原文作者：张韶朗

在中学物理学习中，学生对所犯错误“屡教不改”司空见惯，这一现象使我们广大教师困惑不已. 为了纠正错误，教师可谓绞尽脑汁，用尽办法：督促学生制作错题集、在思想上进行沟通交流、面批作业、训斥责罚……但可能只有短期效应，时间一长又会旧错重犯. 究其根本原因，是相当一部分学生头脑中存在着错误的前概念，这种前概念广泛存在而且根深蒂固，它对物理学习有着不可低估的负面影响. 因此，笔者针对物理教学中出现的前概念作较为全面的分析，并在此基础上讨论前概念对物理概念教学的有利和不利影响，并对不利影响提出了相应的教学策略.
 　　一、前概念的形成
　　建构主义者认为，学生不是空着脑袋进入教室的. 人作为个体从出生就开始了顺应环境、探索环境的活动，在活动中对事物形成了丰富的经验，并建构了个体特定的认知图式. 即使有些问题他们从来没有触及过，但是一旦该问题出现在他们面前，个体往往可以基于过去的经验，发挥他们的认知能力，对新问题给予解释或提出假设，建构起新的认知图式. 因此，一般来说，在学习某个物理概念之前，学生头脑中的相关前概念就已经存在，前概念是客观事物的自然现象在人脑中的反映.
 　　有些日常物理现象比较浅显、直观，学生所形成的与此类现象相关的前概念就会与科学概念基本一致. 但是，有些物理概念的本质属性并非一目了然，而是隐藏在物理现象和过程之中，又由于受到知觉系统的局限性、科学思维的不成熟、知识的负迁移、周围的环境或所受的文化教育等因素的影响，就会产生认识上的片面或错误. 例如，有的学生认为：扔出去的铅球之所以能继续前进是因为一直受到推力的作用；匀速圆周运动的速度不变；相同环境中的铁块比木块的温度低；重的物体沉于水中，轻的物体浮于水面；摩擦力一定阻碍物体的运动；马车加速前进时，马拉车的力一定大于车拉马的力；因重核裂变时有质量亏损，故轻核聚变时质量就会增加；重量即为质量；由c=■可得电容与电量成正比，与电压成反比；加速度越来越小，则速度也一定越来越小等.[论文网] 
 　　综上所述，前概念有正确、片面和错误之分，下面具体分析一下片面的或错误的前概念的形成原因，这将有利于教学策略的实施.
　　1.日常现象中假象的影响
　　错误的前概念大多是在正式学习某一问题之前，学生接触了许多有关这方面的现象，而现象的感觉印象又不全面，在此基础上经过思维加工而成为片面的或错误的认识. 如“力是维持物体运动的原因”这一观点在历史上曾持续了两千多年，目前在学生中仍能找到它的“追随者”. 原因就是现实生活中很容易找到相应的例子，如教室的桌椅，推它就运动，不推就静止，所以学生自然就得出：有力有运动，无力就静止. 因此，这种错误观点是很容易被接受的.
 　　2.日常生活经验和物理概念相混淆
　　学生在日常生活中对一些物理现象的观察和认识就形成生活经验，这些经验逐渐形成各种观念. 有些观念与物理概念有很大差距，甚至根本不同. 如常把物理学上的“功”和日常生活中讲到的“工作”或“做工”等同起来，对于背着沉甸甸的书包围着操场行走重力做功为零很不理解. 又如，生活中常用的“重量”就是物理概念中的“质量”，实际买商品时称量的是“质量”，而习惯上常说成“重量”，于是学生想当然地也把生活中的“重量”和物理概念中的“重量”等同起来.
 　　3.日常生活中某些说法的误导
　　常言道“家长是学生的第一位老师”. 自然，家长的言传身教对学生最初认知生活中的物理现象有着十分重要的影响，但有些时候简洁的生活语言会使学生发生误解. 比如说，学生在幼儿时喜欢随地而卧，这时家长一般会劝导说地上“凉”，应该躺到床铺上去，幼儿也切身体会到地板上和被褥上的“凉”“暖”感觉明显不同，因此很自然地认为地板温度低，被褥温度高. 再如，父母常教导孩子“握紧酒瓶，酒瓶就不容易脱落”，因而学生就很容易得出“手握酒瓶越紧，摩擦力就越大”等错误认识.
 　　4.其他方面的影响
　　主要表现为：（1）人们之间进行交流时，对某些物理概念的曲解；（2）电视、网络、电影、报刊等大众传媒对某些物理概念的不正确表述；（3）一些书本上对某些物理概念不恰当的叙述；（4）某些资料对物理概念的片面解释；（5）某些表演、演出中对学生的误导等等.
