初中生物理学习准备的调查和研究，本文主要内容关键词为：初中生论文,物理论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
初中物理教学内容主要包括与日常生活息息相关的力、热、声、光、电等知识，而学生在未系统进行初中物理学习之前，已经或多或少地对这些自然常识有了一定的认识，具有丰富的前概念。同时，小学科学课的学习也为初中物理学习和能力培养奠定了相应的基础。美国当代著名认知心理学家奥苏伯尔在他所著的《教育心理学：一种认知观》扉页上，有一句反映学生原有知识状况重要性的话：“如果我不得不把全部教育心理学简约为一条原理的话，我将会说，影响学习的最重要的因素是学生已经知道了什么，并据此进行相应的教学。”因此针对于刚刚升入初二的同学来说，了解其原有的物理知识和科学探究能力基础，做好有效合理的衔接工作，对于初中物理教学是十分必要的。
一、研究方法
结合初中物理和小学自然课程的教学内容以及多年初中教学经验，笔者在北京某学校的初二年级随机选择了4个平行班152名同学，在学生开始物理学习的第一节课上对学生原有的物理认知和能力储备进行了调查。这些试题内容涉及到了获取物理知识的途径，与日常生活紧密相关的力、热、声、光、电的基础知识，以及学生科学研究方法的掌握和运用情况等。
二、调查结果及分析
1.学生获取物理知识的主要途径
从调查来看，刚升入初二的学生对于物理知识的认识主要来源于以下几个途径（存在交叉选择）：电视媒体、课外辅导班，网络，书籍，父母及朋友，以及生活经验等。其中最主要的三个途径分别是阅读科普书籍、收看电视节目及课外辅导班，分别占据70.8%，54.2%及36.7%的比例。另外，25.1%的同学会从家长和朋友那里获取物理知识；20.9%的同学会通过生活经验自行总结物理知识。由此可以看出：当今社会重视科学知识的普及和传播，对青少年科学素养的初步形成和培养起到了重要的作用；家长对青少年的科学素养的培养营造了良好的氛围，他们会帮助孩子挑选科普读物，讲解相应的科学知识。而另一方面，我们也可以看出，超出三分之一的同学都会在系统学习物理之前进行课外辅导班的前期培训，这也反映出由于目前教育压力和竞争过重对青少年儿童所造成了额外的学习负担。
2.学生物理前概念的调查情况
（1）声学前概念
初中声学部分知识比较简单，在小学科学课程中也多有涉及，与初中物理知识重叠之处较多。调查显示，89.8%的学生在未进行初中物理声学学习前都知道“声音是由物体振动产生的”，85.7%的学生知道声音的传播需要介质，55.1%的同学知道一般来说声音在固体中传播最快。另外对于音调、音色和响度等特征，同学在不涉及专有名词的前提下，能够顺利进行区分并合理归类的占70%。调查表明，大部分学生对于初中物理声现象基础知识具有较正确的前概念，这些前概念可以帮助学生顺利地完成声学知识的学习。
（2）热学前概念
与日常生活紧密相关的热现象基础知识无外乎是物态变化。调查发现，学生对自然界物质的三种状态有初步认识，绝大部分同学知道冰、雪、霜是自然界水的固态形式，但有18.4%的同学对于霜的物态不甚了解，认为是气态或液态；12.2%的同学认为雪是液态。对于北方的学生而言，这种错误认识反映出一少部分学生对日常生活现象缺乏认真地观察和思考。调查显示，绝大多数同学对水蒸气有错误的认识，约81.6%的同学认为雾是水蒸气、73.5%的同学认为烧开水冒的“白气”是水蒸气。这种错误认识的来源，一方面由于日常生活中“白气”确实和气体从外观上十分相似，另一方面，人们在日常生活中的一些错误言论也会对学生的认识产生影响。对于自然界中的六种物态变化，绝大部分学生对于熔化、凝固和汽化有着正确的认识，其次是升华和凝华：约51%的同学知道“樟脑丸消失”是升华现象，65.3%的同学能够正确认识霜是凝华现象。错误认识最多的是对于液化现象的认识，能够正确认识雾是液化现象的只有20.4%；这主要跟学生对于白气的错误认识有关。对于热传导，学生认知良好，93.9%的同学都能够对“为什么冬天手摸到户外的金属比木头凉”的问题做出正确的解释。
