基于经验前测的初中物理典型光学前概念的引导策略

2020-08-19蔡峰黎

新智慧·上旬刊 2020年6期

蔡峰黎

【摘要】初中生在学习物理光学知识前，头脑中有许多片面或错误的光学前概念，这些前概念对学生科学概念的建构有着消极的影响。本文以初中物理光学知识主题为例，从精准定位“前概念”、有力撬动“前概念”两方面，阐述基于经验前测的初中物理典型光学前概念的引导策略。

【关键词】经验前测;前概念;引导策略

一、问题的提出

初中物理教学中，经常会有这样的普遍现象，那就是学生看似都能“听懂”课，但课后反馈效果不理想，甚至是“屡教不改”。归根结底，学生头脑中原有的根深蒂固的错误经验和思维方式没得到纠正。看似顺畅的课堂，很有可能是问题课堂。从教师教这个角度去看，教师不了解学生的真实想法和障碍在哪，始终按自己的经验把知识硬塞给学生，导致教师的“教”与学生的“学”严重不协调，教师所讲与学生所想始终在不同的思维轨道上。这样的教学没有根基，有效性显然荡然无存。

二、问题的诊断

其实，来到课堂上的学生绝不是一张白纸或一块白板。他们在接受各项系统的教育之前，对外部世界就有了一定的认知，这些认知来源于学生的日常生活、实践经验和先前的学习，我们称之为“前概念”。学生头脑中的前概念有些是对现象或事物模糊、表面、肤浅的认识，这些前概念往往是片面的，缺乏科学性的，甚至是错误的。如果教师忽视了学生头脑中前概念对新知识学习的影响，有些片面或错误的前概念会明显阻碍学生理解接受新知识。要完成学生新旧知识和经验的转变，并对学生原有的认知进行提升或重构，教学中首先进行的应该是“诊断”，即经验前测。通过经验前测揭露出学生头脑中已有的认知结构、思维方式、经验来源，其次才是“治疗”。本文将从精准定位“前概念”、有力撬动“前概念”两方面，阐述基于经验前测的初中物理典型光学前概念的引导策略。

三、基于经验前测的初中物理典型光学前概念的引导策略

（一）做好课前预判，精准定位“前概念”

1.联系生活，摸清学生日常生活中形成的“前概念”

物理来源于生活，光学知识与学生的日常生活密切相关，学生头脑中对光的认识直接来源于生活经验。由于学生思维的不成熟，凭直观感觉经过思维加工形成的认识一般都是片面或错误的。例如，学生平时玩过激光笔、见过手电筒发出的光，他们会认为光就是沿直线传播的;学生在照镜子的时候远离镜子，看到镜中的“自己”变小了，就会认为像变小了;学生会认为只有像镜子一样光滑的物体才会反光，而其他的物体却不会……这些前概念可以通过教师课前与学生的访谈或问题互动来捕捉和获取。

2.对比课标，挖掘科学教材中需要突破的“前概念”

小学阶段的学生的思维主要是具体形象思维。考虑学生的认知发展特点，小学科学课程通常仅呈现简单而具体的科学概念，很少去解释说明有理论基础的科学理论和定律。在几何光学这一块内容中，经过经验前测可以发现新初二学生普遍缺乏对光学概念的完整认知，例如：学生对凸透镜和凹面镜对光线的会聚作用形成强光和高温有所了解，但对两者使用原理上的区别认识模糊;学生对凸透镜的了解局限于两面都凸的透镜、会放大物体、能聚光得到强光和高温的特点;学生了解不同颜色的物体吸热本领不同，但不知道原因是什么……通过对比分析小学科学和初中物理课标和教材的光学内容，需要确定哪些概念需要补充、完善或者修正，学生的学习障碍在哪里，为科学合理地设计和组织教学提供依据。这样的教学才能有的放矢，从而提高课堂效率。

（二）巧用思维杠杆，有力撬动“前概念”

以《光的直线传播》这节课为例，深入调查新初二学生的感性认识和潜在知识，学生头脑中已经积累了许多“光沿直线传播”的简单前概念。如何把学生对“光在空气中沿直线传播”的简单认识上升到“光在同一种均匀介质中是沿直线传播的”的理论认识，从而帮助学生搭建思维的台阶实现认识上的飞跃，是教师在进行教学设计时需要考虑的关键问题。

1.创设情境——充分还原“前概念”