 　　二、前概念对物理教学的影响
　　1. 前概念缺乏对教学的负面影响
　　必要的前概念是建立科学概念的基础，可以预想，要对一个没有任何生活常识和经验的人教授物理，会是多么艰难.
　　例如，一位老师在上他的公开课《单摆》时，遇见了这样的尴尬. 在课堂提问时，老师问：“一只摆钟走慢了，怎么办？请用刚学过的单摆知识加以解决. ”一位学生回答：“摆钟走慢是因为摆钟没电了，应给它更换电池. ”令人捧腹大笑. 笑过之后冷静一想，其实也难怪学生，现在还有多少家庭用摆钟呢？还有多少公共场合能见到摆钟？学生对摆钟没有生活体验，没有建立起必要的前概念，科学概念的建立也就失去了基础.
 　　2. 前概念模糊和混乱对教学的负面影响
　　缺乏前概念会使科学概念的建立失去土壤，而前概念的模糊和混乱，同样不利于教学的展开.
　　例如，讲“机械波”这部分内容时，我们可能会以学生熟知的水波为例，来说明在波向外传播的过程中，介质并不随波迁移. 一块石头几乎竖直地落到池塘中央，水波从中央传到岸边，但浮在池塘中央的木块、塑料泡沫等并不会“随波逐流”. 这样讲，往往会使学生纳闷，因为在现实生活中，他们曾亲眼见到木块漂移到岸边来的现象. 实际上，他们注意的只是现象本身，而忽视了其他因素的影响，即风的作用.
 　　3. 错误前概念对教学的负面影响
　　由于学生的知识经验有限，辩证思维还不发达，考虑问题往往以物质外部的非本质的属性作为依据，所以很容易形成一些错误的前概念.
　　例如，很多同学对于惯性是这样的认识：将一只铅球置于水平地面上，给它加以不同的初速度，铅球滑行的时间不同，初速度越大，滑行时间越长. 因此可以轻易得出物体惯性的大小与速度大小有关，速度越大，惯性越大.

这些前概念是学生从生活中总结出来的，有其“合理性”，也就导致了前概念的最大特性——顽固性. 教师在教学时，如果光靠在课堂上生搬硬套一些正确理论想置换学生头脑中的顽固的前概念，是根本无济于事的.
 　　三、应对策略
　　1. 加强实验教学
　　通过实验能将抽象变为具体，并丰富学生的感性认识，增强学生的现实体验，进而使学生认识到自己头脑中有些前概念具有肤浅性、片面性和错误性. 这是错误前概念顺利转化的最有效手段.
 　　（1） 提供补偿性实验，以弥补前概念的缺乏
　　必要的前概念是科学概念植根的基础，教学过程中，如果无视学生是否

缺乏前概念，硬灌了事，学生获得的知识就必然缺乏生命力. 因此要加强实物演示，以弥补前概念的缺乏.
 　　例如，在物理教学中常用公式p=fv来计算车辆的功率. 这一公式说明，当机动车辆的机械功率一定时，为了加大牵引力（如载重增加或汽车爬坡时），必须降低运动速度. 由于学生缺乏感性认识，觉得不好理解，我们可以用一种以旋紧的发条为动力装置的玩具汽车来演示. 已知这种小车从上紧发条至松弛一半左右时，其功率基本不变.
 　　演示一：如图1所示，准备约1m长的木板，每次实验时都将小车上紧发条，实验时改变小车的载重量（可在车身上增减一定质量的沙袋或钩码），以改变车轮所受木板的摩擦力，为克服该摩擦力，小车需提供不同大小的牵引力. 测出不同情况下小车走完平板所需时间，即可得出载重越大，牵引力越大，速度越小的结论.
 　　演示二：如图2所示，把上述木板搁成斜面，把小车上紧发条让其沿斜面向上滑行，测出不同倾角θ下小车走完平板所需时间，可得出：在载重量相同时，坡度越大，重力沿斜面的分量也越大，为克服阻力继续上滑，则需减小速度以增大牵引力.
 　　（2）重做增效性实验，明晰模糊前概念
　　生活中的许多现象学生都似曾见过，教师因此觉得没有必要重做实验. 事实上，学生对曾经经历过的现象的感觉往往是模糊的. 若能通过实验重复现象，常常能起强化刺激，增强效果的作用.
