葉世文

摘要：學(xué)生總是帶上生活概念走進(jìn)物理課堂，如何將生活概念轉(zhuǎn)化成物理概念是一線老師面臨的課題.本文從教學(xué)案例切入，闡述了生活概念的含義、成因及將生活概念轉(zhuǎn)化成物理概念的策略，供同仁借鑒.

關(guān)鍵詞：生活概念；物理概念；轉(zhuǎn)化

1教學(xué)案例

案例1 《牛頓第一定律》教學(xué)片斷

師：我們已經(jīng)學(xué)過(guò)力的知識(shí)和運(yùn)動(dòng)知識(shí)，人類(lèi)很早以前就開(kāi)始思考這樣一個(gè)問(wèn)題：力和運(yùn)動(dòng)存在怎樣的關(guān)系？今天我們就來(lái)研究這個(gè)問(wèn)題.請(qǐng)把橡皮放在桌上，先用手指推它，然后停止推動(dòng)，觀察橡皮的運(yùn)動(dòng)情況.

生：（學(xué)生實(shí)驗(yàn)后）用力推就運(yùn)動(dòng)，停止用力就停下來(lái).

師：你能?chē)L試性地說(shuō)說(shuō)力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系嗎？

生1：有力作用物體時(shí)物體就運(yùn)動(dòng).例如：生活中要想使運(yùn)動(dòng)的自行車(chē)?yán)^續(xù)前進(jìn)，需要用力踏自行車(chē)腳踏板.

生2：力是使物體運(yùn)動(dòng)的原因.穿溜冰鞋，不斷地蹬地，才能使人連續(xù)運(yùn)動(dòng)下去.

生3：物體的運(yùn)動(dòng)需要力來(lái)維持.

師：兩千多年前，古希臘學(xué)者亞里士多德也思考了這個(gè)問(wèn)題.他的觀點(diǎn)是：必須有力作用在物體上物體才運(yùn)動(dòng)，沒(méi)有力作用，物體就要停下來(lái).這跟我們剛剛討論的結(jié)論相符，也符日常經(jīng)驗(yàn).對(duì)這一觀點(diǎn)有無(wú)不同意見(jiàn)？舉例說(shuō)明.

（少數(shù)學(xué)生舉手）生：投出手的鉛球、踢出去的足球、射出去的子彈……，在力停止作用后，物體還要運(yùn)動(dòng)，說(shuō)明亞里士多德的觀點(diǎn)不正確.

師：說(shuō)得有道理，還有事例嗎？

生：電動(dòng)車(chē)剎車(chē)后，還要滑行.

師：這些事例說(shuō)明力不是維持運(yùn)動(dòng)的原因.那么，為什么剛才從橡皮的實(shí)驗(yàn)中得出力是維持運(yùn)動(dòng)的原因呢？請(qǐng)同學(xué)們?cè)僮鲆淮危屑?xì)觀察、思考、小組討論.

（學(xué)生形成認(rèn)識(shí)沖突，帶著問(wèn)題做實(shí)驗(yàn)，操作更認(rèn)真，觀察更細(xì)心，討論更熱烈）

生4：我發(fā)現(xiàn)停止用力后，橡皮還在滑行一小段距離，說(shuō)明沒(méi)有力物體還會(huì)運(yùn)動(dòng).

師：人停止用力后實(shí)際上是停止了動(dòng)力，還有什么力對(duì)它有影響？

生5：（學(xué)生似有醒悟）還有桌面的摩擦阻力對(duì)橡皮運(yùn)動(dòng)有影響.

師：假設(shè)阻力也消失會(huì)怎樣呢？（學(xué)生猜想）

師：看來(lái)物體運(yùn)動(dòng)需要力的觀點(diǎn)是錯(cuò)的，第一個(gè)糾正這個(gè)錯(cuò)誤觀點(diǎn)的是伽例略.

接著師引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)小車(chē)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生操作后，推導(dǎo)出牛頓第一定律.

案例2：《阿基米德原理》教學(xué)判斷

學(xué)生學(xué)習(xí)稱(chēng)量法測(cè)浮力后，引導(dǎo)學(xué)生猜想影響浮力大小的因素，并要求列舉猜想依據(jù)，師歸納板書(shū)如下：（1）液體的密度ρ液；（2）物體的密度ρ物；（3）物體的體積V物；（4）物體的形狀；（5）物體沒(méi)入液體的深度h；（6）物體沒(méi)入液體的體積V浸；（7）物體排放液體體積V排；（8）液體的溫度t.

