王彥鵬

【摘要】 新課改背景下，高中物理實驗教學在物理課堂的比重增加，對學生實踐能力和思維能力的培養(yǎng)也逐步增強。新課改施行以來，實驗教學取得了一定的教學成效，已逐漸成為物理教育工作者實踐教學中不可或缺的重點部分。在深入開展實驗教學的過程中也產(chǎn)生了一些問題，其中包含前概念對學生物理思維的影響。實踐證明，學生會依照自己已有的學習經(jīng)驗和基礎(chǔ)來判斷物理實驗的過程和結(jié)果，從好的方面看，會提高實驗教學的效率，完成新舊知識的銜接工作。從不好的方面看，前概念會固化學生思維，對于新知識的接受度降低，影響學習活動的順利開展。本文結(jié)合自身教學經(jīng)驗，論述了前概念在物理學科中的定義和影響，并就前概念基礎(chǔ)下的高中物理實驗教學優(yōu)化設計等課題展開了深入探討。

【關(guān)鍵詞】 前概念 知識銜接 物理實驗

【中圖分類號】 G633.7 【文獻標識碼】 A 【文章編號】 1992-7711（2018）01-184-02

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1. 前概念在物理學科中的概念和影響

前概念（preconception）在英語語境中意為主觀的觀念和想法。指的是在進行系統(tǒng)化的學習之前，學生對于生活現(xiàn)象等積累的經(jīng)驗和看法，是學生對社會和自身的基礎(chǔ)性概念認知和想法。前概念并非指具體的行為或思維，而是指學生在學習之前的狀態(tài)。在物理學科中，前概念表示學生習以為常的、能夠自然而然得出結(jié)論的物理現(xiàn)象或生活現(xiàn)象。在物理現(xiàn)象與生活現(xiàn)象共通的情況下，學生能夠借助生活現(xiàn)象來理解物理現(xiàn)象。例如，在學習“電流”的基礎(chǔ)知識時，為了讓學生理解抽象的電力流通過程，教師通常會將之比作“水管中的流水”，以體現(xiàn)電流的持續(xù)性和連貫性。在學生理解電流相關(guān)的實踐問題時，會在頭腦中形成“水流”這一前概念。通過生活現(xiàn)象的類比，學生就能在短時間內(nèi)理解電流的概念，促進學生對物理知識的吸收與認可，可見在正遷移的條件下，前概念對于學生學習具有促進作用。另一方面，前概念對于學生學習也有負面影響。高中物理學科的學習，就是讓學生完成從前概念到學科概念之間的轉(zhuǎn)變，讓學生理解生活中的具體現(xiàn)象，并對其形成原因有系統(tǒng)的認識，同時，糾正學生的錯誤觀念，幫助學生成為具有科學思維的人才。前概念是學生潛移默化的思想，學生將之默認為“約定俗成”的正確內(nèi)容，這會給物理科學的學習帶來阻礙。

2. 前概念給高中物理學科帶來的變化特征

心理學認為，人們在面對未知事物時，傾向于用自己已知的觀點來建構(gòu)、類比新事物，以期在短時間內(nèi)理解未知事物的概念。物理學科的“已知觀點”就是前概念。前概念分為正確和錯誤兩種，是學生在物理學科學習過程中的雙刃劍。例如，在學習牛頓第三定律時，教師可以利用“雞蛋碰石頭”的前概念展開教學，雞蛋破碎的原因是雞蛋對石頭的作用力小于石頭對雞蛋的作用力。這一概念是正確的，有助于教師提升課堂效率，讓學生盡快理解定理知識，促進學生知識的整合與發(fā)散。前概念也會造成學生的錯誤觀念，對學生今后的學習和生活帶來長久的、不利的影響，讓學生“想當然”，失去探究精神和求真欲。高中生對于生活中的物理現(xiàn)象有基本認識，也具有一定的物理理論基礎(chǔ)，部分物理前概念持續(xù)時間長，且反復出現(xiàn)的頻率高。很容易影響學生對于新鮮知識點的判斷。例如，在做圓周運動實驗時，學生受舊有只是系統(tǒng)的影響，會認為物體受到的是指向圓心的向心力，對慣性的認識不深。還有學生在做超重和失重實驗時，很多學生認為超重就是物體所受的重力增大，失重就是物體所受的重力減小等等。高中物理實驗教學中絕大部分實驗與學生的生活現(xiàn)象有關(guān)，但高中生學業(yè)壓力重，沒有足夠的精力去深挖生活中的物理現(xiàn)象，如果學生在日常生活中缺乏觀察和積累，就不利于實驗的順利開展。由此可見，正確的、科學的前概念能夠幫助學生展開實驗學習。