 　　例如，特级教师吴家澍叙述了他对南京师大刘炳升教授做“高空落蛋”实验的认识变化：“这个实验很简单，把鸡蛋用一根细线悬挂，通过支架、滑轮将其升至高处，然后放手落下. 第一次掉在桌面上，鸡蛋破裂，第二次掉在厚厚的泡沫塑料上，鸡蛋完好无损. 我对如此简单的现象也要演示一番，还真有些不以为然. 但随着刘老师认真的操作，传神的演示，自己不知不觉进入了角色，目光紧紧盯着越升越高的鸡蛋，当它突然落下时，心里还忍不住抽动了一下……以后，每当学习动量定理这一课时，我也将它引进，作为一个传统节目. 每次总是引得学生们满堂喝彩，收到了很好的课堂效果.”
 　　为什么这样一个在一些老师看来似乎很容易理解、无需进行的实验，却能赢得学生的“满堂喝彩”呢？在生活中，学生也许真的打破过鸡蛋，但是，他们曾仔细地观察过这个现象的发生过程吗？可能性较小！由于事件发生的突然性，等他们发现时，鸡蛋已经破了. 而且，绝少有学生做过或看过鸡蛋掉到厚厚的泡沫塑料上的实验. 所以，他们所感知的现象是模糊的，有些甚至还停留在猜测阶段. 由此得出的前概念当然也是模糊的、不可信的.
 　　在这种情况下，我们只有利用观察和实验才能够比较深入地了解物理现象.
　　（3）设置对比性实验，纠正错误前概念
　　对于概念教学的策略，心理学家特拉弗斯认为：“为了使学生最容易习得概念，应该并排地呈现正面的和反面的例子.”
　　例如，对于落体的快慢，学生的前概念是这样认为的：“轻的物体落得慢、重的物体落得快. ”我们可设置如下几个对比性实验：①从离地1.5m高处同时释放一张白纸片和一个用同样大小白纸片揉成的纸团. 控制质量一定，纸团先落地，说明落体的快慢受空气阻力的影响；②从离地1.5m高处同时释放一个纸团和一个铁球. 即保证空气阻力影响较小时，发现两者基本一起落地，说明落地时间与质量无关；③将羽毛、铁片等放入真空牛顿管内予以验证. 一步一步引导他们走向冲突，而不是一下子就让他们面对课本上的“真理”，学生对这样得出的结论是心悦诚服的.
 　　2. 区分理想和现实条件
　　在教学中应使学生明白亚里士多德的物理观点并非完全错误，牛顿力学也不是绝对准确的. 亚里士多德观察到的是现实条件下十分复杂的运动过程，而牛顿所描述的物体是在理想条件、孤立环境下的运动. 因此，让学生分析不同的物理环境，区分理想条件和现实状况，从而使学生认识到自己头脑中前概念的产生背景及其局限性.
 　　3. 合理进行理性思维
　　当遇到概念混淆的现象，教师应在学生独立冷静地思考后，引导学生进行理性思维和逻辑推理. 如在讲授“惯性大小仅与质量有关，与速度无关”时可使用如图3所示的推理过程.
 　　4. 创设良好的教学气氛
　　课堂上讨论物理概念时，师生关系的融洽是关键. 教师要创造适宜概念教学的良好气氛，以适应学习者的心理需求，在学生充分信任老师，并相信即使讲错也不会招来同学和老师的嘲笑的情况下，学生才会毫无保留地将自己的前概念“全盘托出”，此时学生受激发而反映出的前概念就成为教师启发诱导的材料.
 　　5. 识别前概念
　　教师应针对某个新的物理概念让学生自由、舒畅地讲述他们各自的认识理解，并相互交换想法，从而在学生中产生认知冲突，于是在教师了解学生的前概念的同时，也使学生自发地领会到自己前概念的错误. 当然，教师还可采用问卷、谈话、提问等方式了解学生的错误前概念，并使概念教学做到有的放矢.
 　　四、结束语
　　前概念向科学概念的转变是思维结构的转变，是在学生头脑中引发的一场革命，需要改变原有的认知结构，建立新的认知结构，因而改变学生错误的前概念就需要一定的时间，是一个充满艰辛的过程，想如快刀斩乱麻那样迅速改变他们的观点，有时是不可能的. 针对这种前概念造成的思维障碍，教师应适时地、有针对性地纠正学生长期以来形成的错误生活经验或概念，引导学生科学地分析物理现象，形成科学的概念，避免机械地不加理解的记忆，把“屡教不改”转变为“知错能改”.
 　　因此，笔者建议广大教师要加强前概念的研究，并思考和实践如何利用和转化，它是改进教学方法，提高教学效果的重要渠道之一.