几何光学中学生错误或者片面的前概念是源于对生活中光现象的观察经验所得，所以就可以从学生的生活出发创设问题情境，通过设置某一熟悉的情境来还原“前概念”，让学生渐入佳境，同时也是教师实现经验改造的切入点。

【教学片段一】

首先，教师用激光笔在空气中打出一束光，在墙上形成一个光斑。

师：激光笔头与光斑之间，光是如何传播的呢？

生：直线。

师：你们能看见它是沿直线传播到墙上的吗？

生：好像不能。

师：如果我们能把它的传播路径显示出来就好了。生活中，你们有“看到”过光的传播路径吗？

生：下雨天可以看到汽车灯发出的灯光束、树荫底下的光束是直的……

师：那能否按照上面思路，想办法显示出激光笔发出光的传播路径呢？

生：喷水霧或者烟雾。（教师演示显示光路的实验）

师：光只能在空气中传播吗？你还想进一步研究什么问题？

生：想知道光在液体和固体中是怎么传播的。

学生分组实验，观察光在空气、水、玻璃砖、果冻中传播情况。

师：你们看到了什么？

生：光在气体、液体、固体中都是沿直线传播的。

师：像刚才提到的气体、液体、固体，我们称它们为介质，那么请用一句话描述光是如何传播的。

生：光在介质中是沿直线传播的。

鉴于小学科学书上对光和影有许多的篇幅介绍，学生对光的直线传播比较熟悉，但缺乏科学全面的认识。“光总是沿直线传播”的这种观点在学生的头脑中已先入为主。课堂上，教师从学生的已有认知入手，积极模拟有关情境，将学生带回到前概念建立的背景之中，在学生的分析表达中充分暴露其“前概念”，为之后形成强烈的思维冲突做好铺垫。

2.寻找反证——直面冲击“前概念”

学生缺乏对概念的完整认知，这样的认知往往是学生对某一事物的片面观察或只关注某一事件的部分过程所导致的，所以教师要根据前概念形成的原因，主动创设问题情境，引导学生敢于对自己的认知进行质疑和反思，全面深入的思考，让事实来冲击“前概念”。一旦引发认知冲突，就会引起学生认知心理的不平衡，激起学生好奇心和求知欲，使学生产生解决问题的动机。

【教学片段二】

师：光总是沿直线传播吗？

生：……

师：同学们回顾生活中一些光的现象，利用手边器材，尝试寻找光并非总是沿直线传播的证据。

学生体验：让光从水面的上方斜射入水中;光斜射到平面镜上;光斜射到玻璃砖……

师：同学们看到说明现象？这些现象说明了什么？

生：有时候，光从一种介质进入另一种介质时，它的传播路径发生偏折了。

师：换句话说，光沿直线传播是有条件的，怎么表述呢？

生：光在同一种介质中才沿直线传播。

教师的“光总是沿直线传播吗？”这一追问，让学生出乎意料而不知如何回答的同时，也激发学生强烈的求知欲望，驱动学生打破固化的思维模式，换一个角度重新审视这个问题。学生通过自身体验发现光偏折的现象使学生重新思考自身的已有认知，进而发现原有前概念中的不合理性，从而驱动他们对原有观念进行调整、改造，使其顺应于新情境，有效培养了学生质疑反思的批判性思维能力。在质疑和辨析中，学生对概念的理解和知识的建构更加深入。

3.妙用实验——有力修正“前概念”

验所呈现出来的直观的现象往往给人造成深刻的影响。要纠正学生顽固的错误前概念，要在真实演示的视觉等感受上找对策。运用演示实验引发认知冲突，让学生观察实物动态变化过程，以实验结果与学生预测的差异，激化学生的认知冲突，促使学生主動打破固有观念，重新思考实验现象与结论，架构新的概念。

【教学片段三】

教师重新演示激光笔打出光束，在墙上留下光斑，点燃酒精灯，用火焰去烤激光束，墙上的光斑发生晃动。

师：光斑晃动说明了什么？

生：光在空气中不再沿直线传播了。

教师演示实验：向透明水槽里倒入清水，用激光笔从一侧水平照射，学生发现光是沿直线传播的;用漏斗沿侧壁向水的下方加入饱和糖水，再次用激光笔水平照射，并慢慢将激光笔往下移动，让学生观察光在糖水中光路变化情况。

师：大家看到了什么现象？

生：光在糖水中向下弯曲。

师：为什么光不再沿直线传播了呢？

生：介质变得不均匀了。

教师演示实验：用玻璃棒充分搅拌糖水后，让学生再次观察光在糖水中的光路。