（3）光学前概念
对于光现象而言，几乎所有的学生都能说出太阳光由七种色光组成，知道红外线和紫外线。对于常见光学现象有一定的认识，其中93.9%的学生知道光在均匀介质中沿直线传播，94%的学生能说出生活中常见的反射现象，85.7%的学生知道筷子在水中弯折是光的折射造成的。感到意外的是，对于物体靠近平面镜时像的大小变化，81.6%的同学都能正确说出像的大小不变，而几年前学生对此问题的认识还很模糊。这说明，随着时间的推移，学生的认知水平也会发生相应的变化。但仍有25.5%的同学认为平面镜成像时像的大小比物体要小。学生对光现象的认识较薄弱的地方在于透镜及其使用。通过访谈发现，大部分学生都知道放大镜可以聚光，但却对透镜对光线的作用的科学表述认识不清。只有54.2%的学生能够对“凸透镜和凹透镜对光线的作用”进行正确选择。对于日常生活中的透镜，学生还有模棱两可的认识，几乎50%的学生不能够正确说出照相机、投影仪、远视镜和近视镜是由何种透镜组成的。
（4）力学前概念
学生对运动的相对性有了一定的认识，几乎所有学生都知道速度、时间、路程之间的关系，但学生对速度的方向认识不足。学生对力的概念都有各自亲身的体验，了解产生力至少需要两个物体，但72.9%的学生认为两物体必须相互接触才能产生力的作用。大多数学生能够认识到“力的作用是相互的”，但仍有52.1%的学生认为鸡蛋和石头相碰时，鸡蛋碎了是因为鸡蛋受到的力大于石头受到的力；83.3%的学生认为，拔河比赛时甲队取胜是因为甲队的拉力大于乙队。对于力与运动的关系，学生错误前概念较多。究其原因，学生对于力学概念的了解多凭借经验。89.6%的学生认为物体运动就一定要受力，50%的学生认为踢出去的足球能继续在草地上运动是因为足球受到向前的冲力，70.8%的学生认为物体受到的力越大，物体就会运动得越快。关于惯性现象大部分学生能够举出一些实例，如“汽车刹车时不会马上停下”，“跑步跑到终点时不可能马上停下来，还要往前冲两步”等等。但对惯性大小的问题，有70%的学生认为物体的速度越快，惯性越大。对于生活中常见的摩擦力，近一半的学生能够提出合理的增大摩擦的方法，但同时也存在错误的观念，如认为增大面积可以增大摩擦力等。89.6%的学生认为摩擦力总是阻碍物体运动，50%的学生认为静止的物体没有摩擦力，运动的物体才有摩擦力。学生对浮力也有些错误的前概念，比如54.2%的学生认为重的物体浮力小，轻的物体浮力大。对于压强的概念，93.8%的学生都知道将刀刃磨锋利能够更快地切断食物。
（5）电学前概念
58.3%的同学知道自然界存在两种电荷。对于电路的构成，约70.8%的同学能够说出使小灯泡发光所必备的电路结构，64.6%的学生曾经连接过几次电路，33.8%的学生从没有连接过电路。对于电路的连接方式，41.7%的同学能够大致了解电路的串并联，但缺乏对串并连电路本质的认识。很多同学认为串联电路是一个开关控制几个用电器的电路。一部分同学根据小电器中电池的连接方位来判断电路的串并联，如他们认为横向排布的电池就是并联。学生具有一定的安全用电的意识，对生活中的一些导体绝缘体有一定的辨别能力，但对于纯净水、油和石墨均有超过60%的学生对其辨认不清。对于简单的磁现象，学生知道磁铁能够吸引铁，知道磁铁能够指南北，但对于磁铁是否能够吸引其他金属类物质不甚了解。
