牛顿第必然律的解说研究，在中学物理解说研究中早已不是一个新题目问题了。许多物理教育工作者对于这必然律的解说揭橥了自己颇有概念的解说概念，而且获得了写意的解说效果。

    当我们在解说实践中运用这些解说策略时，我们发现，确实可以取得如统一些文献中所述的预期效果。然而，当我们贪图一些新的情境让学生运用牛顿第必然律去治理题目问题时，令我们极端受惊的是：学生对于牛顿第必然律的把握水平却又异常之差。这使得我们疑心不解。为何对统一解说策略解说的效果的评价泛起如斯之年夜的误差？是教师教的原因，照样学生学的原因，抑或两者兼而有之。这促使我们对牛顿第必然律的解说进行深条理的理性思虑，进一步，我们从学生的认贴心理上，对这一纪律的解说进行了深切的研究。

    1 凡是牛顿第必然律的解说，日常是按课本编排挨次，提高前辈行演示执行引出课题，然后经过过程讲解伽利略与亚里士多德的争论，消弭“力是维持物体运动原因”的错误概念，进一步经过过程做斜面小车执行证实牛顿第必然律的正确性，末尾让学生运用牛顿第必然律去注释日常生涯中的现象，从而完成整个解说过程。

    为了磨练学生进修和把握牛顿第必然律的情形，我们曾用这样一道问题来检测学生。问题如下。你坐在向前匀速直线运动的汽车里，将手中的钥匙竖直上抛，问当钥匙落下来时是落在手里，照样落在手后背。全班56名同学在试卷上皆答：落在手后背。问其原因，皆曰：汽车在走，而钥匙抛出后不再向前走了。

    2 若何更好地改造牛顿第必然律的解说效果，使牛顿第必然律的解说效果然恰是实其实在意义上的令人知足。我们感受，囿于日常形式上的解说方式的改造已是隔靴搔痒，而必需深切到学生的认知结构中去考查学出发生错误熟悉的根源。

    认贴心理学的理论申报我们，学生进修物理概念、纪律时所形成的错误，经常是因为其脑子中的前科学概念的影响。

    所谓前科学概念，是指儿童在进修物理课程畴昔的生涯现实中，对各类物理现象和过程在脑子中频频建构所形成的系统的但并非科学的概念。好比牛顿第必然律就是如斯。在物理解说中，那种感受只需要“正面”教授常识，学生就能接管，若是他们仍不年夜白，可以多讲几遍就能达到目的的设法，实践证实是过于无邪了。因为在有些学生的履历中，早已有了与亚里士多德“力是维持物体运动原因”的理论近似的概念。这样，当他们进修了牛顿第必然律之后，就概略把定律纳入到自己原有的认知结构中，牛顿第必然律现实上成了“力是维持物体运动原因”的代名词。让他们注释用手推车、用脚踢球等一些不易露出错误概念的生涯实例时，他们也能注释得头头是道。但当注释用手抛钥匙、飞机扔炸弹的例子时，他们却又运用亚里士多德的理论去注释，其错误概念原形毕露。这恰是牛顿第必然律解说效果欠安的症结之所在。

    3 研究和改造牛顿第必然律的解说，理当认识学生脑子中前科学概念的特点。

    第一，学生脑子中的前科学概念是自觉形成的。

    曩昔，我们在解说中，经常误感受学生在进修物理之前其脑子如统一张“白纸”，教师可以在上面尽情涂画，事实并非如斯。学生在长久的生涯实践傍边，慢慢形成了自己对客不雅观全国物质运动纪律的概念。他们几乎天天都邑看到物体在力的浸染下运动，而在力避免浸染时物体静止，于是主不雅观地断言：有力，则物体运动；无力，则物体静止。这恰是亚里士多德“力是维持物体运动原因”的理论。

