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（www.xfhttp.com－上網(wǎng)第一站xfhttp教育網(wǎng)）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(shí)踐中運(yùn)用這些教學(xué)策略時，我們發(fā)現(xiàn)，確實(shí)可以取得如同一些文獻(xiàn)中所述的預(yù)期效果．然而，當(dāng)我們設(shè)計(jì)一些新的情境讓學(xué)生運(yùn)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(jìn)行深層次的理性思考，進(jìn)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(jìn)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(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)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(yùn)動原因”的錯誤觀念，進(jìn)一步通過做斜面小車實(shí)驗(yàn)證明牛頓第一定律的正確性，最后讓學(xué)生運(yùn)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(yàn)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(yùn)動的汽車?yán)�，將手中的鑰匙豎直上拋，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，而鑰匙拋出后不再向前走了．

　　2 怎樣更好地改進(jìn)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(shí)實(shí)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(jìn)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(shí)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(shí)踐證明是過于天真了．因?yàn)樵谟行�學(xué)生的經(jīng)驗(yàn)中，早已有了與亞里士多德“力是維持物體運(yùn)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(shí)際上成了“力是維持物體運(yùn)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(shí)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(jī)扔炸彈的例子時，他們卻又運(yùn)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(jìn)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(diǎn)．

　　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“白紙”，教師可以在上面任意涂畫，事實(shí)并非如此．學(xué)生在長期的生活實(shí)踐當(dāng)中，逐漸形成了自己對客觀世界物質(zhì)運(yùn)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(yùn)動，而在力停止作用時物體靜止，于是主觀地?cái)嘌裕河辛�，則物體運(yùn)動；無力，則物體靜止．這正是亞里士多德“力是維持物體運(yùn)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?yàn)閷W(xué)生并沒有有意識地思考并形成“力是維持物體運(yùn)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(yùn)用物理概念解決問題時表現(xiàn)出來．比如前述測驗(yàn)表明，許多有10多年教齡的初中物理教師頭腦中也存

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