物理前概念及纠正错误前概念的策略_赖小琴

2002年9月

第19卷　第3期

广西师范学院学报(自然科学版)

Jour nal of G uangx i T eacher s Co lleg e(N atur al Science Editio n)

Sep.2002

V ol.19N o.3

文章编号:1002-8743(2002)03-0092-05

物理前概念及纠正错误前概念的策略

赖　小　琴

(广西教育学院,广西南宁530023)

摘　要:物理前概念是学生在学习科学物理概念之前对它的想法,物理前概念广泛存在而且根深蒂固.错误的物理前概念对物理学习有着不可低估的负作用.本文论述了物理概念和前概念的形成过程,前概念对物理学习的作用,形成错误前概念原因,以及如何纠正错误前概念,科学地进行概念教学.

关键词:物理前概念;形成;特点;作用;纠正错误前概念

中图分类号:G642.1　文献标识码:A

物理概念是整个物理知识体系的基石和支撑点,是物理理论的精髓,是物理思维的基本单位和物理学科的基本要素.建构科学的物理概念对物理学习非常重要,只有科学的、精确的和严密的物理概念才能准确地描述自然界的物理现象,对物理概念掌握正确与否直接影响到对物理理论的掌握和学习.学生在没有学习科学概念之前,已根据日常生活、学习、游戏的经验中有了对科学概念的想法,并用之来理解日常生活中和学习上遇到的问题,这些想法有些是正确的,有些则与科学的物理概念相违背,国外研究者们称之为“前概念”(preco ncept)或“相异构想”(alternative fr am ew or k)、“民间概念”(folk concept).错误的物理前概念运用到物理学习中,会导致对物理现象错误理解,得出错误的结论,影响了科学物理概念的建构和物理学习.本文试图论述物理前概念的特点、作用和形成错误前概念的原因,以及如何纠正错误的前概念进行科学概念教学,强调形成正确表象的重要性.

1　物理前概念特点及其对物理学习的作用

物理前概念或相异构想是指与正统的科学概念不一致的想法,这些想法有的与科学概念不相冲突,有的则和科学概念不相容.它有如下的特点:

(1)先入为主　学生从出生开始就与人和周围环境发生作用,从与大人和环境的相互作用中经由自己的体验形成了对周围世界中各种现象的认知图式.如从小就会听到大人或童话故事上说:“打雷是天上的雷公在发怒”;“打雷下雨时在野外大树下易遭受雷击”.体验到当用力推动物体时,物体就运动,当停止用力时,物体就停下来,因此得到“力是维持物体运动的原因”的结论.类似的结论还有“重的物体比轻的物体下落快”,“重的物体下沉,轻的物体上浮”等等.这些在生活中所构建的前概念的认知图式往往要比接受正规的物理教育要早.

(2)范围广泛　它包括了物理前概念涉及到的内容的广泛和地域的广泛两方面.学生在力、运动、能量、引力、光、电磁现象等全部内容上都存在前概念,研究表明,对自然界的前概念是强烈基于亚里斯多德式的;对光和波谱方面的前概念非常少而且很难改变,如对无线电波和可见光很多学生认为“无线电波的速度比可见光要慢”.并且在一些物理概念上,不同的学生会具有相同的相异构想.许多教师都有这样的发现:很多同样的问题会发生在同一地域的不同年龄的学生身上,他们对这些问题的想法几乎是一致的.一些研究指出,甚至不同文化背景的国家对一些物理课题的相异构想也没有多大差别.

(3)根深蒂固　前概念一旦形成,就会在人的思维中形成定势.正确的前概念对物理学习起到有益

收稿日期:2002-05-08

作者简介:赖小琴(1968-),女,广西蒙山县人,讲师,硕士,主要从事物理教学论研究.

的作用,错误的前概念用很少的教学努力就很容易改变,而有的花了很大的力气也收效甚微,很难在一个有限的学习时间里彻底消除,即使在学习中被纠正过,也很容易形成反复,并且过一段时间或毕业后又忘得一干二净,前概念继续潜伏在人的思维中.

物理前概念是学生长期与物理环境作用通过主体的建构而形成的,对物理学习既有积极的作用也有消极的作用.

