初中牛頓第一定律的教學(xué)研究

1、初中牛頓第一定律的教學(xué)研究特征碼標(biāo)簽:特征碼初中牛頓第一定律的教學(xué)研究牛頓第一定律的教學(xué)研究，在中學(xué)物理教學(xué)研究中早已不是一個新問題了許多物理教育工作者對于這一定律的教學(xué)發(fā)表了自己頗有見地的教學(xué)見解，并且得到了滿意的教學(xué)效果當(dāng)我們在教學(xué)實踐中運用這些教學(xué)策略時，我們發(fā)現(xiàn)，確實可以取得如同一些文獻中所述的預(yù)期效果然而，當(dāng)我們設(shè)計一些新的情境讓學(xué)生運用牛頓第一定律去解決問題時，令我們十分吃驚的是：學(xué)生對于牛頓第一定律的掌握程度卻又非常之差這使得我們困惑不解為何對同一教學(xué)策略教學(xué)的結(jié)果的評價出現(xiàn)如此之大的偏差？是教師教的原因，還是學(xué)生學(xué)的原因，抑或兩者兼而有之這促使我們對牛頓第一定律的教學(xué)進行深層次

2、的理性思考，進一步，我們從學(xué)生的認(rèn)知心理上，對這一規(guī)律的教學(xué)進行了深入的研究1 通常牛頓第一定律的教學(xué)，一般是按教材編排順序，先進行演示實驗引出課題，然后通過講解伽利略與亞里士多德的爭論，消除“力是維持物體運動原因”的錯誤觀念，進一步通過做斜面小車實驗證明牛頓第一定律的正確性，最后讓學(xué)生運用牛頓第一定律去解釋日常生活中的現(xiàn)象，從而完成整個教學(xué)過程為了檢驗學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握牛頓第一定律的情況，我們曾用這樣一道題目來檢測學(xué)生題目如下你坐在向前勻速直線運動的汽車?yán)铮瑢⑹种械蔫€匙豎直上拋，問當(dāng)鑰匙落下來時是落在手里，還是落在手后面全班56名同學(xué)在試卷上皆答：落在手后面問其原因，皆曰：汽車在走，而鑰匙拋出后

3、不再向前走了2 怎樣更好地改進牛頓第一定律的教學(xué)效果，使牛頓第一定律的教學(xué)效果真正是實實在在意義上的令人滿足我們認(rèn)為，囿于一般形式上的教學(xué)方法的改進已是隔靴搔癢，而必須深入到學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)中去考察學(xué)生產(chǎn)生錯誤認(rèn)識的根源認(rèn)知心理學(xué)的理論告訴我們，學(xué)生學(xué)習(xí)物理概念、規(guī)律時所形成的錯誤，常常是由于其頭腦中的前科學(xué)概念的影響所謂前科學(xué)概念，是指兒童在學(xué)習(xí)物理課程以前的生活實際中，對各種物理現(xiàn)象和過程在頭腦中反復(fù)建構(gòu)所形成的系統(tǒng)的但并非科學(xué)的觀念比如牛頓第一定律就是如此在物理教學(xué)中，那種認(rèn)為只需要“正面”傳授知識，學(xué)生就能接受，如果他們?nèi)圆焕斫?，可以多講幾遍就能達(dá)到目的的想法，實踐證明是過于天真了因為在

4、有些學(xué)生的經(jīng)驗中，早已有了與亞里士多德“力是維持物體運動原因“的理論類似的觀念這樣，當(dāng)他們學(xué)習(xí)了牛頓第一定律之后，就可能把定律納入到自己原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)中，牛頓第一定律實際上成了“力是維持物體運動原因”的代名詞讓他們解釋用手推車、用腳踢球等一些不易暴露錯誤觀念的生活實例時，他們也能解釋得頭頭是道但當(dāng)解釋用手拋鑰匙、飛機扔炸彈的例子時，他們卻又運用亞里士多德的理論去解釋，其錯誤觀念暴露無遺這正是牛頓第一定律教學(xué)效果不佳的癥結(jié)之所在3 研究和改進牛頓第一定律的教學(xué)，應(yīng)當(dāng)了解學(xué)生頭腦中前科學(xué)概念的特點第一，學(xué)生頭腦中的前科學(xué)概念是自發(fā)形成的過去，我們在教學(xué)中，常常誤認(rèn)為學(xué)生在學(xué)習(xí)物理之前其頭腦如同一張

