例谈物理教学中对学生生活概念的处理策略

叶世文

摘要：学生总是带上生活概念走进物理课堂，如何将生活概念转化成物理概念是一线老师面临的课题.本文从教学案例切入，阐述了生活概念的含义、成因及将生活概念转化成物理概念的策略，供同仁借鑒.

关键词：生活概念；物理概念；转化

1教学案例

案例1 《牛顿第一定律》教学片断

师：我们已经学过力的知识和运动知识，人类很早以前就开始思考这样一个问题：力和运动存在怎样的关系？今天我们就来研究这个问题.请把橡皮放在桌上，先用手指推它，然后停止推动，观察橡皮的运动情况.

生：（学生实验后）用力推就运动，停止用力就停下来.

师：你能尝试性地说说力和运动的关系吗？

生1：有力作用物体时物体就运动.例如：生活中要想使运动的自行车继续前进，需要用力踏自行车脚踏板.

生2：力是使物体运动的原因.穿溜冰鞋，不断地蹬地，才能使人连续运动下去.

生3：物体的运动需要力来维持.

师：两千多年前，古希腊学者亚里士多德也思考了这个问题.他的观点是：必须有力作用在物体上物体才运动，没有力作用，物体就要停下来.这跟我们刚刚讨论的结论相符，也符日常经验.对这一观点有无不同意见？举例说明.

（少数学生举手）生：投出手的铅球、踢出去的足球、射出去的子弹……，在力停止作用后，物体还要运动，说明亚里士多德的观点不正确.

师：说得有道理，还有事例吗？

生：电动车刹车后，还要滑行.

师：这些事例说明力不是维持运动的原因.那么，为什么刚才从橡皮的实验中得出力是维持运动的原因呢？请同学们再做一次，仔细观察、思考、小组讨论.

（学生形成认识冲突，带着问题做实验，操作更认真，观察更细心，讨论更热烈）

生4：我发现停止用力后，橡皮还在滑行一小段距离，说明没有力物体还会运动.

师：人停止用力后实际上是停止了动力，还有什么力对它有影响？

生5：（学生似有醒悟）还有桌面的摩擦阻力对橡皮运动有影响.

师：假设阻力也消失会怎样呢？（学生猜想）

师：看来物体运动需要力的观点是错的，第一个纠正这个错误观点的是伽例略.

接着师引导学生设计小车实验，学生操作后，推导出牛顿第一定律.

案例2：《阿基米德原理》教学判断

学生学习称量法测浮力后，引导学生猜想影响浮力大小的因素，并要求列举猜想依据，师归纳板书如下：（1）液体的密度ρ液；（2）物体的密度ρ物；（3）物体的体积V物；（4）物体的形状；（5）物体没入液体的深度h；（6）物体没入液体的体积V浸；（7）物体排放液体体积V排；（8）液体的温度t.

师：我们先来讨论猜（3）、（5）、（6）、（7）四者关系.①以上四个猜想中有没有是同一个意思？学生比较后发现V排、V浸是一回事，去掉猜想（6）；②请同学们思考，船的体积很大，未入水前会受水的浮力吗？（学生思考后排除猜想（3））；③同学们请将石块挂在弹簧测力计下，渐渐浸入水，入水后再下降，观察弹簧测力计读数（先减小后不变），说明什么问题？（深度不是影响浮力的本质因素，只是通过影响排开液体的体积再影响浮力，去掉猜想（5））.

通过联想，学生发现液体的温度变化引起ρ液变化，不是本质因素，去掉猜（8）；对猜想（2），师引导学生设计实验比较体积相同的铝、铜块浸没水中比较浮力，从而得出浮力与物体密度无关；对于猜想（4），教师引导学生用橡皮泥变成不同形状浸没水中做实验从而排除.

最后，8个猜想只剩下了猜想（1）和猜想（7），教师分别引导学生设计实验探究得出：浮力大小与ρ液、V排有关.

师：通过以上的实验和分析，知道浮力的大小只跟液体密度和排开液体体积两因素有关，能否将这两个因素合成一个因素呢？

生：能，由m=ρV可知，浮力大小跟物体排开的液体质量有关.

生：由G=mg，说明浮力大小跟物体排开液体重力有关.

师：你认为浮力跟哪个因素之间的关系最简单？

生：浮力与排开液体重力关系最简单；因为浮力与重力都是力.

师：有道理，下面来探究浮力与排开液体重力关系……

2反思与探讨

21什么是物理生活概念

生活概念又称“前科学概念”.建构主义认知心理学又形象地称为“日常概念”，国外有些研究者又称为“民间概念”（folkcon cept）或“相异构想”（alternat ive framewo）是指学生在学习系统的科学知识之前，头脑中已对该知识形成的概念、规律、思想方法、逻辑因素等的总和.学生从懂事开始，就按照自己的思想和方式对周围的许多事物和现象进行解读，并得出了自认为是的结论.初中生知识经验有限，辩证思维还不发达，思维的独立性和批判性还不成熟，对事物的认识往往是表象的、非本质的，因而在走进课堂之前的带来概念往往与与科学概念之间有距离，有些甚至是错误概念.例如：案例1中学生认为“力是维持运动的原因”、“没有力物体就静止”；案例2中，影响浮力大小的有“物体在液体中的深度”、“物体浸在水中体积”、“物体的形状”等多个因素.

