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论文

附件1

闽江学院

本科毕业论文（设计）

题目物理学中“前概念”教学的研究

学生姓名王静

学号120081001133

系别物理学与电子信息工程系

年级2011级

专业物理学

指导教师陈胜钰

职称副教授

完成日期2015.5.15

附件2

闽江学院毕业论文（设计）诚信声明书

本人郑重声明：

兹提交的毕业论文（设计）《物理学中“前概念”教学的研究》，是本人在指导老师陈胜钰的指导下独立研究、撰写的成果；论文（设计）未剽窃、抄袭他人的学术观点、思想和成果，未篡改研究数据，论文（设计）中所引用的文字、研究成果均已在论文（设计）中以明确的方式标明；在毕业论文（设计）工作过程中，本人恪守学术规范，遵守学校有关规定，依法享有和承担由此论文（设计）产生的权利和责任。

声明人（签名）：

王静

2015年5月30日

摘要

接受正式的物理科学概念教育前，学生已经能够自主组建自己的知识结构去认识周围的世界。

在他们的知识结构中，有的正确反映了客观事物的发展规律，有的观点不相同于科学概念，我们把不相同于科学概念的认知称为前概念。

而在教学过程中改变学生错误的物理概念成为了概念教学的重中之重。

教师在教学过程中要让学生形成正确的物理概念，首先要抱有肯定的态度去看待学生头脑中存在的前概念，在教学之前具体了解学生对新知识的看法，然后再结合相关知识创设教学情境实现概念转变的教学策略。

本文阐述前概念研究的发展，选题依据和研究意义。

在建构主义学习理论和概念转变理论的指导下，分析了前概念的内容、对教学的影响因素；通过前概念在物理教学中的案例寻找适宜的教学策略，提出合理的措施、合理教学方法，从而提高教学效率。

关键词：

物理学，前概念，教学方法，教学案例

Abstract

Beforereceivingformaleducationconceptsofphysicalscience,studentshavebeenabletosetuptheirownindependentknowledgestructuretounderstandtheworldaroundthem.Intheirknowledgestructure,somecorrectlyreflectedthelawofdevelopmentofobjectivethings,someviewisnotthesameasscientificconcepts,wearenotidenticaltotheconceptofcognitivesciencecalledpreconception.Thechangestudents'errorsintheprocessofteachingphysicsconceptsbecomeatoppriorityoftheconceptofteaching.Teachersintheteachingprocesstoenablestudentstoformacorrectphysicalconcepts,wemustfirsthaveapositiveattitudetolookatbeforetheconceptexistedinthemindsofstudents,specificunderstandingofstudents'perceptionsofnewknowledgebeforeteaching,andthencombinetheknowledgeofcreatingteachingsituationalachieveconceptualchangeteachingstrategies.

Thispaperdescribesthedevelopmentoftheconceptbeforethestudy,andresearchtopicsbasedonmeaning.Intheconstructivistlearningtheoryandconceptualchangetheoryofguidance,itanalyzesthecontentsofthepreviousconcept,factorsinfluencingteaching;thenotionofastorybyformerphysicsteachinginfindingappropriateteachingstrategiesreasonablemeasures,reasonableteachingmethods,improveteachingefficiency.

Keywords:

physicspreconceptionsteachingmethodsteachingcases

目录

摘要...................................................1

Abstract...............................................2

目录...................................................3

第一章、绪论...........................................4

1.1前概念研究的由来与意义.......................................4

1.2国内外研究现状...............................................6

第二章、物理概念教学的理论基础.........................7

2.1建构主义教育理论.............................................7

2.2概念转变理论.................................................8

第三章、前概念概述.....................................9

3.1前概念的定义.................................................9

3.2物理前概念的特点.............................................10

3.3错误物理前概念的成因.........................................11

3.4概念转变的策略...............................................12

第四章、物理学中前概念教学的案例分析...................13

4.1初中物理声音的产生与传播知识点前概念分析.....................13

4.2初中物理光的折射知识点前概念分析.............................14

4.3初中物理牛顿第一定律知识点前概念分析.........................15

4.4初中物理摩擦力知识点前概念分析...............................17

4.5初中物理杠杆的平衡知识点前概念分析...........................19

第五章、总结...........................................20

5.1研究结论.....................................................20

5.2物理前概念研究中存在的问题..................................20

5.3未来研究方向与希冀...........................................21

参考文献...............................................22

致谢...................................................24

第一章绪论

1.1前概念研究的由来与意义

每个人获得的知识，都有一个过程。

而在研究“知识获得的方法”时，大家都会首选婴幼儿知识获得过程作为研究的对象。

原因很简单：

童言无忌。

就是婴幼儿在对外在的反应都是非常自然的，与主题无关的复杂影响是非常少的。

当人拥有记忆开始，就会用自己的理解方式来看待社会和周围的现象，得出自认为正确的结论。

而知识的获得也不是凭空捏造的，这就追根到一个本质的问题：

最初的知识是怎么来的？

关于人类知识的起源，至今为止还在争论不断，将可能一直持续下去。

我们把对知识的起源的争论作为研究的根据，即我们可以运用已有的研究成果帮助我们研究前概念。

物理前概念是学生上初中之前就形成的概念，虽然他们现在头脑中的知识体系还没有那么复杂，但已经积累了前概念。

这时研究物理教学中的前概念就不需要最早的前概念了。

基于以前的知识和经验，会对物理教学产生一定的影响：

（1）有利影响，知识不可能凭空捏造，其形成有一定的条件：

（a）对新知识的认识之前已有的知识和经验，即“前概念”的存在；（b）学生在学习新知识之前已有的知识经验；（c）学生从教师和课本的教学中获得的知识和经验。

前概念是学习新知识的基础，有引导作用，在学习新知识的时候，没有基础的人是很困难的，如：

不认字的人要阅读是很困难的，无基础知识的积累是无法学习进一步文化的，无初等知识的积累是无法学习更高一级文化的，无高中知识的积累是无法学习高中文化的，这是每个人都清楚的道理。

知识不可能凭空捏造，已积累的知识和新的知识的同化才能形成知识。

将前概念有利的一面作为学习新知识的起点和台阶，积极地、正确地、有效地利用前概念进行新知识的学习，这对教学实践有着重大的意义。

（2）不利影响，人在做某一件事的时候都是凭着已有的知识和经验去做，但在人的大脑中已有的知识和经验不一定是正确的，不能无目的取用这些知识和经验。

在历史上就有许多错误的前概念，如：

现在初中生都知道的错误前概念：

亚里士多德认为有外力的作用才有速度，要维持物体的运动速度就需要外力。

又如：

赫兹在对阴极射线的研究中不见任何偏转，他就错误地认为：

阴极射线是不带电的。

又如：

爱因斯坦认为量子力学的研究方法是错误的，因此他和波尔争论了50年，然而量子力学在现在被广泛的使用，并得出了许多的正确的结论。

历史上伟大的物理学家都有错误的前概念，更何况学生！

我们在学习新知识的时候应该去其糟粕，取其精华，纠正错误的前概念，建立正确的科学的前概念知识。

虽然前概念的研究和应用不能在根本上改变应试教育模式，但可以有效地利用前概念中的积极因素，指导物理教学，从细微处改变教学，影响教学，有利于学习成果的巩固，有利于创造新人才的培养。

