排除“前概念”对新概念构建的干扰

摘要：“前概念”干扰是构建新概念的主要思维障碍，需要运用批判性思维的策略加以排除.物理思维具有高度的批判性，既是高中物理学习的重要基础，也是学生形成优秀思维品质的必要基础.在“加速度”教学中，引导学生对相似“前概念”进行反思，提练物理思想方法，进行思维能力的训练，促进学生的批判性思维意识的提升.

关键词：加速度；前概念干扰；概念构建；思维障碍；批判性思维

1 问题分析

《列子·汤问篇》中“两小儿辨日”的故事，很好地诠释了建构主义的学习理论：“学习是建构心理表征的过程，学习者并不是把知识从外界搬到记忆中，而是以原有的经验为基础，通过与外界的相互作用来建构新的理解”.在学习一个新的物理概念之前，学生的大脑已有一幅被前科学概念、自身经验及情感所主导的物理图景，有一些观念、概念可能是片面甚至错误的，会对正确构建新概念形成干扰.

构建物理概念过程的主要思维障碍有：感性认识不足、思维方法不当、思维定势影响、相关概念干扰.[1] “相关概念干扰”是指“前概念”对新概念的构建形成干扰，如果缺乏对“前概念”的反思与质疑，就不能完全排除其干扰，尤其是“相似前概念”会对正确构建新概念产生较大障碍.排除这种干扰的对策是对前认知反思与质疑.批判性思维作为反思性思维，在排除“前概念”干扰，认识物理本质时有不可替代的作用.

“速度”是“加速度”的 “相似前概念”.在学习“加速度”时，“约有三分之一的学生不能正确区分速度与加速度的概念，不能区别速度与速度变化、忽视速度变化所需的时间；将运动快慢与速度变化快慢相混淆、将加速度方向与速度方向相混淆；不能准确判断加速度与速度变化的关系”.[2]这是“相似前概念”对学生构建“新概念”形成干扰的典型表现.教学过程不应无视学习者的已有知识，教师应注重引导学生对原有相似知識（速度）进行反思，排除思维干扰，正确构建新知识（加速度）.

2 教学实践

21学情分析

学生刚建立“速度”的概念（人教版《高中物理·必修1》：§13速度”，§14用打点计时器测速度，§15加速度），尚缺乏深入理解与广泛运用.研究“加速度”时，学生认为问题的核心是“变化快慢”且又是“与运动有关”，就很容易不假思索地试图用“速度”去解释“加速度”问题.这是一种思维定势，习惯用旧思维去面对新问题，缺少积极主动的质疑习惯和批判意识，究其原因是缺乏对“前概念”的反思，而直接将“前概念”在新情境中运用.这是学生对“相似前概念”缺乏反思的典型表现.

22设计意图

“加速度”是高中生遇到的第一个抽象的物理概念，也是高中生遇到的第一个学习难点.在“加速度”概念构建过程中有重要的物理思想方法：比值定义法、变化率、极限思想和数学运算中的矢量方向表达等，这对学生养成良好的物理思维习惯具有重要意义.同时，需要排除相似前概念“速度”对“加速度”概念构建的干扰，这有助于培养学生的质疑、反思的习惯，培养批判性思维意识.因此，本节课的设计思路是通过引导学生反思“速度”概念的核心意义（描述位置变化的快慢），提练物理思想方法（如何描述变化的快慢），探索新情境中的相似问题解决（如何描述速度变化的快慢），训练学生良好的物理思维习惯，促进批判性思维意识的提升.

23课堂活动

（1）回顾与反思：（教学目标：通过回顾相关物理概念，反思描述物理量变化快慢的思想方法）

问题1：“速度的概念描述什么问题？”（描述运动物体位置变化的快慢，即运动的快慢）

问题2：“速度是如何定义的？”（一段时间内的位移与这段时间的比值）

问题3：“初中物理学习过类似的描述事物变化快慢的物理量吗？是如何定义的？”（功率，做功与做这个功所需时间的比值，描述做功的快慢）

问题4：“如何用数学方法表达某个物理量变化的快慢？”（用该物理量与发生变化所需时间的比值，表示单位时间的变化大小）

（2）体验与探索：（教学目标：通过研究真实的运动情境，体会速度的变化也有快慢；迁移“描述变化快慢”的思想方法，构建“加速度”概念）

体验情境：法拉利赛车与飓风式战斗机的速度较量（新闻稿件）；小轿车与旅客列车起动速度变化情况不同（视频）；小轿车与列车启动过程发生相同速度变化所用时间不同（教科书P25）.