22物理生活概念的成因

物理学习中，学生形成概念的途径很多，可归纳为以下几点：（1）先入为主的日常生活经验.例如：案例1中学生由“用力推桌子，桌子就动，停止和力桌子就静止”等经验形成“力是维持运动的原因的认识”；案例2中由生活中“人游泳时，涉水越深人感到越轻”等经验形成“深度可影响浮力大小”的认识.（2）知识的负迁移.数学知识是学习和研究物理学工具，但物理学不同于数学，物理学更重要的是物理事实、物理本质和物理关系.学生由于从小接受数学教育，在思考物理问题时常常有“数学惯性”，以数学关系来理解物理概念.例如，常常将公式“ρ=m1V，常常错误的理解为ρ与m成正比，ρ与V成反比.（3）词语带来的曲解.概念总是用一定的词语来记载和标志的，借助词语可以对感性材料进行抽象和概括，揭露事物的本质属性.但初中对词语的理解有时不到位，往往成错误认识.例如：“匀速”指的是“速度不变”，因而将“匀速圆周运动”也是“匀速运动”；还有认为重量、质量是一回事.（4）不当的类比.类比是重要的物理思维方式，它是人认识新事物的翅膀，但类比的结果是否正确，需要通过实践检验，学生学习“电流”是借助自来水管中的“水流”进行类比的，靠近水厂的水管中的水压强大，水管末端压强小，因而大部分学生已形成电池正极处电流大，负极处电流小”的错误认识.

23物理生活概念的处理策略

建构主义者认为：个体的学习过程，是个体自己主动建构知识的过程.在这个过程中，个体通过已有的认知结构对输入的新信息主动地进行选择加工和编码，从而建构自己对新信息的理解.这说明学生走进课堂时头脑中不是一张白纸，教师面对学生的这些生活概念是无法回避的，只有将其作为实施教学的起点，遵循学生认知规律，将其转化为“科学概念”.

231暴露和动摇

新课程标准提出，课堂教学应以学生的学习为中心，以学生的“学习”为中心.而要做到以学生为中心，首先要了解学生，了解学生的想法.案例1、案例2教者先让学生说出自己对研究对象的认识（即猜想），尽管有些猜想是正确的，有些猜想是错误的，但它们都是学生自己的知识，是宝贵的教学资源.

面对学生的错误认识，教师顺藤摸瓜、循循诱导.案例1中学生提出“力是维持运动的原因后”，教师引导学生提出反例：投出的铅球无推力仍然能运动，然后引导学生带着目的再做推橡皮实验；案例2中学生分析猜想（3）时，教师引导学生思考：船体积很大，未入水前受浮力吗？典型的实验和精心选择的反例，使学生的认识发生冲突，错误的前概念开始动摇了.

232同化和转变

生活概念可分为两类，一类是虽然与科学的物理概念不一致，但提供给一定的预备知识后，再辅之以有关的引导，便不难使他们形成正确的物理概念，从结构上来说，这类概念在学生头脑里形成不涉及认知结构的转变，是属于认知同化过程.如学生头脑中有“铁比木头重”的认识，教师引导学生思考：铁比木头重有条件吗？什么条件？（相同体积），这样稍加改造后并形成了“密度”的概念.再如案例2中，对于学生猜想（6），猜想（7），教师引导学生比较后合并成V排；案例2中对于猜想（1）（ρ液）、猜想（7）（V排），师引导学生将其合并成一个G排.还有一类前概念，则与科学概念完全相反，教师必须努力使学生原有认知结构完全解体，并建立新认知结构.案例1中，学生通过再做推橡皮实验认识到前概念“没有力作用物体就静止”是错误的，接着引导学生分析：推橡皮得出错误结论的原因是忽略了阻力对运动的影响，若运动物体既无动力又无阻力又如何呢？最后引导学生设计斜面实验，推出正确的结论.案例2中对于学生猜想（4）（物理形状），教师引导学生用橡皮泥改变形状做实验，使学生认识到自己的原有认识是错误的，最终，引导学生设计实验探究F浮与G排的关系，最终建立新的科学概念.

233巩固和强化

生活概念的形成是学生长期生活积累的过程，一旦学生对某些物理现象形成错误的前概念，要想转变是相当困难.历史上亚里士多德提出了一个错误观点“必须有力作用在物体上才运动，没有力作用，物体就停下来”，这个错误一直延续了2000多年，可见生活概念对认识的影响是多么巨大，因而教师不但要让学生暴露前概念、转化前概念，而且要重视新建立的科學概念的巩固和强化.在学生建立科学概念后要将新概念与错误的前概念进行比较；科学概念建立后要将其放在不同的生活情境加以运用.如：阿基米德原理学习之后，可引导学生分析气球上升过程中浮力变化（ρ空对浮力影响）、分析潜水艇出海时浮力变化？（ρ液影响）、潜水艇下潜时浮力变化（深度影响）、潜水艇露出水面过程中浮力变化（V排影响）等等，尽管这些情境形式不同，但反映的物理本质相同，从不同的角度刺激学生，使学生对科学概念的认识更全面、更丰富、更生活化，逐步消除前概念的负面影响.