1.2国内外研究现状

教育家和教育心理学家研究“知识的起源”，“知识获得的方法”等问题就是为了实现“更好的授人以知识”这一共同目标。

在研究的过程中必然会遇到“学习知识之前已有的知识和概念，即：

前概念”这一问题。

所以“前概念问题”的研究成为一些教育家和教育心理学家的首要关注点。

皮亚杰观察在儿童的科学概念形成过程中有两种不同的概念产生：

自发概念和非自发概念。

自发概念即我们所说的童言无忌，其显著特征是无社会性，即儿童语言不需要社会性的链接。

如“我要拉屎”，小学生会考虑到周围的情况改成“我要上厕所”，而成年人会改成“我要上洗手间”或者“我方便一下”。

如此可得自发概念和非自发概念的区别是人会在适应坏境的时候会在语言和概念上发生改变。

科学界对前概念的研究历史悠久，逐渐形成了许多科学的系统的理论：

建构主义理论、元知识理论、归谬法理论、模型法理论和思想实验方法等。

我国在有关前概念的初步研究的方面较晚，然而在改革开放后有了迅速的发展。

各大院校的师范教育专业的老师、学生和研究生大多都以前概念为研究课题，近年来产生了许多优秀的研究成果和有价值的结论，这些都是本文可以借鉴的资料。

但国内外研究中存在的问题，

（1）大多数的研究老生重谈，没有新颖性，挥霍了许多人力和物力得出相同的结论；

（2）缺乏实际应用；注重理论，没有实践于教学当中，且理论与实践无法衔接。

通过分析可得，研究不能脱离实际，学生、坏境都各有不同，前概念研究要在理论指导下灵活的具体的应用。

本论文在分析已有的研究成果基础上，针对福建省漳州市初高中物理课程部分章节中的前概念进行分析与提出对策，通过课堂的运用将理论与实践将有机的结合起来。

第二章物理概念教学的理论基础

2.1建构主义教育理论

在教学实践过程中要有教学理论作为依据，在研究儿童的认知结构的过程中发现了建构主义理论。

认知主义是建构主义发展的基础。

最早的建构主义思想出现在瑞士心理学家皮亚杰和美国心理学家布鲁纳思想中，20世纪晚期，维果茨基的思想在美国传播并得到认可和发展，建构主义思想在当时掀起了一股文化知识的浪潮。

建构主义是当代教育理论的基石。

建构主义，就是学生自己组建并形成新的知识结构的过程。

建构主义认为，知识就是对各种事实和现象的阐述，不是问题解决的本质，它取决于特定情境下的学习历程。

在教学过程中要了解并肯定学生已有的知识经验，这些知识经验是前提，新知识的形成就是对旧知识的同化和再组建，引导学生从原有的知识经验中“扩展”出新的知识经验，即在新旧知识之间搭建桥梁，使新知识能更容易掌握。

建构主义理论属于探索式的理论，学生在建构自己的知识的过程就是对旧知识的“同化”和“重构”。

同化就是新知识可以根据已有的知识来理解，而重构就是在理解新知识的时候，已有的知识经验无法发挥作用，这时就必须建立新的认知结构。

建构主义在教学过程中要充分发挥学生的主观能动性，创设各种实际情景进行教学，认知规律在建构主义学习理论中得到了较为充分的运用，阐述了学习的过程，意义建构的过程，概念形成的过程，这就使得建构主义理论成为教学理论中被广泛使用的一种理论。

