方君炜

（福州第二中学，福建 福州 350001）

高中物理教学中有很多的知识点，它们彼此间既相互联系又有所区别，教师在教学过程中常常会发现学生对一些物理知识总是不能很好地掌握，特别是对一些相似相近的知识点容易产生混淆。知识点的混淆加剧了学生对知识点理解的困难，进而导致在后续应用过程中产生各种各样的错误。通过对高三学生的问卷调查与个别访谈，文章选取了学生最容易混淆的一些知识点进行分析。通过剖析学生理解这些知识点的过程，发现学生对这些知识点产生混淆的原因很多都基于先入为主的“前概念”，且从前概念产生角度来看，它具有自发性、必然性、广泛性、复杂性等特点。［1］因此，研究前概念对学生理解知识过程产生的影响就具有其必要性和实用价值。本文还通过一些具体的教学策略来帮助学生厘清正确“前概念”、暴露错误“前概念”，进而从根源上避免知识点间的混淆，达到提升学生物理核心素养的目的。

一、“前概念”的定义与内涵

前概念是前科学概念的简称，建构主义认知心理学又形象地称之为日常概念。［2］近些年，对前概念的定义存在狭义和广义之分。狭义的理解认为“前概念”是“学生在接受正规的训练或学习以前就已经形成的错误的观念或认识即前概念”。广义的理解认为“前概念就是学生在接受正式的教育以前对所感知的现象、生活中的常识与经验进行总结加工所得出的认识和理解”。显然后一种理解要较前一种理解在意义上广泛得多，它不仅包含片面的、错误的观念或认识，还包含有科学成分的认识。目前教育界普遍偏重于后一种定义。［3］文章采用的也是这种广义的定义方式，结合文章内容将“前概念”区分为学习新知识前已经获得的科学的正确的概念，即“正确的前概念”，以及学习新知识前形成的与科学概念不一致或不完全一致的“错误的前概念”。

二、“前概念”对物理知识理解的影响

（一）正确的前概念对物理知识理解的正向促进作用

物理概念的建立是学生掌握物理知识的基础，前概念对物理知识理解的影响主要体现在新概念的建构。正确的前概念是物理学习的良好基础和铺垫，它的正迁移作用可成为物理概念学习的资源，和概念学习的新增长点，可使学生尽快地掌握新的概念和知识结构。［4］如果学生对某个新的概念的理解建立在正确的前概念的基础之上，就能以此为基础逐层逐步的建构出新的物理概念，完成阶梯式的递进学习，进而事半功倍地掌握这个新的知识。

以高一学习的新概念“加速度”为例，学生在学习加速度前对速度、速度变化量等概念已经有充分的认知。速度、速度变化量对加速度的学习就是前概念，学生如果在学习加速度之前就建立了正确的速度、速度变化量的科学概念，则学习新概念加速度就会比较顺利。即学生能透过“速度”“速度变化量”“速度变化率”这些概念语言表面的相似性，理解“加速度”概念的内涵，明白速度变化率是速度变化量与时间的比值，进而建构出正确的“加速度”概念。反之，如果没有这些正确的前概念作为基础，学生往往会将加速度与速度变化量相混淆，进而对加速度的理解产生困难。学生对这些前概念掌握得比较好，为新概念的学习做好了足够的铺垫，能让新概念的学习建立的坚实的科学概念的基础之上。

（二）错误的前概念对物理知识理解的反面对比作用

正确的前概念对物理知识理解的正向促进作用显而易见，但是错误的前概念对物理知识的理解也不全都是负面的。只要教师能及时认清这些错误的前概念，它可以作为学生概念学习过程中的对比参照模型，反过来强化学生对正确概念的理解，以多角度的对比来不断调整学生对正确概念的认知，最终达到建构正确物理概念的目标。