3. 當前高中物理實驗教學的現(xiàn)狀與問題

傳統(tǒng)教學中實驗教學比重小，教師將實驗教學作為高中物理學科的輔助教學。實質(zhì)上，物理學是由實驗和理論兩方面組成的，二者相輔相成，互為表里。新課改背景下，實驗教學受到了更多教育工作者的關(guān)注，但受應試教育的殘余影響，當前高中物理實驗教學仍然存在很多問題，現(xiàn)狀不容樂觀。首先，學校實驗教學的資源配置不足，實驗室及實驗儀器資源等方面投入較少，沒有及時增添新的實驗儀器與設備。教師即使想開展更豐富的實驗活動，也缺乏實驗資源，導致實驗教學的內(nèi)容單一、結(jié)構(gòu)僵化，難以引起學生的學習興趣。同時，學校對于器材和設備的后續(xù)管理不足。部分學校秉持傳統(tǒng)的實驗教學觀念，實驗儀器日常維修和保養(yǎng)工作不到位，導致實驗儀器老化快、能效低，不能發(fā)揮長久的教學效能。在高中物理教材中有33個實驗，包括23個分組實驗和10個探究性實驗。對教師的要求較高。而很多教師在實驗教學方面未經(jīng)過專門的訓練，在開展實驗教學時心有余而力不足，直接導致教學效率低，學生不能認識到實驗教學的重要性，也感受不到實驗活動的快樂。部分教師甚至用口頭授課代替實驗教學，學生只能理解抽象的內(nèi)容，無法通過實質(zhì)性的實驗操作來加深自己的印象，導致學生學習效率低下，更難提升物理學科素養(yǎng)。

4. 基于前概念基礎(chǔ)的高中物理實驗教學優(yōu)化設計

4.1結(jié)合學生的學習基礎(chǔ)，調(diào)整學生的理論框架

高中生已經(jīng)掌握了一定的物理知識，對于實驗教學的基本器材和注意事項等都有了一定的了解，通常也具備一定的實驗操作能力，在實驗中能夠盡快找到實驗技巧。據(jù)此基礎(chǔ)，教師應當調(diào)整教學方案，通過前概念基礎(chǔ)下的高中物理實驗教學，構(gòu)建學生的理論框架，讓學生將新知識與舊知識融合在一起，形成對物理學全面、深入的認識。教師可以詢問學生基本學習情況，了解學生的學習實際，在此基礎(chǔ)上挖掘?qū)W生對于物理學科的感性認識。在開展實驗教學時，可以從學生耳熟能詳?shù)膶嶒瀮x器入手，讓學生自主回憶實驗方法，加深學生對初中物理的印象，同時，挖掘其中對高中物理學習有促進作用的前概念，幫助學生完成前概念的正遷移。例如，在開展“電阻實驗”時，可以先帶領(lǐng)學生走近實驗室，讓學生回憶初中所學的實驗知識，并讓學生回答如電流表、電壓表、電阻、滑動變阻器、常用電源、導線、開關(guān)等常見實驗工具的作用和使用方法。在適當引導學生加深對重難點事項的印象后，讓學生自主展開實驗，關(guān)注學生的實驗過程，促進學生自主能力的提升。也可以就前概念內(nèi)容展開對所學知識的總結(jié)和分析，讓學生找出自己學習的優(yōu)勢和誤區(qū)，幫助學生將孤立的前概念內(nèi)容轉(zhuǎn)變?yōu)橹R體系中的玉環(huán)，讓學生理清學習框架，做到查漏補缺。endprint

4.2創(chuàng)設生活化的實驗情境，指導學生思考實驗現(xiàn)象及本質(zhì)

高中生對于新知識的理解能力較高，但受繁重的課業(yè)影響，對于枯燥、單一的物理教學缺乏積極性，很難培養(yǎng)他們的實驗熱情。為改善這一現(xiàn)狀，需要教師“因地制宜”，為學生創(chuàng)設與他們生活相結(jié)合的實驗情境，從學生生活中常見的物理出發(fā)，引發(fā)學生的好奇心，結(jié)合學生的前概念知識，幫助學生由表及里發(fā)現(xiàn)和探究物理現(xiàn)象。例如，在進行“失重”相關(guān)的課外實驗時，教師可以結(jié)合學生日常生活中常見的飲料瓶等為學生展示失重現(xiàn)象。在學生的生活經(jīng)驗中能夠知道，靜止的飲料瓶在底部有孔的情況下會不斷滲水。教師首先為學生演示這一現(xiàn)象，然后讓飲料瓶自由下落，學生可以觀察到飲料瓶里的水在下落過程中不再滲出。教師再讓學生分析宇航員在太空的狀態(tài)，讓學生自主得出結(jié)論：當物體處于完全失重狀態(tài)時，凡是和重力有關(guān)的現(xiàn)象將消失。通過實驗能夠重塑學生對生活現(xiàn)象的新認知，幫助學生理解物理現(xiàn)象的本質(zhì)。教師還可以通過分段式的引導，幫助學生理解實驗現(xiàn)象，拓寬前概念的維度，以獲取新的知識。例如，教師可以先讓學生回答問題：籃球打氣的方式是什么？學生會回答：籃球打氣需要特定的打氣筒，通過氣針輸入空氣。教師再讓學生思考打氣筒在打完氣后發(fā)熱的原因，并讓學生自己動手操作。受前概念影響，學生可能會認為打氣筒是通過摩擦發(fā)熱。此時教師應當讓學生展開對照實驗，讓學生在空氣中打氣，學生會發(fā)現(xiàn)打氣筒并沒有發(fā)熱。教師再告訴學生，打氣筒是通過壓縮空氣來工作的，而壓縮空氣能夠產(chǎn)生熱量。此時教師再自行操作壓縮空氣點火的實驗，學生就能對此產(chǎn)生明確的認識，進而理解該物理現(xiàn)象的本質(zhì)。