師：我們先來(lái)討論猜（3）、（5）、（6）、（7）四者關(guān)系.①以上四個(gè)猜想中有沒(méi)有是同一個(gè)意思？學(xué)生比較后發(fā)現(xiàn)V排、V浸是一回事，去掉猜想（6）；②請(qǐng)同學(xué)們思考，船的體積很大，未入水前會(huì)受水的浮力嗎？（學(xué)生思考后排除猜想（3））；③同學(xué)們請(qǐng)將石塊掛在彈簧測(cè)力計(jì)下，漸漸浸入水，入水后再下降，觀察彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)（先減小后不變），說(shuō)明什么問(wèn)題？（深度不是影響浮力的本質(zhì)因素，只是通過(guò)影響排開(kāi)液體的體積再影響浮力，去掉猜想（5））.

通過(guò)聯(lián)想，學(xué)生發(fā)現(xiàn)液體的溫度變化引起ρ液變化，不是本質(zhì)因素，去掉猜（8）；對(duì)猜想（2），師引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)比較體積相同的鋁、銅塊浸沒(méi)水中比較浮力，從而得出浮力與物體密度無(wú)關(guān)；對(duì)于猜想（4），教師引導(dǎo)學(xué)生用橡皮泥變成不同形狀浸沒(méi)水中做實(shí)驗(yàn)從而排除.

最后，8個(gè)猜想只剩下了猜想（1）和猜想（7），教師分別引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究得出：浮力大小與ρ液、V排有關(guān).

師：通過(guò)以上的實(shí)驗(yàn)和分析，知道浮力的大小只跟液體密度和排開(kāi)液體體積兩因素有關(guān)，能否將這兩個(gè)因素合成一個(gè)因素呢？

生：能，由m=ρV可知，浮力大小跟物體排開(kāi)的液體質(zhì)量有關(guān).

生：由G=mg，說(shuō)明浮力大小跟物體排開(kāi)液體重力有關(guān).

師：你認(rèn)為浮力跟哪個(gè)因素之間的關(guān)系最簡(jiǎn)單？

生：浮力與排開(kāi)液體重力關(guān)系最簡(jiǎn)單；因?yàn)楦×εc重力都是力.

師：有道理，下面來(lái)探究浮力與排開(kāi)液體重力關(guān)系……

2反思與探討

21什么是物理生活概念

生活概念又稱(chēng)“前科學(xué)概念”.建構(gòu)主義認(rèn)知心理學(xué)又形象地稱(chēng)為“日常概念”，國(guó)外有些研究者又稱(chēng)為“民間概念”（folkcon cept）或“相異構(gòu)想”（alternat ive framewo）是指學(xué)生在學(xué)習(xí)系統(tǒng)的科學(xué)知識(shí)之前，頭腦中已對(duì)該知識(shí)形成的概念、規(guī)律、思想方法、邏輯因素等的總和.學(xué)生從懂事開(kāi)始，就按照自己的思想和方式對(duì)周?chē)脑S多事物和現(xiàn)象進(jìn)行解讀，并得出了自認(rèn)為是的結(jié)論.初中生知識(shí)經(jīng)驗(yàn)有限，辯證思維還不發(fā)達(dá)，思維的獨(dú)立性和批判性還不成熟，對(duì)事物的認(rèn)識(shí)往往是表象的、非本質(zhì)的，因而在走進(jìn)課堂之前的帶來(lái)概念往往與與科學(xué)概念之間有距離，有些甚至是錯(cuò)誤概念.例如：案例1中學(xué)生認(rèn)為“力是維持運(yùn)動(dòng)的原因”、“沒(méi)有力物體就靜止”；案例2中，影響浮力大小的有“物體在液體中的深度”、“物體浸在水中體積”、“物體的形狀”等多個(gè)因素.

