1、.對?物體的浮與沉?案例分析所謂“前概念,是指在接觸科學知識前,與周圍環境長期作用形成的對生活現象的經歷型認識。它對學生的學習既有積極影響也有消極作用。正確的前概念能為學習做好鋪墊,成為概念學習的資源和增長點,對學生掌握概念產生積極影響;而錯誤的前概念將成為學習的障礙,假如得不到及時的糾正,將影響學生對科學概念的順應,阻礙其科學概念的構建。因此,教學新知識前,老師應采用診斷性的測試方式如問卷調查和訪談,激活學生的經歷圖式,讓學生的認知構造浮出水面,進而弄清學生的前概念哪些是正確的,哪些是片面的甚至是錯誤的。對錯誤的前概念,老師要設計科學合理的教學過程以幫助學生改造和重組原有的認知構造,從而形成

2、正確概念。本文以蘇科版初中物理八年級下冊第十章第五節?物體的浮與沉?一課為例,談談物理教學中轉變錯誤前概念的一些做法。一、通過教學前測,理解學生錯誤的前概念教學浮力知識前,我們對本校154名初二學生進展了問卷調查,并訪談了部分學生,研究結果及分析如下:一對漂浮狀態的認識1.對漂浮原因的認識近一半學生48.1%認為物體能浮在水面上是因為受到的浮力大見下頁表1。一項對712歲兒童的研究發現,31.7%的兒童認為物體漂浮是因為這個物體很輕,17.2%的兒童認為物體是空心的;而本調查數據顯示,持這兩種觀點的學生各占3.2%百分比大幅下降,原因是學生經歷了小學科學課程和初二大半年的物理課程學習,知識在增

3、長,生活閱歷逐漸豐富,一些錯誤的觀念發生了潛移默化的轉變,學生的自我教育在這種轉變過程中發揮了重要的作用。而且,因為已經學習了密度知識,有45.5%的學生開場用密度的視角考慮物體浮沉的原因。2.對漂浮浮力的比較大部分學生71.9%認為物體露出液面的體積越大,就是浮得越厲害,受到的浮力也就越大;僅有13.4%的學生認為一樣大。這說明多數學生不能將漂浮與平衡狀態聯絡起來,缺乏在詳細情境中應用物理知識的才能見下頁表2。3.對上浮和漂浮的理解91.6%的學生認為上浮與漂浮是有區別的見下頁表3;但他們只是從字面意思上區別了上浮和漂浮,在物理情境應用時卻會犯錯,正確率僅為37.6%,51.0%的學生把兩者

4、混淆了見下頁表4。二對下沉狀態的認識與漂浮原因的認識相似,學生思維主要集中在一個因素上,即物體自身的特點或者浮力的大小,認為與物體自身有關的物體很重、物體是實心的占10.3%,有43.6%的學生認為“受到的浮力小。這些都是從一個維度考慮浮沉條件實際上需要比較重力與浮力,或物體與水的密度大小關系,說明學生根據知識與經歷構建起來的前概念一般不復雜,但前概念是學生與環境長期作用的結果,往往根深蒂固,不復雜并不意味著可以輕松轉變。另外,因為掌握了一些密度知識,有46.1%的學生認為“物體密度比水大見下頁表5。三對懸浮狀態的認識1.對懸浮現象的認識上浮、漂浮、下沉現象在日常生活中司空見慣,但懸浮卻較為少

5、見,學生缺乏這樣的生活體驗。27.9%的學生認為懸浮“不可能,9.1%的學生“不知道見下頁表6。2.對懸浮原因的認識讓表6中選A的學生繼續答復下頁表7的問題,36.4%的學生認為物體懸浮在液體中應還受其他外力的作用,說明學生心目中的“懸浮與物理學上的懸浮概念存在偏向,進而說明學生對物理學上的懸浮現象持疑心態度。3.對懸浮現象的理解下頁表8中,59.7%的學生認為木塊是懸浮的,事后通過訪談理解到原因:學生將“懸浮拆開來理解,認為物體有上浮的趨勢即“浮,但在外力作用下靜止在水中即“懸,即為懸浮狀態。表9中,65.6%的學生認為鐵塊不是懸浮的,理由是:雖然物體在外力作用下靜止在水中,但有下沉趨勢,故

6、不是懸浮。但仍有34.4%的學生認為鐵塊是懸浮的。由此可見,在幾種狀態中,學生認識存在分歧的是懸浮現象。但從教學理論看,學生只要明確了懸浮的定義,這個看似復雜的前概念反而更容易轉化。二、錯誤前概念的轉變途徑一體驗證偽,引發認知沖突科學是靠證偽開展的。比方,比薩斜塔實驗,證偽了亞里士多德關于物體下落的論斷;盧瑟福的粒子散射實驗,證偽了湯姆遜的原子構造西瓜模型科學史也說明:在科學探究的漫長歲月中,人們對自然科學現象及本質的認識都是不斷地通過證偽錯誤的假說和理論而逐步深化的。通過體驗感知,引導學生證偽前概念,可以激發學生修正或重構觀念的心理欲望。【片段1】器材準備:盛水的水槽、帶蓋的小玻璃瓶、小泡沫