4.3培養(yǎng)學生學習興趣，引導學生深入挖掘?qū)嶒炘?/p>

前概念產(chǎn)生的原因與人的認識發(fā)展過程有密切的聯(lián)系，人的認識發(fā)展總是由表及里、由淺入深的。當人們的認識還停留在表面、淺層時，對自然界的認識總是片面的。人們的許多前概念得以改變就是因為物理學的實驗以及對實驗的深入分析促使人們對物理現(xiàn)象的本質(zhì)有了深刻認識后才改變的。物理學科中不乏抽象、復雜的理論知識，對學生缺乏影響力，學生對學科通常持有片面的看法。為了培養(yǎng)學生的學習興趣，引導學生深入挖掘?qū)嶒炘?，就要結(jié)合學生的物理前概念，增強實驗趣味性，讓學生從被動學習轉(zhuǎn)化為主動學習。教師需要注意的是，難度過高的實驗很容易讓學生產(chǎn)生消極情緒，對困難望而卻步。過于容易的實驗又容易讓學生認為教師不尊重自己，或是產(chǎn)生自滿情緒，二者都不利于實驗教學的順利開展。教師應當由簡入繁，讓學生先理解生活相關(guān)的實驗情境，再動手驗證實驗。例如，教師在講述摩擦力相關(guān)的知識時，可以先為學生創(chuàng)設以下實驗，讓學生動手實踐：取兩個相同的飲料瓶，其中一個瓶蓋上涂上潤滑油，試讓學生分析哪一個瓶子更容易擰開，說明原因。實踐過后，學生會說涂了潤滑油的瓶子更容易被擰開。教室再導入摩擦力知識點的教學，讓學生明白簡單實驗背后的力學知識，再展開更專業(yè)的實驗，學生就會更樂于參與，主動探究更深層次的知識內(nèi)容。

4.4關(guān)注實驗細節(jié)，設計開放性實驗內(nèi)容

在具體的實驗操作中，學生很容易受前概念的影響，將生活中的錯誤經(jīng)驗導入實驗過程中，導致操作不規(guī)范甚至錯誤。教師應當向?qū)W生強調(diào)操作嚴謹?shù)闹匾?，讓學生不以方便為實驗標準，而要嚴格按照規(guī)定操作。只有這樣，才能取得正確的實驗效果。例如，在進行單擺測定重力加速度的實驗時，如果學生按照自己的前概念，將單擺從水平方向放落，導致擺角大于10度，單擺所做的運動就不是簡諧運動，后面所做的實驗就沒有意義了。為了避免學生隨意操作的現(xiàn)象發(fā)生，教師需要在實驗開始前向?qū)W生說明實驗細節(jié)，強調(diào)實驗原理，讓學生嚴格按照所需條件展開實踐。在規(guī)范實驗細節(jié)的同時，教師還應當明確學生在課堂中的主體地位，明確實驗教學的中心思想，為學生設計開放性的實驗內(nèi)容。在操作已知實驗的過程中，可以鼓勵學生多思考、多研究，敦促學生自己思考、設計實驗過程，并動手完成實驗。強化學生的自主思維。教師在以學生對實驗操作規(guī)則準確明白，實驗操作安全的情況下，對學生的實驗操作不過多干涉，以求激發(fā)學生積極思考，自主學習的積極性，使學生能夠更好的掌握所學的物理理論知識。例如，在進行“動量定理”的實驗時，教師可以為學生提供氣球、雞蛋和海綿，為學生提供“雞蛋裝在氣球中”的思路，讓學生自己設計實驗過程，并分析原因。學生經(jīng)過研究，會展開對比實驗，將裝有雞蛋的氣球提起到一定高度，使其自由下落，在下落地點設置或不設置海綿，會取得截然不同的實驗效果。學生會具有雞蛋掉落會破碎的前概念，當雞蛋受海綿影響而完好無損的時候，學生就會產(chǎn)生強烈的好奇心和探究欲，在不知不覺中就走進了本節(jié)課所要講授的內(nèi)容中去。

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