    第二，学生脑子中的前科学概念具有隐藏性。

    因为学生脑子中前科学概念都在潜移默化中形成的，所以它以暗藏的形式存在。这包含两方面的意义。其一是学生自己并没居心识到它的存在，因为学生并没有居心识地思虑并形成“力是维持物体运动原因”的概念。其二是前科学概念日常寻常并不显示出来，但经常在学生运用物理概念治理题目问题时显示出来。好比前述考试注解，许多有10多年教龄的初中物理教师脑子中也存在着牛顿第必然律的前科学概念，然而他们自己却并不知道。

    第三，学生脑子中的前科学概念具有顽固性。

    因为前科学概念是儿童脑子中业已形成的概念，且长久的日常生涯履历与视察又增强了这些概念。是以，学生脑子中的前科学慨念长短常顽固的。

    国内外物理教育界近年来的一些研究注解：一旦学生对某些物理现象形成了前科学概念，要想加以改变是极其难题的。尤其那些在人类科学熟悉史上履历了弯曲勉强过程的前科学概念，更是如斯。

    按照皮亚杰的理论，学生熟悉什么和若何步履，首要决意于他们所具有的认知图式（脑子模式），而不完全取决于教师所申报的内容。他们按照自己已有的图式领受和架空信息。在有错误熟悉存在的情景下，就会在脑子中形成和正确信息极不不异的器械。

    4 在上述研究的根柢根底上，我们对牛顿第必然律的解说提出如下解说倡议。

    （1）属意科学常识、科学方式与科学精神教育。

    牛顿第必然律不只在物理学自己上据有主要地位，而且在物理解说中也具有很好的教育价钱。在解说中，不只理当属意科学常识解说（定律自己），而且要不凡强调定律得出所运用的科学方式。包含理论执行的方式和科学推理方式，这一点经常是许多物理教师随意纰漏忽略的方面。而且，还要连系定律的解说，潜移默化地对学生进行科学精神教育。为什么只有伽利略能够勇敢地嫌疑亚里士多德持续2000多年的错误结论？指导学生树立起科学的嫌疑精神，树立实践是磨练真理的独一尺度的决意信念。这样融常识、方式和精神于一体的解说，才真正显示了牛顿第必然律解说的悉数内在。

    （2）必需取销教师脑子中的前科学概念。

    因为不少初中物理教师脑子中还具有牛顿第必然律的前科学概念，是以，很难想象出这些教师所教授出的学生脑子中的前科学概念能够加以取销。所以，取销教师自己脑子中前科学概念是牛顿第必然律解说的前提。

    （3）取销学生脑子中的前科学概念。

    因为在牛顿第必然律解说中学生脑子中存在着前科学概念，教师必需促使学生脑子中前科学概念的改变，在他们的脑子中激发认知争执和乞助紧要，使他们脑子华夏有的概念与当前面临的现实发生无法和谐的矛盾，促使原结构的解体和新结构的建构。这种过程可以说是在学生脑子中激发了一场科学革命。

    好比，除以上两个例子外，还可向学生铺排如下一个题目问题。匀速向前行驶的汽车前后玻璃窗上各有一只蜜蜂。两只蜜蜂同时以不异的速度向前后窗飞去，问前窗蜜蜂先飞到后窗，照样后窗蜜蜂先飞到前窗？若是学生正确回覆了这个题目问题，声名学生脑子中该题目问题上的前科学概念已经取销。否则，则感受模仿照旧没有取销。

    （4）僵持纠正前科学概念。

    因为前科学概念的顽固性。是以，感受前科学概念经由一两次纠正就消逝了的概念是极其错误的。

    取销学生脑子中的前科学概念不是一件十拿九稳的工作，它的发生过程是相当迟缓的。战胜旧图式（亚里士多德的概念）的惯性，用新的图式（牛顿第必然律）取代旧图式是一个异常艰难的过程。除非用旧图式不能注释题目问题，学生才会在脑子中发生认知争执，才会竖立新图式。是以，教师理当在期中、期末考试顶用新的情境题目问题考查学生对于牛顿第必然律的把握水平，只有如斯，才气真正使牛顿第必然律植根于学生的脑子中。