5、“白紙”，教師可以在上面任意涂畫，事實并非如此學(xué)生在長期的生活實踐當(dāng)中，逐漸形成了自己對客觀世界物質(zhì)運動規(guī)律的看法他們幾乎每天都會看到物體在力的作用下運動，而在力停止作用時物體靜止，于是主觀地斷言：有力，則物體運動；無力，則物體靜止這正是亞里士多德“力是維持物體運動原因”的理論第二，學(xué)生頭腦中的前科學(xué)概念具有隱蔽性由于學(xué)生頭腦中前科學(xué)概念都在潛移默化中形成的，所以它以潛在的形式存在這包含兩方面的意義其一是學(xué)生自己并沒有意識到它的存在，因為學(xué)生并沒有有意識地思考并形成“力是維持物體運動原因”的概念其二是前科學(xué)概念平時并不表現(xiàn)出來，但往往在學(xué)生運用物理概念解決問題時表現(xiàn)出來比如前述測驗表明，許多有

6、10多年教齡的初中物理教師頭腦中也存在著牛頓第一定律的前科學(xué)概念，然而他們自己卻并不知道第三，學(xué)生頭腦中的前科學(xué)概念具有頑固性由于前科學(xué)概念是兒童頭腦中業(yè)已形成的概念，且長期的日常生活經(jīng)驗與觀察又加強了這些概念因此，學(xué)生頭腦中的前科學(xué)慨念是非常頑固的國內(nèi)外物理教育界近年來的一些研究表明：一旦學(xué)生對某些物理現(xiàn)象形成了前科學(xué)概念，要想加以轉(zhuǎn)變是極其困難的尤其那些在人類科學(xué)認(rèn)識史上經(jīng)歷了曲折歷程的前科學(xué)概念，更是如此按照皮亞杰的理論，學(xué)生認(rèn)識什么和如何行動，主要決定于他們所具有的認(rèn)知圖式（思維模式），而不完全取決于教師所講述的內(nèi)容他們按照自己已有的圖式吸收和排斥信息在有錯誤認(rèn)識存在的情形下，就會在頭

7、腦中形成和正確信息極不相同的東西4 在上述研究的基礎(chǔ)上，我們對牛頓第一定律的教學(xué)提出如下教學(xué)建議（1）注重科學(xué)知識、科學(xué)方法與科學(xué)精神教育牛頓第一定律不僅在物理學(xué)本身上占有重要地位，而且在物理教學(xué)中也具有很好的教育價值在教學(xué)中，不僅應(yīng)當(dāng)注重科學(xué)知識教學(xué)（定律本身），而且要特別強調(diào)定律得出所運用的科學(xué)方法包括理論實驗的方法和科學(xué)推理方法，這一點常常是許多物理教師容易忽略的方面而且，還要結(jié)合定律的教學(xué)，潛移默化地對學(xué)生進行科學(xué)精神教育為什么只有伽利略能夠大膽地懷疑亞里士多德延續(xù)2000多年的錯誤結(jié)論？引導(dǎo)學(xué)生樹立起科學(xué)的懷疑精神，樹立實踐是檢驗真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)的信念這樣融知識、方法和精神于一體的教學(xué)

8、，才真正體現(xiàn)了牛頓第一定律教學(xué)的全部內(nèi)涵（2）必須破除教師頭腦中的前科學(xué)概念由于不少初中物理教師頭腦中還具有牛頓第一定律的前科學(xué)概念，因此，很難想象出這些教師所教授出的學(xué)生頭腦中的前科學(xué)概念能夠加以破除所以，破除教師自己頭腦中前科學(xué)概念是牛頓第一定律教學(xué)的前提（3）破除學(xué)生頭腦中的前科學(xué)概念由于在牛頓第一定律教學(xué)中學(xué)生頭腦中存在著前科學(xué)概念，教師必須促使學(xué)生頭腦中前科學(xué)概念的轉(zhuǎn)變，在他們的頭腦中引發(fā)認(rèn)知沖突和危機，使他們頭腦中原有的觀念與當(dāng)前面臨的現(xiàn)實產(chǎn)生無法調(diào)和的矛盾，促使原結(jié)構(gòu)的解體和新結(jié)構(gòu)的建構(gòu)這種過程可以說是在學(xué)生頭腦中引發(fā)了一場科學(xué)革命比如，除以上兩個例子外，還可向?qū)W生布置如下一個問題勻速向前行駛的汽車前后玻璃窗上各有一只蜜蜂兩只蜜蜂同時以相同的速度向前后窗飛去，問前窗蜜蜂先飛到后窗，還是后窗蜜蜂先飛到前窗？如果學(xué)生正確回答了這個問題，說明學(xué)生頭腦中該問題上的前科學(xué)概念已經(jīng)破除否則，則認(rèn)為仍然沒有破除（4）堅持糾正前科學(xué)概念由于前科學(xué)概念的頑固性因此，認(rèn)為前科學(xué)概念經(jīng)過一兩次糾正就消失了的觀點是極其錯誤的破除學(xué)生頭腦中的前科學(xué)概念不是一件輕而易舉的事情，它的發(fā)生過程是相當(dāng)緩慢的克服舊圖式（亞里士多德的觀點）的