3.科学探究能力调查
本次调查还考查了实验探究能力中提取信息进行科学归纳及实验设计能力。信息提取及归纳能力的考查题目由2007年北京市中考题改编而成，其中涉及的知识在小学课程标准中有所体现。
例如，电磁铁是由铁棒上绕有线圈组成的。当线圈通电后，铁棒就可以吸引大头针，具有了磁性，小丽认为电磁铁磁性强弱跟通过线圈的电流大小和绕在铁棒上的线圈匝数（圈数）有关。她改变通过线圈的电流得到一组实验数据，如下表所示，其中A代表电流的单位。根据表中数据，请你归纳电磁铁的磁性强弱跟什么因素有关，请表述具体的关系：＿＿＿＿。
调查结果表明只有16.7%的学生能够正确表述上述结论。大多出现的问题是不能够表述控制变量的前提，不能将“吸引大头针的个数”的实验现象有意识地转化成“电磁铁磁性强弱”的结论并加以表述。
问卷中我们也就控制变量法进行了调查，约83.3%的学生都表示了解，这主要归功于初一学习生物时曾运用过控制单一变量的思想设计实验以及小学科学课程中的渗透。但在实际实验设计时，大部分学生却不具有明确的控制变量的意识。如“为了研究保温杯的隔热性能，在选择保温杯材料时，是选用泡沫塑料还是棉花效果好”的实验设计时，84%的学生没有完成或实验设计方案不合理。方案设计的主要问题在于没有想到要控制保温杯中的水的质量和初温相同，没有选择温度计进行准确测量，语言表述含混不清，思路不明确。这反映出学生进行科学实验探究能力及语言表述能力还很薄弱。
三、对初中物理教学的几点启示
1.准确把握学生的已有认知，发挥学生主观能动性，提高教学效率
大多数学生具备一定的物理常识，从对学生的调查可以看出，现代社会的学生获取科技信息渠道广泛，在系统学习物理之前，绝大多数学生都具有丰富的力学、热学、声学、光学、电学等常识。教师在教学前和教学过程中应留意并收集学生已知的知识，在讲授新课时不应只根据课本内容而面面俱到，应注意根据学生情况详略得当，抓住重点，在学生不熟悉的知识点上多花精力，而对于学生已熟悉的知识，注意从不同侧面进行深层次理解和拓展，这样才能够给学生呈现“新鲜”的知识，激发并维持学生的求知欲。例如，对于学生基本熟知的声现象的内容，教学的重点就应该放在知识探究的过程上，通过创设情景，引导学生设计多样化的实验方案验证这些“已知”的结论，从中渗透多种研究问题的方法，为之后有效的科学探究奠定基础。
2.关注学生错误的前概念，选择合适方法重点突破
错误的物理前概念具有广泛性、顽固性、自发性和反复性等特点，国内外物理教育界近年来的一些研究表明：一旦学生对某些物理现象形成了错误的前概念，要想加以转变是极其困难的。研究表明，要实现概念转变必须满足下列四个条件：一是学习者现有的概念不能解释新的事件或者不能解决当前遇到的问题，从而引发认知冲突；二是学生能明白新概念的涵义，理解其意义，发现表征它的方式；三是新的概念必须被学习者认为是正确与科学的，并能够与学习者所认同的其他观念相符；四是新的概念必须是有效的，能解决学生原有概念所不能解决的问题。就是说，学生必须明确他们个人的观念或证据是不适当的或是不完整的，而科学的概念可以作为一个更具有说服力的取代物，这时概念转变才能发生。因此，在这种情况下，教师必须引发学生头脑中的认知冲突，使他们头脑中原有观念与当前现实产生无法调和的矛盾，以促使原结构的解体，并通过教师的合理讲解，使学生得到认同，从而产生认知上的顺应。
