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我们在教学中经常遇到这样的问题:精心准备的一节课并没有达到预定的效果;教师在教学中反复强调的内容,学生常常在课后作业和考试中出错.不少教师因此抱怨“学生太笨了!讲这么清楚居然还是不明白”.是学生笨还是我们不了解他们的想法?教师讲清楚了是否学生就会真正理解?学生学习物理的过程是怎样的?一位哲学家说过:“人脑不是一个要被填满的容器,而是一个要被点燃的火把”. 学生在学习新的物理内容之前头脑中并不是一张白纸,而是存在自己对有关物理现象或问题的想法,并伴随着一定的思维方式,我们把这些原有的认知结构和认知模式统称为前认知,前认知对于学生学习物理起着重要作用.作为物理教师在教学生学习新知识之前,必须考虑到前认识对学生学习新知识的影响,否则将事半功倍.下面谈谈前认识对物理教学的影响.
1 对导入新课的影响
良好的开端乃是成功的一半,新颖别致的导语必然会先声夺人,对学生产生强烈的吸引力,使学生欲罢不能、不能不听,整个教学气氛立即活跃起来,教学也就容易进入最佳境界.课若一开始就没有上好,学生就会感到意兴索然,下面的课就难以进行.
下面我们分析某位老师上的“光的传播”一节课的教学片断.
教师设计:演示实验前:“同学们,你知道光在空气中是如何传播的吗?下面老师做一个实验,大家一起来看看,就知道了.”
开始上课时老师问学生:“同学们,你们知道光在空气中是如何传播的吗?”学生立刻回答:“沿直线传播.”教师一愣,马上笑笑,自嘲地说:“看来大家都已经清楚了,那我就不用讲了吧.”学生一起笑起来.
这个环节让听课的教师也忍俊不禁.学生对光的直线传播的确是已经有所了解,回答得也没错,可是教师的课堂教学却因此不能顺利进行.这种情况在课堂教学中也时有发生,这样自嘲后,老师接着说:“还是看看老师的这个实验现象吧!”再按自己原来的程序进行.只所以出现这种尴尬局面,是因为这位老师没有考虑到学生对“光的传播”的前认识.经调查研究表明,对光的直线传播的认识:大约30%的学生认为光在任何情况下都沿直线传播;有近半数的学生知道或观察过光线发生偏折的现象,认为光从空气射入水中时,不沿直线传播.根据学生对光的传播的前认识,教师备课时就能预测到学生的回答:光是沿直线传播的.根据学生的回答教师可以这样做:教师说:“不错嘛,这么多同学都知道.那么,李丽同学,你来说说看,你在哪里了解到这些知识的?用什么办法来证实你的观点呢?”这样可以让学生讲出他自己的一些学习经历,拉近教师与学生间的距离,再引导学生用实验来验证结论.
2 对概念教学的影响
物理概念是反映物理现象和物理过程本质属性的一种思维方式,是物理事实的抽象,他是在大量的观察实验的基础上,运用逻辑思维方法,把一些事物本质的共同特征征集起来加以概括而形成的.形成正确的物理概念是学好物理学的关键所在.如果不能形成正确的概念,不仅会影响到学生对物理规律的理解、掌握,而且还会直接影响到整个物理学科的学习质量.学生生活在丰富多彩的物理世界中,在正式学习物理概念之前,就已经形成了一些概念的前认识和积累了一些经验,这些前认识和经验是自然而然地形成的,是缺乏引导的,有些生活经验虽然比较正确,但往往带有一定的表面性和片面性,有时还会根据表面现象形成某些错误概念,这些错误的前认识对学生正确地理解物理概念往往起着严重的干扰作用.例如:在物理惯性问题的认识上,学生总认为运动得快的物体惯性大,运动慢的物体惯性小;在运动和力的关系上,学生常常会认为力是维持物体运动的原因,物体受力才能运动,不受力的物体根本不可能运动;对于摩擦力,则认为摩擦力的方向总是与物体运动的方向相反,摩擦力总是阻碍物体运动;重的物体比轻的物体下落快;上浮的物体比下沉的物体所受的浮力大等等.