2.2概念转变理论

（一）概念转变的方式、途径

泰森等研究者在别人的研究成果的基础上，将概念转变分为两种模式：

充实和重建。

“充实”也是最普遍的一种概念转变类型。

就是在原有的概念结构中概念的同化和扩展；另一个就是重建，“重建”就是对结构的创新。

其中以皮亚杰对儿童的认知结构过程中的描述为最典型的例子。

连续途径和不连续途径是杜伊特主张的两种概念途径，他的中心思想是建构主义。

连续途径的概念转变就是对已有的概念结构重新理解或者与原有的概念同化，但是连续途径不是对原有的概念结构重建。

不连续途径最重要的是原有的概念结构与新的概念结构完全不一致，而且认知冲突策略在不连续途径中起关键作用。

引起认知冲突是鼓励学生概念转变的条件。

（二）概念转变条件

1、对当前概念的不满。

在学生认为某个概念没有了作用，他就会去改变这个概念。

2、新概念的可理解性。

学生要明白新概念的真正意义，不只是表面上的，而是整体的全面的理解。

3、新概念的合理性。

学生要清楚新概念是有理的，即认为新概念是真实存在的。

4、新概念的有效性。

学生在清楚新概念是合理的基础上，要知道新概念还具有启发意义，能够用来解决某些问题。

若满足以上四个概念转变的条件，学生错误的概念就能改变过来，变为正确的科学的概念。

有上述可知，概念转变就是学生对原有的概念的重新组建过程。

所以概念转变教学在教学过程中也是不能忽略的一部分。

因此，教师在教学过程中，需要充分了解并肯定学生原有的知识和经验，以及所持有的错误概念，并利用学生已有的概念设计多种教学情境，作为引起学生进行概念转变的契机。

在实际教学过程中，学生已经理解和清楚了物理概念，但是一些错误的概念还是深存于部分学生的脑海中，这时就需要利用特定的教学情境来转变学生的错误概念。

第三章前概念概述

3.1前概念的定义

之前本文已经给前概念下了一个非常浅显的定义，即：

已学到的知识和已有的生活经验。

在对前概念的定义上，学术界大多数人认可的普遍观点是：

狭义的概念和广义的概念。

狭义前概念指在无专门的科学概念教育之前，日常生活中形成的观念和经验的这些概念；广义前概念指在获得新知识之前所具有的全部的概念和知识。

知识都是逐渐累积的，循序渐进的，有一个从模糊到清晰，从定性到定量的过程。

小学学习一些有关物理的生活常识，初中、高中、大学学习的物理不可避免有所重复，但这种重复是必须的，这样才能逐渐掌握更复杂的知识。

但我们不能在大学学习物理时，不以初高中物理做基础，应该利用在科学概念教育中获得的知识和概念与非正式获得的知识和概念。

然而在教学过程中不可能把前概念区分得那么细致，所以我们就笼统的把学习新知识前的已有的概念和知识称为“前概念”。

3.2物理前概念的特点

（一）广泛性

1、内容的广泛性，学生在未接受系统的物理教育之前，就已经感受过日常生活中千变外化的物理现象，因而，学生在电、能量等现象上都会产生前概念。

2、不同层次的学生在一些物理概念上具有相同的物理前概念，即普遍性，当然在相同的物理问题中也会产生不同的前概念。

3、地域的广泛性，一些研究发现，在一些物理概念上，相同地域的不同年龄的学生对一些物理前概念没有多大差异，甚至于不同文化背景的国家。

（二）自发性

学生在无专门的科学概念教育下，他们脑中前概念的形成都是自发的，都是用自己的理解方式去理解这个世界的物理现象，即使是错误的。

尤其在生活中感受最多，如：

冬天呼吸时会有雾气形成，而其他季节没有；我们天天见到的光等。

而自发性的感性认识和科学的概念是存在差异的。

（三）顽固性

前概念是已学的知识和生活中已有的经验形成的，是人们先入为主，又切身体会的东西，并深信不疑，在脑中根深蒂固。

但这些前概念有些是错误的，即使在教学过程中教师已讲解了正确的概念，但这些错误的概念仍然存在于脑中深处，在做题时时常表现出来，这有碍于正确的概念的形成。

（四）层次性

每个学生都是用自己原有的知识和经验来理解事物的，因此每个学生看到的事物都不同。

在相同的物理问题，不同层次的同龄阶段或不同龄阶段的学生会形成不同的概念。

（五）特异性

在教学中，教师经常会发现对于同一个物理问题，不同的学生的解释是不一样的，这是因为不同的学生会用不同的方式来构建自己的思维体系。

而这种体系的形成是源于每个人的生活坏境、活动范围等不同，对相同的事物的感受也不完全相同。

这也会影响他们对事物的察看，同时也制约着对事物现象的理解。

3.3错误前概念的成因

（1）日常生活经验

我们的生活当中存在着各型各色的物理现象，会自发的获得有关物理的感性认识，这也是科学概念中的一部分。

但这些凭感觉得到的生活经验，没有经过验证，有些甚至经不起推敲，完全是错误的。

如：

我们坐在火车里面看到对面有一辆火车经过，我们会认为我们的火车已经开了，但我们去看站台时，就会发现我们的火车还没有启动，这是视觉的错误性；对于静止的物体，推它时就会运动，不推时就立即停止。

这种生活中的概念是错误的，所以日常生活中错误的观念、错误的经验就有可能会产生错误的前概念。

（2）思维定式

学生在经过系统的教学，在知识运用的过程中会逐步形成自己的有效的学习方法，这种思维模式叫思维定式。

思维定式具有两面性，弊端与利端共存，所以也有可能产生错误的前概念。

如物理中摩擦力的方向，学生习惯性认为是阻力，与运动方向相反，但是摩擦力也有可能是动力，与运动方向相同。

克服这种思维定式，在教学中应该适当的进行这方面的训练，运用典型例题加强练习，克服学生按惯性思维来解题的不良习惯。

（3）不当类比

在教学过程中教师会经常采用比较的方法来教学，是要教授的概念更浅显易懂，不过也要清楚不适当的类比，会让学生发生思维错误。

如物理的图像，有些非常相似，但是他们还是有差异的，仅仅是纵坐标表示的物理量不同，那么图像的物理意义就不一样。

所以在学习的过程中要正确的运用类比，不然就会产生错误的前概念。

（4）社会中获得的概念

如今社会媒体发达，学生可以从中获得各种各样的知识，这些知识有利也有弊，媒体传播的知识有时候更趋近于大众，有些知识就不会那么严谨，甚至有可能与科学的概念形成冲突，这也会造成错误前概念的形成。