探索发现：“运动物体的速度变化是有快慢的”.

问题研究：“如何描述运动物体速度变化的快慢？”

方法迁移： “描述变化快慢”的思想方法.

概念构建：加速度的意义、定义、定义式、单位、方向.

（3）排除“相似前概念”干扰：（教学目标：分析“速度与加速度”的异同，理解两者共同属性是“描述事物变化的快慢”）

比较反思：用列表的形式，对“速度”和“加速度”的意义、定义、定义式、方向进行比较研究.

交流探讨：

问题1：举例说明“速度大”、“速度变化大”、“速度变化快”这三种运动情境.

问题2：加速度能否描述运动的快慢？速度与加速度的共同属性是什么？

问题3：速度与加速度有无直接联系？如何区别？

问题4：举例说明“速度的方向”与“加速度的方向”.

概念辨析：区别速度与加速度概念，理解“加速度与速度变化的关系”.用反思的观点辨析下列说法的正误：A加速度增大，速度一定增大；B速度变化量Δv越大，加速度就越大；C物体有加速度，速度就增加；D物体速度很大，加速度可能很小；E加速度的方向与速度的方向可能相同也可能相反.

3实践反思

学生对“加速度”理解的困难与偏差，客观原因是“加速度”概念的抽象性和相似前概念“速度”的干扰，主观原因则是学生自身思维定势的作用.由于初中物理学习的特点，对于刚接触高中物理学习的高一学生来说，他们缺乏主动质疑的习惯和能力，以及反思、批判的意识，习惯于浅层思维，显然无法抵抗相似“前概念”的干扰.

学习所涉及的因素既多又复杂，使得学习过程不可能是线性的，也不可能是简单的知识积累.建构主义理论认为：学习过程并非是简单地对所学材料的识别、加工和理解过程，而是学习者的原有相关认知与新的学习内容相互作用（同化），并形成新的认知结构（顺应）的过程.教学过程不只是知识的传递，更重要是知识的处理和迁移，教师应是助学者，而不是知识的灌输者.因此，教师要帮助学生排除相似前概念“速度”的干扰，正确构建“加速度”概念.

本节课的教学意图是：“知识层面”是让学生从前知识经验中提练“描述物理量变化快慢的思想方法”，并运用于新的问题情境中构建新概念，再将新概念与前概念进行比较，理解两者的共同属性与区别，从而形成对新概念的正确理解；“能力层面”是让学生在概念构建过程中体会质疑和反思，领悟物理思想方法.

通过课堂观察，看到学生的思维是比较活跃与顺畅的.课堂反馈显示，本节课的成功之处是（正答率80%以上）：学生大多能正确理解速度与加速度的概念，知道“速度和加速度的共同属性”，能区分“运动快慢与速度变化快慢”，能说出“速度大、速度变化大、速度变化快慢”三者的情境，知道“速度变化需要时间”，能准确判断“加速度与速度变化的关系”.不足之处是（正答率60%以下）：学生对“加速度方向与速度方向” 判断困难.

从总体来看，本节课在物理思想方法提练与思维训练上具有一定的深度，在质疑反思习惯的培养与批判性思维意识的提升方面应是有益的.学生思维品质的提升，并非一朝一夕，应有润物细无声的境界和坚持不懈的努力.批判性思维是理性极强的思维，强调对获取信息进行有目的的处理，以帮助思考者进行清晰、理性、明确的判断.物理思维具有高度的批判性，物理思维的批判性既是高中物理学习的重要基础，也是学生形成优秀思维品质的必要基础.要提高学生的核心素养，首先应培养学生良好的思维品质.优秀的批判性思维品质，可以为学生终身发展奠定坚实的基础，我们应有意识地积极为之.

参考文献：

[1] 田世昆，胡卫平.物理思维论[M].广西：广西教育出版社，1996：202-206.

[2] 蒋鸣.在物理概念构建中提升批判性思维意识[J].物理教师，2015（4）：15.