经调查研究表明,学生对于惯性概念的理解是经验性的,与物理学中的概念有很大的差别.比如,76%的学生认为物体的速度越大,惯性越大;有近44%的学生认为静止的物体没有惯性;或者认为物体有力的作用时没有惯性(36%);或者体积越大,惯性越大(36%).
学生所理解的“力”与物理学中的“力”有一定的差别.从他们所举的例子看,一些学生提到风力、电力、阻力等,说明学生所理解的“力”,不完全是物理上的力.从学生对概念的描述也可以看出,大部分学生并不能将“力”与“物体對物体的作用”联系起来,很多学生往往把力看作一个过程、一种变化、一个物理量,更多的学生用生活化的“劲”或“力气”来定义.
此外,他们还将力的概念与惯性、能量等概念相混淆.认为质量大的物体施加的力大;速度大的物体施加力大;主动的物体施加力大.学生能够将力和变化联系起来,用力的效果来说明是否受到了力.但是,学生不能正确理解力的作用是相互的.
针对这种前认识造成的思维障碍,教师在物理教学中注意联系日常生活的实际,努力提高课堂中演示实验的直观性、可见性,透过现象去揭示事物的“理”,积极带领学生设计一些更形象生动的课外物理实验,并教会学生对物理现象、物理实验的观察和分析,让学生在具有充分感性材料的基础上更具体、更深刻理解物理概念.
3 对规律教学的影响
物理规律反映物理现象及过程中各种因素之间的内在联系,它是人们通过观察、实验来考察现象,运用科学方法进行思维加工甚至创造性构想,使用科学概念进行表征的结果.物理规律是物理学科知识的核心,是物理知识结构的骨架, 物理规律的教学是物理知识教学最重要的内容之一.如果没有物理规律,人们就无法认识物理事物的本质及内部联系,就无法去改造物理世界.事实上,正是通过物理规律的学习,人们才逐渐深入、广泛地认识物理世界的.
由于学生在日常生活中已经积累了不少与物理有关的感性经验即前认识,其中一些前认识是错误的或片面的,就必然干扰正确概念、规律的形成.例如,有的学生认为浸在液体中的物体所受的浮力随着深度的增加而增大,理由是由于液体内部的压强是随着深度的增加而增大的.再如,有些学生由于在数学知识学习中形成的前认识,对于反映物理规律的公式及其变换,往往从纯数学的度角加以理解,忽视了它的物理意义,导致一些错误结论.例如由欧姆定律 I=U/R 可知 , 电流与导体两端电压成正比,与导体的电阻成反比. 有些同学由 R=U/I ,推断电阻与导体两端电压成正比,与导体中的电流成反比.导致错误判断.
教师要认真研究学生学习该部分物理内容的前认识,熟悉学生容易在哪些问题上形成错误观念,以便有的放矢,排除干扰.例如一位教师在讲“电功”这节课时,教师设计通过学生实验得到电功的计算公式.在学生实验前,教师让学生做猜想,“你认为电功的大小可能跟哪些因素有关?”并将学生的回答一一写在黑板上:“电流、电阻、电压、通电时间”等,为了将因素中的“电阻”去掉,教师说:“因为电阻等于电压除以电流,所以电阻对电功的影响可以归结为电流与电压的影响.”然后在黑板上的“电阻”两字上打了一个叉.可是一位学生立即站起来说:“为什么去掉的是电阻,照这么说,电流等于电压除以电阻,电流也可以去掉啊?”教师无法解释,处于尴尬局面,使教学难以顺利进行.在目前初中课堂上,经常有让学生猜想的环节,以这种方式让学生了解物理规律的形成过程.但在这节课上,我认为主要原因是教师对学生的前认识认识不够.另外,在课堂运用“猜想”环节中,教师应明白,学生是要提出意想不到的问题的,并不是所有学生提出的可能原因都要在当堂课上一一通过理论或实验排除或验证的.那么这节课怎样做才合适呢?经过与其他老师的研讨,我们认为,要么舍弃“猜想”环节,直接引出:“实验研究发现,电功的大小与电流、电压和通电时间有关,下面我们就通过实验来探究一下,到底电功的大小与电流、电压和通电时间有什么关系.”要么在学生猜想后,对学生的各种猜想不做分析,直接和上面一样引出,将问题明确留给学生,让学生带着疑问思索学习.