初中学生的认知特点往往以感性为主，因此最有说服力的认知冲突就是学生眼前看到的事物或现象。利用直观图片、视频、实例及物理实验，让学生做到眼见为实是最有效的方法之一。例如在研究运动和力之间关系时，学生原有的“力是维持运动的原因”的错误前概念来自于学生十几年的生活经验，可谓根深蒂固。而课本上的探究实验在推理过程中，学生总是认为不受阻力是不存在的，因此难以对推论产生信服，这时如能够创造一个近似阻力消失的环境，让学生看到此时物体的运动状态几乎没有变化，则可使学生比较顺利地接受“运动的物体如果不受外力，将保持原有运动状态不变”的结论。因此，如果能在课本演示实验之后加入气垫导轨实验，由于气垫导轨装置正常工作时，滑块与轨道之间只有一层空气层，摩擦力极小，学生可以清楚地观察到滑块在气体轨道上撤销推力后滑块的运动状态几乎不变，此实验现象有力地驳斥了学生头脑中“物体的运动需要力，若不受力，物体就不会动或停止运动”的错误观念。如学校条件不允许，教师也可以通过气球和光盘等自制气垫光盘加以演示或通过视频展示。再如，学生经常会认为100℃的水一定沸腾，与其反复强调，不如通过演示实验将学生感觉温热的水（40℃）放入真空罩中，通过降低气压从而使水剧烈沸腾，通过这样前后强烈的反差对比，能够使学生对液体的沸点会随气压的改变而改变产生深刻印象，促进其概念的建立。另一方面，教师还可以将试管中的水放入水浴中加热并测量其内外温度，让学生亲眼看到被水浴包围的试管中的水虽然达到沸点，但却不能沸腾，而水浴中的水却已经沸腾。由此引发学生的认知冲突，使学生体会到沸腾的条件之一是必须持续吸热。
另外，运用变式，重视反面教学，帮助学生挖掘其隐藏的错误认识也可以帮助学生纠正错误前概念。在实际教学过程中，认为只需要“正面”传授知识，学生就能接受，如果他们仍不理解，可以多讲几遍，就能达到目的的观点，实际上是过于简单、理想化了，结果往往与教师的主观愿望大相径庭。由于前概念具有内隐性，看似学生会正确的背诵大量的概念，接受了新概念，但其内在可能并没有真正完成认知的顺应过程，一旦应用概念解决具体问题时，往往还会潜意识地运用原来的错误前概念加以解释。因此，教师在教学中应该注重运用变式，并通过举反例来使学生发现并纠正自身的错误观念。例如学生经常会认为压力就等于重力，这时教师可以运用变式，列举各种形式的压力，如通过举出水平推墙，在斜面上的物体等帮助学生纠正错误的前概念；再比如在进行力和运动概念的教学后，教师也可以让学生对一些错误的观点进行辨析，如“物体要想运动必须受力”、“物体受力运动状态一定改变”等观点，让学生通过举反例的形式帮助学生建立正确的概念。当然，我们认为学生对于概念的理解需要一个循序渐进的过程，不是一两节课就可以完全掌握，需要教师在今后的教学中不断创设问题情境，让学生在多种形式的解决问题的过程中真正完成概念的建构。
3.鼓励学生进行科学探究，注重渗透科学研究方法
调查发现，学生的科学探究能力相当薄弱，主要表现在学生对于科学方法的了解很少，缺乏科学探究意识，不知设计实验方案应该从何入手，方案设计随意性强，对于科学性和合理性考虑不足，没有明确地控制变量的意识。小学科学课着重培养学生的兴趣，对学生科学方法要求并不高，很少能给学生亲身经历较严谨的科学探究的机会。而注重科学探究却是初中物理新课程标准的重要理念之一。义务教育阶段的中学物理教育希望让学生经历基本的科学探究过程，学习科学研究方法，提高学生的科学素质。因此，无论在课堂内外，教师都应不遗余力地积极创造实验探究的机会，渗透科学研究的方法，如比较法、放大法、理想实验及控制变量法等，让学生在实验探究中不断内化科学探究思想，从而培养学生科学探究能力。同时，我们也要注意培养学生的信息提取能力及书面表达能力，让学生学会提取有用信息，学会阅读数据表格及图像，能够清楚、顺畅地表达探究过程，从多方面提高自己的科学素养。