关于如何正确引导学生前科学概念的教学研究

牛顿第一定律的教学研究，在中学物理教学研究中早已不是一个新问题了。许多物理教育工作者对于这一定律的教学发表了自己颇有见地的教学见解，并且得到了满意的教学效果。

当我们在教学实践中运用这些教学策略时，我们发现，确实可以取得如同一些文献中所述的预期效果。然而，当我们设计一些新的情境让学生运用牛顿第一定律去解决问题时，令我们十分吃惊的是：学生对于牛顿第一定律的掌握程度却又非常之差。这使得我们困惑不解。为何对同一教学策略教学的结果的评价出现如此之大的偏差？是教师教的原因，还是学生学的原因，抑或两者兼而有之。这促使我们对牛顿第一定律的教学进行深层次的理性思考，进一步，我们从学生的认知心理上，对这一规律的教学进行了深入的研究。

通常牛顿第一定律的教学，一般是按教材编排顺序，先进行演示实验通过实验探索引出课题，然后通过讲解亚里士多德的观点，消除“力是维持物体运动原因”的错误观念，进一步通过做斜面小车实验，说明了伽利略的观点，再通过“静止的物体如果不受力情况”总结出牛顿第一定律，最后让学生运用牛顿第一定律去解释日常生活中的现象，从而完成整个教学过程。

为了检验学生学习和掌握牛顿第一定律的情况，我们曾用这样一道题目来检测学生。题目如下：你坐在向前匀速直线运动的船里，有人在船里竖直向上蹦起来，他会落水吗？为什么？全班56名同学在试卷上皆答：落水。问其原因，皆曰：船在走，而人跳起后不再向前走了。

怎样更好地改进牛顿第一定律的教学效果，使牛顿第一定律的教学效果真正是实实在在意义上的令人满足。我们认为，囿于一般形式上的教学方法的改进已是隔靴搔痒，而必须深入到学生的认知结构中去考察学生产生错误认识的根源。研究和改进牛顿第一定律的教学，应当了解学生头脑中前科学概念的特点。

（1）学生头脑中的前科学概念是自发形成的。过去，我们在教学中，常常误认为学生在学习物理之前其头脑如同一张“白纸”，教师可以在上面任意涂画，事实并非如此。学生在长期的生活实践当中，逐渐形成了自己对客观世界物质运动规律的看法。他们几乎每天都会看到物体在力的作用下运动，而在力停止作用时物体静止，于是主观地断言：有力，则物体运动;无力，则物体静止。这正是亚里士多德“力是维持物体运动原因”的理论。

（2）学生头脑中的前科学概念具有隐蔽性。由于学生头脑中前科学概念都在潜移默化中形成的，所以它以潜在的形式存在。这包含两方面的意义。其一是学生自己并没有意识到它的存在，因为学生并没有有意识地思考并形成“力是维持物体运动原因”的概念。其二是前科学概念平时并不表现出来，但往往在学生运用物理概念解决问题时表现出来。比如前述测验表明，许多有10多年教龄的初中物理教师头脑中也存在着牛顿第一定律的前科学概念，然而他们自己却并不知道。在上述研究的基础上，我们对牛顿第一定律的教学提出如下教学建议。

（3）注重实验使学生获得必要的感性认识。人的认识是对客观事物的能动的反映，没有客观事物作为基础就难以实现对事物的正确认识，要使学生掌握物理规律，必须使学生所学的问题获得生动具体的惯性认识，然后在通过感性认识的加工上升到理性认识。

牛顿第一定律的教学中，在演示“静止的物体如果不受力时会怎样”，这个现象由于学生脑中前科概念的影响很多同学认为鸡蛋会随着垫板一起飞出去，而实际的现象却与他们的想象大相径庭。若学生能演示这个实验，不但加深了印象，更主要的是让学生体会到实验成功的快感。激发了他们求知的欲望，提高了学习物理的兴趣，每位学生都看着静止的鸡蛋，睁着求知的眼睛，渴望回答脑中的为什么，这时，老师在进行巧妙的引导、点拨就会点燃学生智慧的火花，使学生在快乐中求得知识。

（4）必须破除教师、学生头脑中的前科学概念。由于不少初中物理教师头脑中还具有牛顿第一定律的前科学概念，因此，很难想象出这些教师所教授出的学生头脑中的前科学概念能够加以破除。所以，破除教师自己头脑中前科学概念是牛顿第一定律教学的前提。

（5）讲清规律的来龙去脉，培养学生的科学素质。在规律教学中，如果学生不清楚为什么要学习这个规律，不了解前人得出这个规律所经历的曲折道路和付出的艰辛劳动，就不知道这个规律对进一步学习物理的必要性。在牛顿第一定律的教学中，若只给学生结论，没有注重知识的探索过程，就大错特错了，通过学生探究式的实验可以明显的看到小车受的摩擦力不同，运动的距离不同的现象，再加上老师进一步推导：“如果表面极其光滑（即不受力）小车会运动的路程越来越长，永远运动下去，得出的结论顺理成章，而且学生也明白了知识的来龙去脉，进而加深了印象，将头脑中的前科学概念彻底否定，建立了一个新的科学概念和思维方法。

（6）坚持纠正前科学概念。由于前科学概念的顽固性。因此，认为前科学概念经过一两次纠正就消失了的观点是极其错误的。破除学生头脑中的前科学概念不是一件轻而易举的事情，它的发生过程是相当缓慢的。克服旧图式（亚里士多德的观点）的惯性，用新的图式（牛顿第一定律）取代旧图式是一个非常艰难的过程。除非用旧图式不能解释问题，学生才会在头脑中发生认知冲突，才会建立新图式。因此，教师应当在期中、期末考试中用新的情境问题考察学生对于牛顿第一定律的掌握程度，只有如此，才能真正使牛顿第一定律植根于学生的头脑中。

总之，关于牛顿第一定律的教学中，需要我们进行反思的地方还有很多很多，作为一名优秀的教师不但要认真上好每一堂课，而且课后的反思也很重要，它是对课堂的另一种补充。有利于我们提高学习效率，更好地完成教学工作。