在学习物理规律时,要充分发挥前认识的积极作用,注意知识、方法的正迁移,培养思维的灵活性,不拘泥于某些原有的思维方式、方法,建立灵活多样的思维模式,克服前认识的消极影响,培养发散思维能力.
4 对习题教学的影响
物理习题教学是中学物理教学的重要环节之一,它是巩固与灵活运用所学物理知识解决实际问题、培养学生的迁移能力的一种主要形式.习题教学不但有助于学生加深对物理知识的理解与深化,提高学生解题技巧及分析问题和解决问题的能力,同时也能够培养学生创新思维的深刻性、发散性、灵活性、批判性、独创性、全面性、敏捷性等思维品质.在习题教学中教师要考虑到前认识对学生思维造成的影响,充分发挥前认识的积极因素,克服其不利因素干扰.
例1 一块冰浮于水面(如图1),试分析,当这块冰全部熔化成水时,水对容器底部的压强与冰熔化前有何变化?
大部分学生认为:冰熔化成水,容器内的水增多,水位升高,故水对容器底部的压强增大.(一些学生可能会赞同上述结论,教师可让学生参与讨论,然后按下个程序进行教学)
引出矛盾:
假设上述的结论是正确的,即冰熔化成水,水对容器底部的压强增大.如果我们用压强的定义公式p=F/S来分析(F-水对容器底部的压力,S-容器底部的受力面积),可以将原假设演绎为:冰熔化成水时,水对容器底部的压力增大.由于压力的大小在数量上等于容器内冰和水的总重力,由此我们推出:冰熔化成水的那部分质量比原冰块的质量要大这一荒唐结论.
分析 从表面上看,冰熔化成水,容器的水确实增多,但冰熔化前,冰还要排开一部分水的体积,实际上冰块浮在水面上,F浮=G冰,冰全部熔化成水G冰=G水,因此F浮=G水,ρ水
1 对导入新课的影响
良好的开端乃是成功的一半,新颖别致的导语必然会先声夺人,对学生产生强烈的吸引力,使学生欲罢不能、不能不听,整个教学气氛立即活跃起来,教学也就容易进入最佳境界.课若一开始就没有上好,学生就会感到意兴索然,下面的课就难以进行.
下面我们分析某位老师上的“光的传播”一节课的教学片断.
教师设计:演示实验前:“同学们,你知道光在空气中是如何传播的吗?下面老师做一个实验,大家一起来看看,就知道了.”
开始上课时老师问学生:“同学们,你们知道光在空气中是如何传播的吗?”学生立刻回答:“沿直线传播.”教师一愣,马上笑笑,自嘲地说:“看来大家都已经清楚了,那我就不用讲了吧.”学生一起笑起来.
这个环节让听课的教师也忍俊不禁.学生对光的直线传播的确是已经有所了解,回答得也没错,可是教师的课堂教学却因此不能顺利进行.这种情况在课堂教学中也时有发生,这样自嘲后,老师接着说:“还是看看老师的这个实验现象吧!”再按自己原来的程序进行.只所以出现这种尴尬局面,是因为这位老师没有考虑到学生对“光的传播”的前认识.经调查研究表明,对光的直线传播的认识:大约30%的学生认为光在任何情况下都沿直线传播;有近半数的学生知道或观察过光线发生偏折的现象,认为光从空气射入水中时,不沿直线传播.根据学生对光的传播的前认识,教师备课时就能预测到学生的回答:光是沿直线传播的.根据学生的回答教师可以这样做:教师说:“不错嘛,这么多同学都知道.那么,李丽同学,你来说说看,你在哪里了解到这些知识的?用什么办法来证实你的观点呢?”这样可以让学生讲出他自己的一些学习经历,拉近教师与学生间的距离,再引导学生用实验来验证结论.
