物理教师职称论文力学前概念的调查与研究

　　物理概念是物理学的基石，同时也是帮助学生建立科学的物理知识系统、掌握物理规律的前提，物理概念的掌握对学生而言极其重要。但研究表明，初中学生在系统学习物理概念之前，由于日常生活经验和前期学习，他们的头脑并非一片空白，他们对客观世界已有一定的认识，对各种自然现象已形成了自己的看法，这就是国内外学者所说的“前概念”。前概念对于初中学生科学概念的掌握既有积极作用——正确前概念，又有消极作用——错误前概念。近几十年来国际物理教学的研究表明，学生在传统物理学习中的表现并不尽如人意，即使经过了多年的中学教学，学生头脑中仍存在着许多错误的“前概念”。[1]

　　【摘要】农村初中物理教育逐渐引起教育界的关注，而前概念又在中学物理教学中起着重要的作用，本文通过对广东省大埔县家炳第五中学初二年级和初三年级的86名学生进行力学的前概念测试，并对性别差异、年级差异、不同学习成绩水平之间的差异进行了研究。结果显示，农村初中生对牛顿力学的认识，绝大部分都处于前科学概念水平，性别差异不显著，年级差异不显著，不同成绩水平之间的差异极不显著；传统的教学方法无法使农村初中生的前科学概念很好地转化为正确的科学概念。根据建构主义理论，结合农村教育的特点，提出相关的教学建议。

　　【关键词】农村物理教育,前概念,牛顿力学

　　一、引言

　　与此同时，物理教学中另一个现象值得关注，那就是农村初中物理教育。农村初中学校由于信息闭塞、条件落后以及学习资料有限等现状，办学条件也比城市差，包括教学环境、教学设施等方面都存在一定的差距。

　　实施《中华人民共和国义务教育法》20多年了，但农村学生家庭成员的文化层次普遍较低，多数父母由于文化水平低，对孩子缺乏正确的辅导，造成学生基础较差、知识脱节，思维相对不是那么活跃。农村学生和城市学生相比，上网的机会较少，见识不是很广，获取知识和信息的渠道比较单一，所以农村学生与城市学生的前概念也有所差异。我们在教学中，如果能抓住农村初中这些前概念特点，合理利用，因材施教，就能取得较好的教学效果。

　　二、研究方法

　　本次调查采取整体抽样的方法。选取广东省大埔县家炳第五中学初二年级3个班和初三年级3个班的全体学生作为调查样本。本次调查选用美国的FCI（ForceConceptInventory）“力的概念调查表”，FCI是由美国DavidHestenes等人开发的，在国际物理教育界领域广受认可。[2]选取梁寒冰所翻译的版本作为这次调查问卷的原本。[3]FCI问卷包含有30道选择题，每道选择题有5个选项。对于初中生来说，题量过大，做题时间过长，一次性测试30道题目的话，会影响到问卷的信效度。所以在本次研究中，将问卷作如下处理：根据测试的内容，抽取典型的题目，分类做成四份小试卷。每份问卷含有4道题目。问卷一：作用力与反作用力；问卷二：力与运动的关系；问卷三：力与运动的轨迹；问卷四：重力（试卷四由于有关重力的题目只有3道，为平衡做题时间，另外加了一道速度合成的题目）。

　　为保证结果的可靠性，问卷统一时间发放，统一做题时间（10分钟），统一收回。每个班发放两份不同的问卷，同桌之间做不同的问卷。各问卷均发放86份，回收86份，有效问卷86份。初二年级45份，初三级41份。本文的数据统计分析使用SPSSStatistics17.0中文版。

　　三、结果与分析

　　1.答对题目数与比较均值

　　各项力学概念的平均得分以及标准差见表1。

　　从表1的平均分可以看出绝大部分被试者的前科学概念水平较低，特别是“力与运动的关系”的概念掌握最差，这就要求教师在教授相关内容时注意引导学生建立正确的科学前概念。

　　2.相关性分析

　　本研究采用Pearson相关系数进行相关性分析。Pearson相关系数用来衡量两个数据集合是否在一条线上面，它用来衡量定距变量间的线性关系。相关系数的绝对值越大，相关性越强，相关系数越接近于1或-1，相关度越强，相关系数越接近于0，相关度越弱，详见表2。

