潜概念对初中物理教学的影响与纠正

物理是一门严谨、科学的自然学科。教育心理学的研究表明:自然科学概念的形成一般可分为日常概念 (即潜概念) 和科学概念两类。日常概念是在日常交往和个人经验积累的过程中形成的, 它不一定正确反映事物和事物的本质。而科学概念是通过系统的研究工作和教学活动得到的, 它能比较确切地反映事物和现象的本质特征。

初中学生在学习新的物理知识之前, 往往从自己狭隘的生活经验出发对一些事物和现象形成了一定的看法和观点, 即学生中的“日常概念”。学生的日常概念又可分为基本正确的概念和错误的概念两类。基本正确的日常概念对学生掌握科学概念有着积极的促进作用, 这就是学习上的一种正迁移现象。而错误的日常概念就会起到消极的阻碍作用, 这就是学习上的一种负迁移现象。

学生错误的日常概念往往是造成教学困难的直接因素之一。为此, 我们要分析其形成的原因, 并采取相应的方法予以纠正。

一、日常生活中一些非科学的习惯语言造成的错误概念

例如, 学生常把烧开水时壶嘴上面出现的“白气”说成是水蒸汽;天平、案秤、磅秤等都说成是称的物体的重量;还有“铁比木头重”、用吸管“吸饮料”等等的错误说法。

纠正这些错误的关键在于, 有指导地让学生进行观察, 以形成正确表象。在此基础上再用物理语言透彻地阐述, 即讲清基本概念的关节点。如在讲“白气”是不是水蒸汽这一问题时, 首先让学生在“白气”形成之前观察正在烧水的壶嘴, 结果什么也看不见。由此分析说明, 水蒸汽是一种无色透明的气体, 是看不见的。接着用小钢勺靠近壶嘴 (在未冒“白气”前) , 让学生观察, 小钢勺上出现了小水珠。由此分析说明水蒸汽液化的条件是当它放出足够的热量, 温度降低到一定程度时才会液化。然后拿去小钢勺, 继续给水加热, 让学生壶嘴, 过一会壶嘴冒“白气”了。进而说明, “白气”只是水蒸汽满足了一定条件后在空气中液化成的许多小水珠。

二、不适当地类比和推理形成的“想当然”

学生对于直接感知不到或不易感知到的事物, 往往通过回忆, 联想到以前某些类似的感知经验以进行比较和推理。如果这种比较和推理是生搬硬套的凑合, 就会形成错误的概念, 即“想当然”。例如, 认为摩擦力就是“阻碍物体运动的力”;投出去的篮球之所以还要向前运动是因为“还有一个向前的力”作用在它上面;运动的物体有惯性, 静止的物体就没有惯性;同一物体浸没在某种液体中越深所受的浮力就越大。等等。

学生出现这种错误, 不仅是他们思维惰性的一种表现, 同时也是缺乏物理研究方法的反映。要克服这样的思维惰性最重要的是要在讲授物理基本知识的同时讲解一些物理研究方法。例如, 摩擦力是不易直接测出的, 但用一弹簧测力计拉着小车作匀速直线运动, 根据小车所受拉力和所受摩擦力是一对平衡力的道理, 就可间接测出小车受到的摩擦力。这是最根本的物理研究方法, 即实验法。如对不同质量、形状的不同物质分别测出其质量和体积后, 发现其质量跟体积的比值是不变的, 从而导致了对物质本质属性的认识, 引入密度这一新的物理量。还有物理作图的方法, 在力学、光学、热学、电学中都有应用, 它可以使学生一目了然地找到一些规律性的东西。

三、在直观教学中产生新的错误认识

直观教学是物理教学的重要手段, 一般又分为实物直观、教具直观和语言直观 (指形象语言) 三种方式。它们都很难全面准确地反映客体的全部特征, 因而常常是一方面形成了正迁移, 在另一方面又造成了负迁移。例如, 我们讲解电流常用水流作比喻, 这一方面对理解电流形成的原因、电流具有方向性和会受到阻碍等能起到促进的作用, 另一方面又往往会导致学生错误地认为电流和水流一样是一部分电荷从导体的一端流到另一端, 并且流得越远越弱。

纠正这种错误, 要求教师对所采用的直观手段的局限性有深刻的了解, 掌握学生容易产生的错误认识, 把它们与客体的不同之处作适当的交代。如指出电流和水流的不同之处。

四、真实的感觉, 错误的理解

人们通过感觉器官一般对外界都产生符合实际情况的感觉, 但对它们的理解和解释并不一定正确。例如, 学生都有“冬天手摸铁比摸木头冷”的感觉, 并由此产生了错误的理解:“因为铁比木头温度低”。学生在骑自行车加速冲坡时感觉到轻松一些, 可少费些力气。于是就认为“动力冲坡”的好处在于可以省力。

“感知材料是理解的依据, 但感知的正确性也依存于理解。”即使是真实的感知, 并不等于正确的理解。而正确的理解和解释, 还须用基本的物理概念和规律进行分析和推理才能做到。

五、错觉引起的错误认识

错觉即对客体不正确的知觉。错觉现象较为普遍, 视觉、听觉、嗅觉等感官均会发生。它往往导致学生错误的认识。

例如, 认为水中的鱼和天上的星星就在所看见的位置;相同质量的铁、棉花相比总感觉铁要重一些;放电影所看到的是连续的动作等。

要纠正这些错误, 实验最能使学生心服口服。

六、不加分析的观察导致因果关系的颠倒

学生往往从直接观察一些表面现象不加分析地解释物理变化, 从而导致一些模糊的甚至因果关系颠倒的说法。

例如, 说什么“因为铁沉于水中, 而木头浮于水面, 所以铁的密度比木头大”;“因为甲比乙的温度升高得快, 所以甲比乙吸收的热量多”;“因为物理膨胀了, 所以它的温度升高了”;“因为电流变大了, 所以电阻变小了”。

纠正这样的错误, 关键是分析清楚现象之间的内在联系或物理变化的因果关系。

七、对个别的非本质现象的感知形成的错误观点

物理现象有反映事物本质特征的现象和非反映本质特征的现象之分。学生总爱从刺激强的非反映事物本质特征的表面现象来认识事物, 这样就容易形成错误的观点。最典型的例子如:要有力作用在一个物体上, 物体才能运动;停止用力, 物体就会停下来;而维持物体的运动就要不断有力作用在物体上。

纠正这种错误的关键在于, 要突出并强调现象之间的本质联系。例如, 可让学生观察和分析:一辆正在运动的小车, 即使停止用力, 也要经过一段时间, 小车才能停下来。进而可以提出问题:在停止用力后, 小车究竟能运行多远呢?通过伽利略著名的理想实验, 并进行严密的逻辑推理, 就可以推翻类似亚里士多德的错误观点。在此还应向学生指出: (1) 在科学上, 一个结论或一种学说即使可以成功地解释一些现象, 有许多事实支持, 一旦发现有一种客观现象它无法解释, 就必须对它进行修改甚至推翻; (2) 提倡学生对日常生活中接触过千百次的事物和现象提出有创建性的新问题。

综上所述, 不难看出, 仅凭直觉感知和经验, 不经过科学抽象的过程而直接得出结论的思维方式是学生形成错误概念的重要原因。因此, 老师在讲解一些物理基本知识的同时就需要介绍一些辩证唯物主义认识论的基本观点。要让学生明确:感觉是认识的基础, 人的认识从感性认识开始, 但又不能只停留在感性认识阶段, 一定要通过比较、分析、抽象、概括, 上升到理性认识。在物理教学中要重视观察、实验, 并同思维相结合, 才能形成正确的概念。