利用有序性原理探究物理前概念的转变

魏铁道

【内容摘要】物理前概念在学生头脑中根深蒂固，对中学物理的教学工作影响很大，不利于学生建立科学概念。本文通过分析，总结出转变学生前概念的方法，即在具体教学中利用有序性原理改变物理前概念。

【关键词】有序性原理 探究 物理课堂 前概念

一、前概念的定义和主要特点

前概念是指学生在没有接受正式的物理教育的时候，根据已有的生活经验，在脑海形成的定式思维，是学生通过感性认识和生活经验的再加工获得的片面的概念。前概念主要由以下四个特点：

1.前概念普遍存在于不同年龄段和不同层次的学生中。学生在没有接受正式的物理教育之前，已经多多少少有了一些生活经验，简单的接触过各种各样的物理现象，因此，学生的头脑中已经自发形成相当广泛的前概念。

2.不同学生对同一物理现象的理解和解释也是不同的。前概念是因学生的不同而不同的，由于不同学生经历的家庭环境和文化背景不同，所以，在实际中他们对同一物理现象的解释也千差万别。

3.前概念是学生在长期生活中形成的，因此，它具有一定的顽固性。学生一旦形成前概念，就在头脑里扎了根，再若改变，困难比较大。

4.学生大脑中的前概念是学生长期生活中逐渐形成的，平时很难表现出来，一旦学生接受科学的物理知识，建立准确概念时，前概念马上就会阻碍学生接受新的概念，不利于学生接受新知识的和建立科学概念。

二、前概念影响学生对物理知识的快速、准确接受

由于前概念由以上四大特点，所以在日常的物理教学中前概念对学生快速、准确接受新物理知识和建立科学的物理概念有极大的阻碍。因此，在物理教学中，如何有效转变学生头脑中形成前概念，就成为广大物理教师深入研究和急需探讨的重要课题。

在中学物理课堂上，如果教师不对带着前概念来上学的学生加引导，只是“填鸭式”的为学生灌输准确的、科学的物理概念，那将毫无意义，所学的知识，对学生来说就是一些极易忘记的物理专业术语而已。

面对着如此众多复杂、广泛、顽固、反复出现的前科学概念，我们应怎样转变它们呢？我认为，有序性原理是转变前概念，使学生获得准确、科学物理概念的有效方法。

三、有序性原理的定义

一个系统由较低的结构转化为较高的结构，称之为“有序”，反之为“无序”，从教学中来说，老师将问题讲清楚、学生学会知识的过程就是有序，老师说理不清，学生迷惑不解的过程就是无序;学生学习过程中思维清晰、有条理，能举一反三、触类旁通通的过程为有序，反之为无序。在具体教学中，一些教师经常死板的为学生灌输概念、定义，或死板的讲解例题的解法，而师生，生生之间很少互动，导致学生的问题不能及时解决，学生的闪光点不能被有效评价，学生的困难问题得不到及时解决，学生处于封闭的学习状态，这些是不符合有序原理的。

四、利用有序原理转变学生的前概念

如何利用有序原理转变学生的前概念？我通过长期的教学研究认为，需从以下两各方面着手：

第一，教师要建立开放的课堂，形成师生、生生之间良好的互动。在课堂上 ，教师应多鼓励学生大胆讨论、积极发言，表达自己的想法和观点，并利用谈话、启发等方式，让学生对问题的思索有条理，对问题灵活应用。

第二，在课堂上，给学生充分思考的时间，让学生的大脑也变成开放系统。使大脑同外界进行信息交换的同时，大脑的若干子系统之间也进行信息交流，这样才能走向有序。因此，教师在教学中就应多启发学生，给学生充足的思考时间。

现行人教版高中物理教材必修1、必修2中物理概念所占的比例比较大，物理概念数量多，几乎每一章节都会出现。而且很多概念之间具有共同点，容易混淆。

下面，我将以人教版物理必修1第二章第一节《牛顿运动第一定律》的教学为例，谈谈有序性原理对物理前概念的转变。

如前所述，学生在日常生活中接触到许多有关于“力和运动关系”的现象，形成了亚里士多德式的观点，即：力是维持物体运动状态的原因。这种前概念的形成有其客观性，但不能忽视了它存在的危害性。那么，该如何进行教学设计，帮助学生正确理解“力和运动关系”？

第一，从学生的错误前概念出发，找出前概念的错误点。错误在于：学生长期生活经验所致，学生经验中，当给物体施加力时，物体就会运动，不施加力，物体最终会停止运动，形成了亚里士多德式的观点。

第二，回顧伽利略理想实验，纠正学生错误观点。通过学生阅读教材，回顾如下：伽利略在可靠实验的基础上，推论得出，当小球从一个斜面由静止滚下，小球会滚上另一个斜面，如果没有摩擦力，小球就会上升到与原来等高的位置。如果将第二个斜面的倾角减小，小球在第二个斜面上达到与原来等高的位置将通过更长的路程，继续将第二个斜面的倾角减小，最终让第二个斜面变成水平面，小球将沿水平面以恒定的速度运动下去。

第三，再利用气垫导轨的实验来验证上述结论。实验通过把滑块放在水平导轨上，当接通气泵时，滑块和水平导轨之间就形成一层空气层，我们认为，物体沿导轨运动时几乎不受阻力，轻推小滑块，物体在气垫导轨上的运动就可以看作是匀速直线运动。

第四，通过让学生讨论“力和运动的关系”，并在老师的引导下总结牛顿运动第一定律的内容。

总之，根据有序原理，我们应该改革传统的课堂结构和教学方法，在开放的环境中通过师生、生生互动 ，在促进学生思考中，在宽松、友好的氛围中转变前概念，使学生更好理解所学的知识，为学生终身发展奠定良好的基础。

【参考文献】

[1]高强.“牛顿运动定律”备课参考[J].课程教材教学研究（中教研究），2018（Z1）.

（作者单位：甘肃省永登县第一中学）