以高二学习的新概念“电势能”为例，它属于一个比较抽象的新概念，学生如果掌握了“电势”“势能”这些正确的前概念自然可以帮助学生理解“电势能”。但是很多学生如果直观地产生“电的势能”或“电势的能量”这些错误的前概念，教师就要重视它们的形成过程，帮助学生会正视这种错误的前概念，而不是害怕它的出现，进而帮助学生应用对比等教学方式以纠错的方式形成对新概念的学习。有的学生没有将自己的错误前概念暴露出来，学生对新概念的掌握就是不完备的，今后会潜意识的用这些错误的前概念来理解或解释新的物理知识，进而发生错误。

不论是“正确的前概念”还是“错误的前概念”，它都是学生认识新知识的基础，教师只有对其进行正确的引导，才能有助于学生理清知识间的差别，从而避免知识的混淆。

三、学生产生知识混淆的原因及其教学策略

（一）厘清正确前概念，提前防范避免混淆

物理知识间经常会存在一些明显的共同点，学生往往会人为放大这种共同点，进而产生混淆。这些共同点有的是概念本身的相似性，如“平均速度”和“平均速率”，它们都是描述一段时间内运动快慢的物理量；有的是描述上的有共同的内容，如“一对平衡力”和“一对作用力反作用力”，它们都是一对等大反向的力；还有的是适用条件上的相互覆盖，例如动量守恒与机械能守恒，但是很多场景中动量守恒的系统，机械能也守恒。

学生知识混淆表现出来的就是概念的张冠李戴，把平均速度和平均速率混为一谈，不能区分相互作用力和平衡力，用一些的特殊个例来代替一般普遍规律，这些都是没有建立正确前概念的典型表现。前概念作为学生认识新知识的基础，教师在教学过程中要积极引导学生厘清前概念，只有学生有了正确的前概念，才能进一步理解新的物理知识，进而避免出现学习的盲点与误区。比如，要区分平均速度和平均速率，就要事先厘清速度和速率这两个前概念，区分平衡力和相互作用力的前提是厘清受力分析的对象，正确运用动量守恒和能量守恒的前提是要严格厘清它们的条件分别是“系统合外力为零”“系统只有重力做功”，只有这样才能建立正确的前概念，进而避免因为物理知识的共同而产生混淆。

再比如，在万有引力与天体运行的问题中，学生容易将双星问题与单星问题混淆，就是典型的前概念不清，导致应用出现错误的案例。一般的单星运行如月球绕地球做匀速圆周运动，有万有引力提供向心力的表达式，其中等式两边的r值相同。如果学生对这个r值的含义没有理解清楚，只是粗浅地认为两者都是半径，那在出来双星问题时就会出现非常明显的错误。天体m1与天体m2间距为L，如它们绕连线的中点做匀速圆周运动，很多学生会将表达式写成，依然认为等式两边的r=。错误的原因就在于前概念不清，没有正确理解r这个重要的前概念。在万有引力中的r指的是两个天体间的距离，而向心力中的r才是圆的半径即天体到圆心的距离。当月球绕地球做匀速圆周运动时它们恰好相同，在双星问题中万有引力中的r＝L，向心力中的r=，它们的差异就体现出来了，学生犯了以特殊代一般的错误。因此，为了避免学生出现这种错误，在教学时应该提前将学生的前概念理清，特别将万有引力与向心力的r作比较以说明它们间的差异。只有学生提前理清了前概念，才能避免在后续学习与应用中用错误的前概念解决问题而出现混淆。

