唐紅兵

學(xué)生對(duì)生活周邊的物理現(xiàn)象和過程有豐富的經(jīng)驗(yàn)性認(rèn)識(shí)，這就是有關(guān)物理學(xué)習(xí)的前概念.前概念屬于一種具有個(gè)體性和隱蔽性的認(rèn)知圖式，一般的教學(xué)活動(dòng)，如果僅止于灌輸新的知識(shí)，學(xué)生很少能主動(dòng)認(rèn)識(shí)到自已原有的錯(cuò)誤前概念.長久之后，學(xué)生原本的前概念和物理所學(xué)攪和在一起，導(dǎo)致學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)上的混亂，從而使得學(xué)生無法形成正確的科學(xué)認(rèn)知體系.某些錯(cuò)誤的前概念，嚴(yán)重干擾了學(xué)生正確認(rèn)知的構(gòu)建，阻礙課堂教學(xué)效率的提升.怎樣減弱前概念的負(fù)面影響？筆者以《物體的浮與沉》一課教學(xué)為例談?wù)剬?duì)此問題的思考.

一、創(chuàng)設(shè)生活化實(shí)驗(yàn)情境，喚醒學(xué)生的前概念認(rèn)知

初中物理教學(xué)過程中利用恰當(dāng)手段喚醒學(xué)生塵封記憶中的前概念，并自主從中篩選出錯(cuò)誤的認(rèn)識(shí)，在自我反思中將其界定為主觀錯(cuò)誤，這能有效強(qiáng)化學(xué)生對(duì)物理概念和規(guī)律的理解.此外，由于學(xué)生的大多數(shù)前概念源于對(duì)自然現(xiàn)象和生活經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，教師有意識(shí)地設(shè)計(jì)富有生活化的物理實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行操作、觀察和分析，生動(dòng)的情境能有效激起學(xué)生心理上的共鳴，引起他們的探究欲望和學(xué)習(xí)興趣.

例如在《物理的浮與沉》一課的教學(xué)過程中，筆者有選擇性地準(zhǔn)備了兩塊石頭：

（1）一塊體積較小但密度較大的鵝卵石；（2）一塊為體積較大但密度較小的凝灰?guī)r.

實(shí)驗(yàn)1：筆者手持兩塊石頭，將他們完全浸沒在水槽中，讓學(xué)生猜想松手后會(huì)出現(xiàn)什么情況.學(xué)生結(jié)合以往的生活經(jīng)驗(yàn)推斷：兩塊石頭都會(huì)下沉.

實(shí)驗(yàn)2：筆者繼續(xù)實(shí)驗(yàn)，放開雙手，體積較小的石塊下沉了，而體積較大的石塊上浮了，學(xué)生對(duì)這一現(xiàn)象感覺驚訝.

提出問題1：“如何解釋上述實(shí)驗(yàn)中體積較大的石塊的上浮原因？”

學(xué)生：“由阿基米德原理可知，體積更大的物體在水中排開體積較大，上述實(shí)驗(yàn)中體積大的石塊所受浮力更大，因此上浮.”

借此，學(xué)生形成第一個(gè)認(rèn)知：物體所受浮力大，因此上浮.

實(shí)驗(yàn)3：筆者將兩塊石頭撈出來，讓學(xué)生自己來掂量一下他們的重力.

學(xué)生發(fā)現(xiàn)：學(xué)生比較之后發(fā)現(xiàn)凝灰?guī)r比鵝卵石輕.

繼續(xù)提出問題2：“如何解釋體積更小的鵝卵石發(fā)生下沉？”

學(xué)生：“因?yàn)轾Z卵石的重力更大.”

此時(shí)，學(xué)生形成第二個(gè)認(rèn)知：物體所受重力大，則會(huì)下沉.

這樣一來，這樣學(xué)生潛藏在記憶深處的前概念被實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象徹底激活，完全暴露出來.

繼續(xù)演示實(shí)驗(yàn)4：將體積較大的鋼球和體積較小的木球同時(shí)放入水槽中，結(jié)果體積較大的鋼球下沉了——表明即使浮力大，物體也有可能下沉；將質(zhì)量較小的鋼球和質(zhì)量更大的木球放在天平上，給學(xué)生先入為主的重力對(duì)比，將二者投入水中，質(zhì)量更大的木球上浮了——表明即使重力大，物體也有可能上浮.

兩項(xiàng)結(jié)論對(duì)比，物體的上浮或下沉不能只看重重力或浮力中的某一項(xiàng)，學(xué)生的認(rèn)知沖突正在發(fā)酵，前概念開始動(dòng)搖.

二、安排開放性探究實(shí)驗(yàn)，引起學(xué)生初步形成認(rèn)知

學(xué)生前概念是在學(xué)生對(duì)所見所聞所感中自主構(gòu)建而成.如何引導(dǎo)學(xué)生逐漸形成構(gòu)建認(rèn)知的正確方法呢？如何激起學(xué)生的反思，認(rèn)識(shí)錯(cuò)誤前概念生成的原因？這些問題如果只是依賴教師的說教是不能動(dòng)搖其根基的.