22物理生活概念的成因

物理學(xué)習(xí)中，學(xué)生形成概念的途徑很多，可歸納為以下幾點(diǎn)：（1）先入為主的日常生活經(jīng)驗(yàn).例如：案例1中學(xué)生由“用力推桌子，桌子就動(dòng)，停止和力桌子就靜止”等經(jīng)驗(yàn)形成“力是維持運(yùn)動(dòng)的原因的認(rèn)識(shí)”；案例2中由生活中“人游泳時(shí)，涉水越深人感到越輕”等經(jīng)驗(yàn)形成“深度可影響浮力大小”的認(rèn)識(shí).（2）知識(shí)的負(fù)遷移.數(shù)學(xué)知識(shí)是學(xué)習(xí)和研究物理學(xué)工具，但物理學(xué)不同于數(shù)學(xué)，物理學(xué)更重要的是物理事實(shí)、物理本質(zhì)和物理關(guān)系.學(xué)生由于從小接受數(shù)學(xué)教育，在思考物理問(wèn)題時(shí)常常有“數(shù)學(xué)慣性”，以數(shù)學(xué)關(guān)系來(lái)理解物理概念.例如，常常將公式“ρ=m1V，常常錯(cuò)誤的理解為ρ與m成正比，ρ與V成反比.（3）詞語(yǔ)帶來(lái)的曲解.概念總是用一定的詞語(yǔ)來(lái)記載和標(biāo)志的，借助詞語(yǔ)可以對(duì)感性材料進(jìn)行抽象和概括，揭露事物的本質(zhì)屬性.但初中對(duì)詞語(yǔ)的理解有時(shí)不到位，往往成錯(cuò)誤認(rèn)識(shí).例如：“勻速”指的是“速度不變”，因而將“勻速圓周運(yùn)動(dòng)”也是“勻速運(yùn)動(dòng)”；還有認(rèn)為重量、質(zhì)量是一回事.（4）不當(dāng)?shù)念?lèi)比.類(lèi)比是重要的物理思維方式，它是人認(rèn)識(shí)新事物的翅膀，但類(lèi)比的結(jié)果是否正確，需要通過(guò)實(shí)踐檢驗(yàn)，學(xué)生學(xué)習(xí)“電流”是借助自來(lái)水管中的“水流”進(jìn)行類(lèi)比的，靠近水廠的水管中的水壓強(qiáng)大，水管末端壓強(qiáng)小，因而大部分學(xué)生已形成電池正極處電流大，負(fù)極處電流小”的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí).

23物理生活概念的處理策略

建構(gòu)主義者認(rèn)為：個(gè)體的學(xué)習(xí)過(guò)程，是個(gè)體自己主動(dòng)建構(gòu)知識(shí)的過(guò)程.在這個(gè)過(guò)程中，個(gè)體通過(guò)已有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)對(duì)輸入的新信息主動(dòng)地進(jìn)行選擇加工和編碼，從而建構(gòu)自己對(duì)新信息的理解.這說(shuō)明學(xué)生走進(jìn)課堂時(shí)頭腦中不是一張白紙，教師面對(duì)學(xué)生的這些生活概念是無(wú)法回避的，只有將其作為實(shí)施教學(xué)的起點(diǎn)，遵循學(xué)生認(rèn)知規(guī)律，將其轉(zhuǎn)化為“科學(xué)概念”.

231暴露和動(dòng)搖

新課程標(biāo)準(zhǔn)提出，課堂教學(xué)應(yīng)以學(xué)生的學(xué)習(xí)為中心，以學(xué)生的“學(xué)習(xí)”為中心.而要做到以學(xué)生為中心，首先要了解學(xué)生，了解學(xué)生的想法.案例1、案例2教者先讓學(xué)生說(shuō)出自己對(duì)研究對(duì)象的認(rèn)識(shí)（即猜想），盡管有些猜想是正確的，有些猜想是錯(cuò)誤的，但它們都是學(xué)生自己的知識(shí)，是寶貴的教學(xué)資源.

面對(duì)學(xué)生的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)，教師順藤摸瓜、循循誘導(dǎo).案例1中學(xué)生提出“力是維持運(yùn)動(dòng)的原因后”，教師引導(dǎo)學(xué)生提出反例：投出的鉛球無(wú)推力仍然能運(yùn)動(dòng)，然后引導(dǎo)學(xué)生帶著目的再做推橡皮實(shí)驗(yàn)；案例2中學(xué)生分析猜想（3）時(shí)，教師引導(dǎo)學(xué)生思考：船體積很大，未入水前受浮力嗎？典型的實(shí)驗(yàn)和精心選擇的反例，使學(xué)生的認(rèn)識(shí)發(fā)生沖突，錯(cuò)誤的前概念開(kāi)始動(dòng)搖了.