3.4、概念转变的教学策略

皮亚杰认为物理概念学习的本质就是对旧知识的扩展和重建，促进学生概念转变的教学策略主要有同化和适应。

同化：

学生的学习一般都是利用原有的知识经验进行理解的，如果新知识能够和旧知识融合形成新的概念知识结构，并且让原有的知识结构变大，这个认知过程就是同化。

虽然前科学概念与科学的物理概念不一致，但学生在具有相对应的知识经验，授予适当的方法，用一定的实验引导后，科学的物理概念就会很容易的形成。

这种转化过程就是量的变化过程。

适应：

如果新知识不能在原有体系中找到位置，他们就需要对自己原有的知识结构进行改变，促进新知识的形成，这就是顺应。

部分前概念深深存在于学生脑海中，它们经过反复构建形成了系统但又不一定完整的概念体系。

在这种情况下，同化过程很难发生，应当促使他们头脑中原有的观念与当前面临的现实产生无法调和的冲突，利用这一冲突改变学生原有的认知规律，促使原认知结构的解体和新结构的构建。

这种过程在学生大脑中掀起了一股浪潮，这是认知结构上的顺应过程。

顺应过程需要消除旧概念的不利因素，它的发生过程是一个漫长又困难的过程。

在教学过程中最为重要的是：

情感都是教学策略中首要确定和肯定的一个重要因素。

所谓“情感”就是自己在认识过程中是否需要客观事物而产生的一种态度体验，是学习活动中构成学生心理素质的一个必需因素。

虽然它不在学生的认知活动中直接体现，但是，是学生认知过程形成的重要因素。

良好的情感不仅能使学生的智力处于“兴奋”状态，而且能使学生高效率学习，迎难而上，直达预定目标。

反之，则会降低学生学习的积极性，遇到一点点困难，就放弃或停止不前。

学生拥有的前概念会使学生在学习过程中，首先感觉到的是所学知识与原有知识的矛盾，这种矛盾只要认知结构的图式发生变改变，就能消除这种矛盾，而概念转变需要一步一个脚印，其中“思维惯性”就是最大的拦路虎。

良好的情感是解决“思维定式”的一个强大的动力。

另外，良好情感也是学生自己真实想法的外在表现，是教师充分了解学生的前概念的基础。

因此，我们要把情感教育适当的合理的参合进教学过程中。

空间位置的描述本来是一门抽象的自然学科，如果教师在教学过程中缺少情感，则很大程度上会降低学生学习的积极性，甚至产生畏难情绪，不想再继续学习这一概念，使这一概念理解的马马虎虎，那么概念的转化也就没有必要了。

所以，教师在教学过程中要师生的情感交流也是必不可少的，建立良好的信任关系，互相尊重，对学生的错误想法和不成熟观点要认真倾听，并鼓励学生发言，用平和、友善的语气去引导和指点每一个学生，并肯定和赞扬学生正确的观点。

第四章物理学中前概念教学的案例分析

4.1初中物理声音的产生与传播知识点前概念分析

知识点1-1：

声音是物体振动产生的。

自然界中凡是发声的物体都在振动，振动停止，发声也停止。

前概念：

发声的物体不一定都在振动。

教学设计与辨析：

人体感知系统的局限性。

可以运用放大实验现象的方法进行转化。

人眼虽然看不出发声的音叉的微小振动，但如图将发声的音叉靠近悬挂的泡沫塑料小球，小球被反复弹开，即可以说明发声的音叉在振动。

图1-1音叉实验

知识点1-2：

声音传播需要介质，因为声音是机械振动的传播，没有介质就不能传递机械振动。

真空不能传声