7、塊、蘋果、橡皮泥以及學生自備的各種小物體小玻璃瓶的體積大于小泡沫塊的體積,蘋果的質量大于橡皮泥的質量。學生活動:將這些物體浸沒在水中,松手,觀察發生的現象,匯報下沉和上浮的物體分別有哪些。學生交流:下沉的物體有裝較多水的小玻璃瓶、橡皮泥等;上浮的物體有裝少量水的小玻璃瓶或空玻璃瓶、小泡沫塊、蘋果等。基于前概念研究結果,展示要討論的問題:以下幾種關于浮沉原因的分析是否正確?為什么?1輕的物體上浮,重的物體下沉;2空心的物體上浮,實心的物體下沉;3物體受到的浮力大,所以上浮,反之那么下沉。盡管有些實驗現象與以上說法一致,但一些反例足以使學生意識到自己的前概念存在瑕疵。例如,對于問題1,橡皮泥比蘋果

8、輕,而橡皮泥下沉、蘋果上浮,說明物體的浮沉并不由輕重決定;對于問題2,裝較多水的小玻璃瓶是空心的,但它下沉,蘋果是實心的,但它上浮,說明物體的浮沉并不由實心或空心決定;對于問題3,裝有較多水的小玻璃瓶體積比小泡沫塊大,受到的浮力大,但小玻璃瓶下沉、小泡沫塊上浮,說明浮沉條件也不是僅由浮力大小決定的。學生自然就會產生疑問:物體的浮沉到底由什么決定呢?通過以上體驗活動和證偽過程,讓學消費生認知沖突,導致認知失衡,進而產生調整認知構造的內驅力。這種認識興趣和認知內驅力是學習的內在動機中最活潑的成分,將鼓勵學生充滿熱忱地從事學習和探究。二探究推理,建構科學概念認知內驅力點燃了學生求知的火把,假如及時地

9、提供探究素材,構建科學概念就水到渠成了。【片段2】任務驅動:怎樣使下沉的物體浮起來?怎樣使漂浮的物體沉下去?并說明采用的方法。學生探究,交流方案:減少瓶中的水、將橡皮泥捏成船形,分別是通過減少物重、增大浮力的方法使沉底的物體漂浮;相反,增大物重或減少浮力,能使漂浮的物體沉下去。老師追問:以下沉的物體為例,減小物重或增大浮力一定能使沉底的物體浮上去嗎?老師演示:將沉底的玻璃瓶取出,用注射器抽出少許水,做入水中,小玻璃瓶仍沉在底部;將綁有鉤碼的氣球沉底如圖4,用打氣筒給氣球充少量氣,體積變大,浮力增大,而它們還是沉底如圖5。老師提問:前者減少物重,后者增大浮力,但都沒有浮起來,這是為什么?比照演示

10、:繼續抽取一部分水,小玻璃瓶開場上浮;繼續給氣球充氣,氣球和鉤碼也開場上浮。老師追問:這又是為什么?引導學生從受力的角度考慮,讓沉底的物體上浮,減少物重或者增大浮力的最終目的是使浮力大于重力,讓學生意識到浮沉條件由浮力和重力共同決定。學生歸納推理,得出結論:當浮力大于重力時,物體上浮;當浮力小于重力時,物體下沉。接著介紹漂浮和懸浮兩種狀態,并結合二力平衡知識得出漂浮和懸浮的條件,同時讓學生討論懸浮和漂浮的區別。對于懸浮,可以用雞蛋懸浮在鹽水中的實驗強化對懸浮現象的感知,并說明雞蛋只受重力和浮力作用,不受其他外力。最后,學生自主推導不同狀態下物體密度和液體密度的關系。三、教學效果與反思新課完畢后,對授課班級40人進展了測驗第一次后測,經過約一周的習題教學后,用一樣難度的試卷對一樣的學生又進展了測試第二次后測。然后,以“漂浮條件及應用知識為例,比照前測和兩次后測的正確率。比方,表1中的問題“物體為什么能浮在水面上在三次測驗中的正確率如圖6所示:在新課前為45.5%,新課完畢后,馬上檢測,正確率不升反而降為17.5%,75%的學生選“受到的浮力大,說明前概念很頑固,轉化過程可能有反復;而經過一周的習題訓練后,正確率到達了92.5%。又如,表2中關于鉛筆浮力的問題在三次測驗中的正確率如圖7所示:分別為13.4%、40.0%、82