232同化和轉(zhuǎn)變

生活概念可分為兩類(lèi)，一類(lèi)是雖然與科學(xué)的物理概念不一致，但提供給一定的預(yù)備知識(shí)后，再輔之以有關(guān)的引導(dǎo)，便不難使他們形成正確的物理概念，從結(jié)構(gòu)上來(lái)說(shuō)，這類(lèi)概念在學(xué)生頭腦里形成不涉及認(rèn)知結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變，是屬于認(rèn)知同化過(guò)程.如學(xué)生頭腦中有“鐵比木頭重”的認(rèn)識(shí)，教師引導(dǎo)學(xué)生思考：鐵比木頭重有條件嗎？什么條件？（相同體積），這樣稍加改造后并形成了“密度”的概念.再如案例2中，對(duì)于學(xué)生猜想（6），猜想（7），教師引導(dǎo)學(xué)生比較后合并成V排；案例2中對(duì)于猜想（1）（ρ液）、猜想（7）（V排），師引導(dǎo)學(xué)生將其合并成一個(gè)G排.還有一類(lèi)前概念，則與科學(xué)概念完全相反，教師必須努力使學(xué)生原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)完全解體，并建立新認(rèn)知結(jié)構(gòu).案例1中，學(xué)生通過(guò)再做推橡皮實(shí)驗(yàn)認(rèn)識(shí)到前概念“沒(méi)有力作用物體就靜止”是錯(cuò)誤的，接著引導(dǎo)學(xué)生分析：推橡皮得出錯(cuò)誤結(jié)論的原因是忽略了阻力對(duì)運(yùn)動(dòng)的影響，若運(yùn)動(dòng)物體既無(wú)動(dòng)力又無(wú)阻力又如何呢？最后引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)斜面實(shí)驗(yàn)，推出正確的結(jié)論.案例2中對(duì)于學(xué)生猜想（4）（物理形狀），教師引導(dǎo)學(xué)生用橡皮泥改變形狀做實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到自己的原有認(rèn)識(shí)是錯(cuò)誤的，最終，引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究F浮與G排的關(guān)系，最終建立新的科學(xué)概念.

233鞏固和強(qiáng)化

生活概念的形成是學(xué)生長(zhǎng)期生活積累的過(guò)程，一旦學(xué)生對(duì)某些物理現(xiàn)象形成錯(cuò)誤的前概念，要想轉(zhuǎn)變是相當(dāng)困難.歷史上亞里士多德提出了一個(gè)錯(cuò)誤觀點(diǎn)“必須有力作用在物體上才運(yùn)動(dòng)，沒(méi)有力作用，物體就停下來(lái)”，這個(gè)錯(cuò)誤一直延續(xù)了2000多年，可見(jiàn)生活概念對(duì)認(rèn)識(shí)的影響是多么巨大，因而教師不但要讓學(xué)生暴露前概念、轉(zhuǎn)化前概念，而且要重視新建立的科學(xué)概念的鞏固和強(qiáng)化.在學(xué)生建立科學(xué)概念后要將新概念與錯(cuò)誤的前概念進(jìn)行比較；科學(xué)概念建立后要將其放在不同的生活情境加以運(yùn)用.如：阿基米德原理學(xué)習(xí)之后，可引導(dǎo)學(xué)生分析氣球上升過(guò)程中浮力變化（ρ空對(duì)浮力影響）、分析潛水艇出海時(shí)浮力變化？（ρ液影響）、潛水艇下潛時(shí)浮力變化（深度影響）、潛水艇露出水面過(guò)程中浮力變化（V排影響）等等，盡管這些情境形式不同，但反映的物理本質(zhì)相同，從不同的角度刺激學(xué)生，使學(xué)生對(duì)科學(xué)概念的認(rèn)識(shí)更全面、更豐富、更生活化，逐步消除前概念的負(fù)面影響.