教學(xué)經(jīng)驗(yàn)證明，取材于生活的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)截了當(dāng)?shù)膯栴}啟發(fā)，能夠引領(lǐng)學(xué)生沿著正確思路來思考問題、實(shí)驗(yàn)操作以及協(xié)作溝通，而且富有啟發(fā)性的問題和層層深入的實(shí)驗(yàn)也會(huì)降低認(rèn)識(shí)的難度，有助于提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和探究動(dòng)力，進(jìn)而指引學(xué)生進(jìn)一步糾正錯(cuò)誤的前概念，重構(gòu)認(rèn)知.

例如《物理的浮與沉》的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中，筆者在引導(dǎo)學(xué)生探究不同的物體浸沒水中的運(yùn)動(dòng)情形時(shí)，選擇了具有生活氣息的實(shí)驗(yàn)器材：蘋果、乒乓球、橡皮泥、鐵釘、塑料礦泉水瓶（裝有沙子），學(xué)生對(duì)此類器材會(huì)倍感親切.

在學(xué)生圍繞器材的浮沉場(chǎng)景進(jìn)行思考和猜測(cè)的前提下，筆者給出探究任務(wù).

任務(wù)1：怎樣可使原本漂浮的物體下沉？

任務(wù)2：怎樣可使原本下沉的物體發(fā)生上??？

任務(wù)一經(jīng)給出，學(xué)生開始積極地討論，并在實(shí)驗(yàn)操作中不斷地嘗試，最后得到一一組結(jié)論：在蘋果上釘上足夠的鐵釘，原本漂浮狀態(tài)的蘋果會(huì)下沉；在乒乓球上鉆個(gè)孔，讓水灌進(jìn)去，漂浮狀的乒乓球也會(huì)下沉；將橡皮泥捏成碗的形狀，可使原本下沉的它呈現(xiàn)為漂浮狀態(tài)；將塑料瓶中的沙子減小到一定程度，原本下沉的瓶子也會(huì)上浮等等.筆者讓學(xué)生對(duì)自己的方法進(jìn)行展示交流后，啟發(fā)學(xué)生思考浮沉條件的本質(zhì)因素.學(xué)生得出結(jié)論：浮沉現(xiàn)象的發(fā)生應(yīng)該由重力和浮力一起決定.

筆者又將一套課前準(zhǔn)備好的實(shí)驗(yàn)器材呈現(xiàn)給學(xué)生：懸浮在鹽水中的雞蛋，藉此讓學(xué)生認(rèn)識(shí)懸浮狀態(tài)，并讓學(xué)生對(duì)其進(jìn)行受力分析，總結(jié)懸浮條件：重力和浮力的二力平衡；進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生分析如果兩個(gè)力不平衡會(huì)分別發(fā)生什么情形，學(xué)生很快得出結(jié)論：如果重力大于浮力，物體會(huì)發(fā)生下沉，如果重力小于浮力，則物體發(fā)生上浮；討論到此還沒有結(jié)束，筆者繼續(xù)提問：上浮最終情形會(huì)是什么狀態(tài)呢？那個(gè)狀態(tài)下受力又有何特點(diǎn)？學(xué)生討論并回答：上浮到水面為漂浮狀態(tài)，因?yàn)橛胁糠致冻鏊?，則導(dǎo)致其排水量減少，浮力減小到與重力實(shí)現(xiàn)二力平衡，這一點(diǎn)與懸浮狀態(tài)相似.

上述過程中，學(xué)生因?yàn)閭€(gè)體思考角度的差異，會(huì)從不同角度來完成實(shí)驗(yàn)操作.筆者將他們的思路進(jìn)行匯總后發(fā)現(xiàn)，他們要么調(diào)整物體所受浮力，要么在調(diào)整物體的重力.筆者讓學(xué)生將自我思路進(jìn)行展示的過程，其實(shí)也正是將兩種方法顯性化對(duì)比呈現(xiàn)給學(xué)生，讓學(xué)生自我反思前概念構(gòu)建的片面性，從而形成浮沉條件正確認(rèn)識(shí)的本質(zhì)——完整的受力分析.

綜上所述，本節(jié)課的教學(xué)中，筆者從學(xué)生的前概念認(rèn)知特點(diǎn)出發(fā)，先依托生活化的實(shí)驗(yàn)情境，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)浮沉現(xiàn)象的影響因素；再通過開放式的實(shí)驗(yàn)探究，引導(dǎo)學(xué)生定性確定浮沉現(xiàn)象的受力特點(diǎn)并形成猜想；最后引導(dǎo)學(xué)生通過定量實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證猜想，讓學(xué)生按照他們習(xí)慣的思路來糾正前概念的錯(cuò)誤，形成新的認(rèn)知.