（二）暴露错误前概念，摒除错误，避免混淆

学生对学习到的正确的前概念会有一个明确的认知。但是错误的前概念，学生的认知是模糊的，学生常常不知道自己固有的前概念是错误的。这时，教师如果没有在教学过程中加以引导，让学生把这种错误的前概念暴露出来并加以纠正，学生在后续学习中就会不由自主地使用错误的前概念而不自知。学生可以通过教师讲述建立正确的前概念，并借由习题强化等方式厘清并固化下来。而在错误的前概念没有暴露前，即使教师重复讲述某个知识点多次，学生依然会因为错误的前概念存在而没法真正掌握新的知识，出现学生普遍反馈的似懂非懂的情况，进而出现知识的混淆与错误。例如，在结绳类的共点力平衡问题中，有些学生会有一种错误的前概念：绳长＝力的大小，进而出现如图1 所示的错误的力图。教师如果没有明确点出这种错误的前概念，使之暴露出来，有些学生就会在比较长的一段时间内一直出现类似的错误。

图1

再比如，高中阶段学生刚开始学习速度、力等矢量时，得到了可以正负号来表示方向的正确概念，往有一部分学生就此形成了一个错误的前概念——高中阶段数值前的符号都表示方向或者高中阶段的符号都不用来比大小。这种错误的前概念会导致学生在后续进行功与能量等物理量的学习时发生混淆。因为功和势能是有正负号的，学生往往延续错误的前概念，要么把功和势能前面的正负号当作方向看待，要么认为它们都是不参与数值比较的。这里就需要教师在教学过程中暴露他们错误的前概念的同时，对正确的概念进行准确的描述，帮助学生摒除错误，避免混淆。即功的正负不用来比大小，但是功的正负不表示方向，它的物理意义在于表示动力做功或阻力做功，体现的是力和位移夹角间的关系。重力势能的正负同样不表示方向，但是特殊的是重力势能的正负是可以用来比大小的。如Ep1＝-10J，Ep2＝-2J，Ep2＞Ep1。这与F1＝-10N，F2＝-2N，F2＜F1，完全不同。因此，教师可以通过设问的方式，让学生主动将错误的前概念暴露出来，一旦产生认知上的冲突，学生就会很顺利地将错误的前概念转变成正确的科学概念，也就不会对今后的学习产生负面影响了。

（三）凸显前概念的差异，找出异同避免混淆

高中对同一物理模型经常会有不同的物理量来进行描述，即“一模多量”问题，学生常常会混用这些物理量，造成错误。例如，场强与电势分别是从力和能的角度来描述电场的物理量，很多同学明知它们之间有联系但也有不同，但还是很容易产生混淆。这种混淆主要是由于知识记忆上出现的混淆，笔者将其称为互为前概念现象，即两个有相近或相关的物理量成为彼此的前概念。这时就需要教师通过加强两个物理量的对比，突出它们的差异来强化记忆，并不断地变化物理情境来考查学生对这两个物理量理解和应用，这样才能突出差异，达到避免混淆的目的。

再比如“电势与电势能”这两个概念，它们字面仅一字之差，且都是在电场这一模块中学习到的。学生对这两个抽象的新概念，常常因为不能理解其本质，彼此混用。该用电势描述时用了电势能，该用电势能描述时用了电势。此时教师在教学时就应当不断凸显他们间的差异，帮助学生认识这两个物理量在电场中的不同定位。即要在不同的情境中体现电势与电势能在描述对象上的不同，而不是只停留于体现电势能等于电势与电荷量的乘积上。

针对知识点本身就存在的易混淆的特性，教师在教学中除了要明确概念、规律的适用对象适用条件外，还可以用广设对比项的方式来突出差异。这样既能理清前概念，又能强化差异，提高学生对知识的掌握程度。例如，在动量与动能的教学过程中，教师可以设置（如表1）表格进行对比。这样就能在认识共性的同时，明确二者间的差异，达到以对比强化认知，增强记忆的效果。

表1 动量和动能等概念的对比

综上，学生在学习过程中出现物理知识的混淆，有其认知上的因素（前概念因素）也有知识本身（相似性相关性）因素的影响。教师如果能正确认识到前概念在学生学习过程中产生的影响，在备课过程中考虑到这个因素，就能采取合适的教学策略，帮助学生尽可能地避免因为主观的认识产生物理知识的混淆，从而提高高中物理课堂教学的有效性。