(1)积极作用　正确的物理前概念是物理学习的良好基础和铺垫,它的正迁移作用可成为物理概念学习的资源和概念学习的新的增长点,可使学生尽快地掌握新知识的概念和知识结构.如学生在学习物理前已了解经典力学的大部分现象和现代物理学的前沿内容:在力学方面,他们观察到自然界中的物体平动、转动、振动、直线运动、曲线运动等不同的运动形式,在称量体时感受了轻度失重、超重等现象;在热学方面,他们有了冷、热的不同感觉,知道物体的气态、液态、固态,对水的蒸发、沸腾、结冰和冰的熔解等物态变化非常熟悉;在电磁学方面,磁铁的吸引和排斥、雷电现象,电灯泡、电炉等电器的发热现象,无线电广播和电视等现象使儿童对电磁现象有较多的了解;在光学方面,他们对蓝天白云、日月星辰、照相机照像、近、远视眼镜、马路上的油膜色彩等充满了好奇;等等.对这些已知的物理现象的了解和好奇是新知识学习的基础,有助于激发他们进一步学习物理的兴趣,促进正确物理概念的建构和意义学习.再有,利用物理知识的正迁移作用也有助于物理的学习.

(2)消极作用　在一些情况下,对物理现象、过程、材料的片面或错误理解而产生的前概念会成为物理学习的障碍,这些错误的前概念如果得不到及时纠正,将影响对物理新知识的同化和顺应,甚至歪曲新知识的意义,使学生形成错误的思维,变成物理学习的障碍,学生会觉得物理难学.如“力是维持物体运动的原因”的错误观念,使得学生认为踢出去的足球在空中还受到一个向前的力在作用;斜面上下滑物体受到一个下滑力的作用;作圆周运动的物体受到一个特有的向心力的作用等,影响了力学部分的学习和力学知识体系的建立.在日常生活中看到鸡蛋碰石头鸡蛋破了而石头完好无损,就认为石头对鸡蛋的作用力大于鸡蛋对石头的作用力或鸡蛋对石头没有作用力,影响了对牛顿第三运动定律的理解和学习.

2　错误前概念的成因分析

错误的物理前概念之所以形成是因为在对物理现象、过程、材料的感知过程中由于人的知觉系统的局限性、对物理语言的不理解、知识的负迁移、周围的环境和所受的文化教育有关等因素的影响而导致错误的物理表象,再由错误表象抽象概括为错误的物理前概念的结果.

(1)人的知觉系统的特性可能导致错误表象的形成

物理前概念的形成首先从感知开始,感知是由物理环境对感觉器官的刺激引起的,可以是对正在发生的物理现象、过程的感知和对语言材料的感知.由于认知系统的特性会导致在对物理现象、过程和材料进行感知时形成的表象产生偏差和失真.第一,知觉系统是一个有限的能量加工系统,并具有选择性,不能同时对其全部感知材料作出反应,优先对刺激强烈的部分进行感知和加工.研究表明,感觉的强度与刺激的强度的对数成正比:S =klog R .其次,知觉受到人的以往经验和当时兴趣、愿望、价值观等影响,带有强烈的感情色彩,不是对感觉到的事物原封不动、原汁原味的“原貌”的反映,而是经过各种感觉器官和大脑相互作用的结果,以浓缩方式重构其丰富、复杂的状态.第三,当知觉的对象与它周围环境之间的关系变化时,所形成的表象会是错误的.如把用冷热水浸过的左右手再放入同一盆温水中,会感觉到不同的温度.此外,在感知时,如果不能充分利用各种感觉器官,形成的表象也不能具备较强的功能.德国纳提伽尔(D.K.Nachtig all)认为,接受科学物理概念教育前的儿童倾向于以强烈的感情色彩去构造世界图画,形成直觉的内在表象,他认为错误的表象有以下八大特点¹

:¹是以个人为中心建立的.º可以足够解释有限的特殊现象.»各个错误的表象之间没有关联和一致性.¼同一个日常生活领域也许可以用几个不同的错误表象去描绘.½随着年龄的增长而来的语言发展会导致错误表象和物理概念之间的矛盾.¾班级里的错误表象可以是各种各样,没有一个标准.¿个别的错误表象也许会是宗教的、技术的、泛灵论的、理性的或其他的色彩.À极端抗拒物理概念的一般教学.・

90・ 广西师范学院学报(自然科学版) 第19卷