　　从表2可以看出，在答对题目数方面，初三学生与初二学生的差异性极显著，年级与答对题目数中等程度相关。关于这部分概念的理解，初二的物理课程中还没有相关的内容，而初三的学生已经学习过了，所以预期的理想结果应该是年级与答对题目数是强相关。但事实结果表明，教学的效果并不理想，这一结果也出乎学生的任课教师的意料。从初三学生平均的答对题目数较低也可以看出许多学生对“作用力与反作用力”概念的理解还停留在前科学概念水平。传统的课堂教学并没有使他们意识中的前科学概念较好地转化为正确的科学概念。这个结果验证了前科学概念具有顽固性和隐蔽性的特点。

　　在答对题目数方面，男生与女生差异性显著，性别与答对题目数弱相关。结果表明，在物理概念学习方面，男生略微优于女生。

　　不同学习成绩水平的学生差异显著，学习成绩水平与答对题目数弱相关。如果我们认为有较高学习成绩水平的学生具有较高的学习心向的话，那么结果就表明，有较高学习心向的学生，能够更好地促进自己意识中前科学概念转化为正确的科学概念。

　　在初二和初三的物理课程学习中都未涉及，所以统一进行分析，可以跟问卷一的数据分析的结果进行对比，详见表3。

　　从表3可看出，不同年级学生差异不显著，年级与答对题目数极弱相关。结果证明随着年龄的增长，如果不进行系统的概念学习的话，人们意识中的前科学概念是无法自行转化为正确的科学概念的。

　　男生与女生在答对题目数方面差异不显著，性别与答对题目数极弱相关。结果表明，对物理现象的理解水平，男生略微优于女生。

　　不同学习成绩水平的学生在答对题目数方面差异极不显著，学习成绩水平与答对题目数几乎无关。结果表明，物理是门独立学科，其他学科学习成绩水平的高低对学生的物理前科学概念的转化几乎没有影响。在答对题目数方面，不同问卷之间差异显著，问卷类别与答对题目数弱相关。结果表明，学生形成的众多物理前科学概念中，在某些方面与科学概念存在着较高的一致性。

　　四、教学建议

　　研究结果表明，农村初中生错误的物理前概念具有顽固性和反复性等特点，要使它们彻底转变为科学的概念不是一件简单的事情。教和学的经验表明，对新的物理现象的认识要比对物理现象的重新认识即纠正错误前概念要困难得多。因此教师在进行科学概念教学之前，要了解清楚学生原有的对某一概念的认知水平、相异构想情况、新旧概念的区别等，采用科学的教学方法，使学生有效地转变错误物理前概念，进行有意义的概念学习。

　　1.直观引入

　　概念教学中的引入环节的例证，应尽可能利用农村孩子熟悉的生活中的前科学概念来唤起学生的回忆和想象。尽可能使学生直接感知丰富和典型的事物，通过学生自己操纵实物或模型进行探究，使事物和现象的知觉表象得以正确形成。

　　2.合作学习

　　农村初中教学还可以引入合作学习模式，可以帮助学生克服个体知觉系统的局限性，有助于学生形成反映事物本质的物理概念，而且在班级集体里还可以形成积极的学习态度，让不同的思维自由地相互碰撞产生火花。

　　在合作学习中采用头脑风暴法有利于促进科学物理概念的形成和错误前概念的纠正。每个学生都是积极的参与者，群体平等的气氛最适宜思考各种可能最荒诞的观念，把这些从不同侧面提出的数量众多的前概念建构起来或加以修正，常常会产生发生了质变的新概念，这种新概念可以立即揭露一些神秘的说法，揭露错误前概念的片面性。[4]

　　3.坚持矫正学生的前概念

　　研究结果表明，农村中学初二、初三年级绝大部分学生都处在前概念水平，甚至初二、初三两个年级间的差异性不大，充分说明了前概念具有顽固性。因此，想要消除学生的前概念不是件容易的事情，教师应在教学中不断用新的物理情景多次考查学生对于物理概念的掌握程度。

　　（作者单位：广州大学物理与电子工程学院，广东广州，510006）

　　参考文献：

　　[1]曲亮生，郭玉英.认识我们的教师和学生（Ⅰ）——教师和学生对基本物理概念的理解和对物理课程期望的研究[J].物理教师，2000（5）.

　　[2]HestenesD，WellsM，SwackhamerG.ForceConceptInventory[J].ThePhysicsTeacher，1992，30（141）.

　　[3]梁寒冰.基于FCI工具的物理概念和规律的教学研究[D].南京师范大学，2007.

　　[4]赖小琴.物理前概念及纠正错误前概念的策略[J].广西师范学院学报：自然科学版，2002（3）.