物体就停止运动”的旧有观念发生冲突，为力和运动之间正确概念的建立扫清障碍。

又如，对于“拔河比赛时，胜方的拉力比败方的拉力大”的实例，学生脑海里普遍存在着错误前概念“相互作用力不一定相等”。因此在课堂教学时，设置以下几个小情景，以引发认知冲突。

【情景1】请甲乙两同学，甲为一强壮高大的男生，乙为一瘦弱娇小的女生，通过一根细绳进行拔河比赛，结果是男生获胜。（师：这两位同学给对方的拉力大小如何呢？生：男生对女生的拉力大。暴露学生脑海中的错误前概念。）

【情景2】用测力计系在细绳两头，重复情景1的实验。（摄像，慢镜头回放，依然是男生获胜，两测力计的读数相同。实验说明两位同学的相互作用力（拉力）是相等的；师：那为什么拉力相等而男生会取胜呢？学生认知上产生冲突。）

【情景3】仍请原来的两位同学再试一次。在男生一侧的地面上悄悄加一块光滑的木板，然后让其仍与女生通过两端各系一个手持式演示测力计的细绳，进行拔河比赛，就在大家以为男生依然能够轻松获胜的时候，却发现女生竟轻松将男生拉过中间线，而两测力计的示数仍相同。（摄像，慢镜头回放，展示两测力计的读数相同。造成惊讶，学生陷入沉思，然后请男生说出前两次与后一次拔河的差异，让学生明白是由于“摩擦力”在作祟，这样，学生彻底接受了“相互作用力大小相等”的观点。）

通过设置这三个情景，先破后立，帮助学生建立起正确概念，形成对牛顿第三定律的正确认识。

（二）切身体验，主动参与探究

物理概念抽象难懂，教师设置情境，让学生切身体验各种实际活动，参与科学探究，增强感性认知，有助于纠正错误的前概念。［2］

例如，在高中物理选修3-4单摆教学中对”影响单摆振动周期的因素”部分，学生存在着不少错误的前概念，比如，认为“振幅越大，周期越大”；“质量越小，周期越大”等。组织学生主动通过实验探究得出“单摆的周期与其质量和振幅无关”。这样，就可以达到彻底纠正错误前概念的效果。

又如，在高中物理选修3-1中关于电动势概念教学中，大部分学生存在着电动势就是外电压的错误认识，让每位学生动手，先将电压表直接接在一节干电池两端，记录电压表示数，再将同一节干电池接入闭合电路，记录干电池两端电压表示数，学生亲眼目睹两种情况下电压表示数不同，在此基础上，让学生研究以蓄电池电解液为电源的电路，测出内外电压。通过切身体验，明确电动势与外电压是不同的概念，纠正原先的错误认识。

（三）构建模型，突出物理本质

物理模型是我们学习物理过程中引入的具体化形象。运用形象的物理模型可以使学生对物理概念的理解捕捉到重点，充分理解物理概念的本质，使学生能够对物理前概念进行剖析，往往可以达到披沙拣金的效果，从而纠正物理前概念的错误，建立科学的概念。［3］

例如，在高中物理选修3-4中关于“机械波”教学中，很多学生具有“机械波传播时介质会随波迁移”的错误前概念，以绳子波为例，先引入质点这一物理模型，将软绳简化为若干质点连接而成，再利用箱式横波演示仪，演示机械波是如何形成与传播的。［4］在此基础上，请几位同学在讲台上，把每位同学的头部看成质点，每个同学的位置不变，只是按照一定的规律先后下蹲、站起，却观察到类似绳子波的水平方向的形成及传播。学生深刻意识到“机械波传播的只是振动这种运动形式”，这样，正确的物理概念就建立起来了。

（四）延伸课堂，利用信息技术

利用视频、音频、动画等信息技术，化抽象为具体，展示物理过程，打破教学实验条件的限制，利用暂停、回放、延缓实验过程，使学生增强视听体验，纠正错误前概念。比如，利用flash软件制作模拟“机械波的形成及传播过程”的课件，可以让每一个学生在课上及课后利用课件在“波动”的任意一个瞬间“定格”再现某个时刻，并分析波传播过程中，各质点偏离平衡位置的位移，展现不同时刻波的图像。再如，在高中物理必修1中关于超重和失重教学过程中，由于学生课堂上切身参与超重和失重的实验过程短暂，课前先录好学生在体重计上随电梯升降的实验视频，慢镜头回放，将直观形象地给学生强烈地视觉感知，有效纠正原来的错误认识。

QQ群不受时空限制的交流功能，对物理概念学习中的问题可以利用课余在QQ群进行非实时性的双向交流，同时，利用QQ群具有的一对一、一对多等多元化的交流功能，增进师生之间、生生之间的交流，充分暴露前概念，个性化纠正错误概念达到良好的效果。

三、结语

物理前概念如果是错误的，将羁绊物理概念的学习，久而久之增加物理学习的难度，大大影响物理学习的兴趣，能力培养更无从谈起，故需及时纠正学生错误的前概念。当前的高中物理教学目标明确，都是让学生掌握概念，［3］在高中物理教学中应重视错误前概念，帮助学生真正掌握正确的物理概念。通过实践，以上教学策略能有效地促进学生纠正错误前概念，有利于学生发展概念，转变概念，有助于学生深入理解物理知识，形成正确的物理概念，促进学生的自主学习。

［1］李小洪.错误概念的成因及应对［J］.中学物理，2004（3）.

［2］谢勤.物理概念形成的认知心理学基础初探［J］.中学物理教学参考，2001（8）.

［3］陈燕，汪和君，王加元.基于概念图的高中物理概念转变教学案例分析［J］.物理教学探讨，2014（5）.

［4］范伟，吕桂芳.运用概念变化策略，建构学生科学物理概念——以机械波的形成与传播的教学为例［J］.物理教学探讨，2007（3）.

（责任编辑：詹国荣）

福建省教育科学“十二五”规划2015年度常规课题“普通中学高质量课堂的教学策略研究”（项目编号：FJJK15-511）。