2 对概念教学的影响
物理概念是反映物理现象和物理过程本质属性的一种思维方式,是物理事实的抽象,他是在大量的观察实验的基础上,运用逻辑思维方法,把一些事物本质的共同特征征集起来加以概括而形成的.形成正确的物理概念是学好物理学的关键所在.如果不能形成正确的概念,不仅会影响到学生对物理规律的理解、掌握,而且还会直接影响到整个物理学科的学习质量.学生生活在丰富多彩的物理世界中,在正式学习物理概念之前,就已经形成了一些概念的前认识和积累了一些经验,这些前认识和经验是自然而然地形成的,是缺乏引导的,有些生活经验虽然比较正确,但往往带有一定的表面性和片面性,有时还会根据表面现象形成某些错误概念,这些错误的前认识对学生正确地理解物理概念往往起着严重的干扰作用.例如:在物理惯性问题的认识上,学生总认为运动得快的物体惯性大,运动慢的物体惯性小;在运动和力的关系上,学生常常会认为力是维持物体运动的原因,物体受力才能运动,不受力的物体根本不可能运动;对于摩擦力,则认为摩擦力的方向总是与物体运动的方向相反,摩擦力总是阻碍物体运动;重的物体比轻的物体下落快;上浮的物体比下沉的物体所受的浮力大等等.
经调查研究表明,学生对于惯性概念的理解是经验性的,与物理学中的概念有很大的差别.比如,76%的学生认为物体的速度越大,惯性越大;有近44%的学生认为静止的物体没有惯性;或者认为物体有力的作用时没有惯性(36%);或者体积越大,惯性越大(36%).
学生所理解的“力”与物理学中的“力”有一定的差别.从他们所举的例子看,一些学生提到风力、电力、阻力等,说明学生所理解的“力”,不完全是物理上的力.从学生对概念的描述也可以看出,大部分学生并不能将“力”与“物体對物体的作用”联系起来,很多学生往往把力看作一个过程、一种变化、一个物理量,更多的学生用生活化的“劲”或“力气”来定义.
此外,他们还将力的概念与惯性、能量等概念相混淆.认为质量大的物体施加的力大;速度大的物体施加力大;主动的物体施加力大.学生能够将力和变化联系起来,用力的效果来说明是否受到了力.但是,学生不能正确理解力的作用是相互的.
针对这种前认识造成的思维障碍,教师在物理教学中注意联系日常生活的实际,努力提高课堂中演示实验的直观性、可见性,透过现象去揭示事物的“理”,积极带领学生设计一些更形象生动的课外物理实验,并教会学生对物理现象、物理实验的观察和分析,让学生在具有充分感性材料的基础上更具体、更深刻理解物理概念.
3 对规律教学的影响
物理规律反映物理现象及过程中各种因素之间的内在联系,它是人们通过观察、实验来考察现象,运用科学方法进行思维加工甚至创造性构想,使用科学概念进行表征的结果.物理规律是物理学科知识的核心,是物理知识结构的骨架, 物理规律的教学是物理知识教学最重要的内容之一.如果没有物理规律,人们就无法认识物理事物的本质及内部联系,就无法去改造物理世界.事实上,正是通过物理规律的学习,人们才逐渐深入、广泛地认识物理世界的.
由于学生在日常生活中已经积累了不少与物理有关的感性经验即前认识,其中一些前认识是错误的或片面的,就必然干扰正确概念、规律的形成.例如,有的学生认为浸在液体中的物体所受的浮力随着深度的增加而增大,理由是由于液体内部的压强是随着深度的增加而增大的.再如,有些学生由于在数学知识学习中形成的前认识,对于反映物理规律的公式及其变换,往往从纯数学的度角加以理解,忽视了它的物理意义,导致一些错误结论.例如由欧姆定律 I=U/R 可知 , 电流与导体两端电压成正比,与导体的电阻成反比. 有些同学由 R=U/I ,推断电阻与导体两端电压成正比,与导体中的电流成反比.导致错误判断.
教师要认真研究学生学习该部分物理内容的前认识,熟悉学生容易在哪些问题上形成错误观念,以便有的放矢,排除干扰.例如一位教师在讲“电功”这节课时,教师设计通过学生实验得到电功的计算公式.在学生实验前,教师让学生做猜想,“你认为电功的大小可能跟哪些因素有关?”并将学生的回答一一写在黑板上:“电流、电阻、电压、通电时间”等,为了将因素中的“电阻”去掉,教师说:“因为电阻等于电压除以电流,所以电阻对电功的影响可以归结为电流与电压的影响.”然后在黑板上的“电阻”两字上打了一个叉.可是一位学生立即站起来说:“为什么去掉的是电阻,照这么说,电流等于电压除以电阻,电流也可以去掉啊?”教师无法解释,处于尴尬局面,使教学难以顺利进行.在目前初中课堂上,经常有让学生猜想的环节,以这种方式让学生了解物理规律的形成过程.但在这节课上,我认为主要原因是教师对学生的前认识认识不够.另外,在课堂运用“猜想”环节中,教师应明白,学生是要提出意想不到的问题的,并不是所有学生提出的可能原因都要在当堂课上一一通过理论或实验排除或验证的.那么这节课怎样做才合适呢?经过与其他老师的研讨,我们认为,要么舍弃“猜想”环节,直接引出:“实验研究发现,电功的大小与电流、电压和通电时间有关,下面我们就通过实验来探究一下,到底电功的大小与电流、电压和通电时间有什么关系.”要么在学生猜想后,对学生的各种猜想不做分析,直接和上面一样引出,将问题明确留给学生,让学生带着疑问思索学习.
在学习物理规律时,要充分发挥前认识的积极作用,注意知识、方法的正迁移,培养思维的灵活性,不拘泥于某些原有的思维方式、方法,建立灵活多样的思维模式,克服前认识的消极影响,培养发散思维能力.
4 对习题教学的影响
物理习题教学是中学物理教学的重要环节之一,它是巩固与灵活运用所学物理知识解决实际问题、培养学生的迁移能力的一种主要形式.习题教学不但有助于学生加深对物理知识的理解与深化,提高学生解题技巧及分析问题和解决问题的能力,同时也能够培养学生创新思维的深刻性、发散性、灵活性、批判性、独创性、全面性、敏捷性等思维品质.在习题教学中教师要考虑到前认识对学生思维造成的影响,充分发挥前认识的积极因素,克服其不利因素干扰.
例1 一块冰浮于水面(如图1),试分析,当这块冰全部熔化成水时,水对容器底部的压强与冰熔化前有何变化?
大部分学生认为:冰熔化成水,容器内的水增多,水位升高,故水对容器底部的压强增大.(一些学生可能会赞同上述结论,教师可让学生参与讨论,然后按下个程序进行教学)
引出矛盾:
假设上述的结论是正确的,即冰熔化成水,水对容器底部的压强增大.如果我们用压强的定义公式p=F/S来分析(F-水对容器底部的压力,S-容器底部的受力面积),可以将原假设演绎为:冰熔化成水时,水对容器底部的压力增大.由于压力的大小在数量上等于容器内冰和水的总重力,由此我们推出:冰熔化成水的那部分质量比原冰块的质量要大这一荒唐结论.
分析 从表面上看,冰熔化成水,容器的水确实增多,但冰熔化前,冰还要排开一部分水的体积,实际上冰块浮在水面上,F浮=G冰,冰全部熔化成水G冰=G水,因此F浮=G水,ρ水