淺談高中物理“迷思概念”的特點(diǎn)及轉(zhuǎn)化策略

孫美泉

[摘 要]文章分析了高中物理“迷思概念”的產(chǎn)生原因及特點(diǎn)，并根據(jù)相關(guān)教育學(xué)理論探討了符合高中生及高中物理學(xué)科特點(diǎn)的轉(zhuǎn)化策略。

[關(guān)鍵詞]高中物理；迷思概念；轉(zhuǎn)化策略

[中圖分類號(hào)]G633.7[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A[文章編號(hào)] 16746058（2017）35003703

2003年教育部頒布的《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)稿）》明確指出：“高中物理是普通高中科學(xué)學(xué)習(xí)領(lǐng)域的一門基礎(chǔ)課程，與九年義務(wù)教育物理或科學(xué)課程相銜接，旨在進(jìn)一步提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)?！盵1]“‘全面提高每個(gè)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)是我國當(dāng)前推行的課程改革中最為核心的理念，科學(xué)概念的掌握是科學(xué)素養(yǎng)形成的前提。”[2]

大量的研究與教學(xué)實(shí)踐表明，學(xué)生在學(xué)習(xí)科學(xué)概念前，頭腦并非一片空白，通過日常交際和個(gè)人經(jīng)驗(yàn)的積累，學(xué)生對(duì)自然界或生活中的常見現(xiàn)象和事物形成了大量的個(gè)人觀點(diǎn)與認(rèn)識(shí)。然而，學(xué)生的原有想法，有些與科學(xué)定義一致，但有些是與科學(xué)定義不同。這些與科學(xué)定義不同的想法，本文稱之為“迷思概念”。[3]

在高中階段，要培養(yǎng)和提高學(xué)生的物理科學(xué)素養(yǎng)，教師應(yīng)該明了“迷思概念”的特點(diǎn)及產(chǎn)生原因，并找到有效的轉(zhuǎn)化策略，使學(xué)生掌握物理概念。

以下提出的幾點(diǎn)淺見，望方家指正。

一、高中物理學(xué)習(xí)中“迷思概念”的特點(diǎn)

1.主觀性

高中生對(duì)物理概念的形成往往是基于自身已有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)、生活經(jīng)歷、樸素想法的，并非科學(xué)推論，雖然看似能合理解釋生活中常見的物理現(xiàn)象，符合學(xué)生自己的認(rèn)知規(guī)律，但卻是不正確的“迷思概念”，這樣的理解具有主觀性。例如，學(xué)生往往誤以為，小朋友滑滑梯時(shí)，之所以能夠沿斜面下滑，是由于受到了“下滑力”的作用，但實(shí)際上“下滑力”是不存在的，屬于“迷思概念”，小朋友下滑，其實(shí)是受到自身重力沿斜面向下的分力作用。

2.頑固性

物理“迷思概念”不易通過簡單的教學(xué)發(fā)生轉(zhuǎn)變，因?yàn)椤懊运几拍睢钡男纬啥蓟趯W(xué)習(xí)者的長期生活經(jīng)驗(yàn)和原有知識(shí)體系，并與其建立起聯(lián)系，因而相對(duì)穩(wěn)定，并能夠廣泛地遷移，因此，“迷思概念”具有頑固性。例如，學(xué)生誤以為“力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因”，進(jìn)而在對(duì)物體進(jìn)行受力分析時(shí)，堅(jiān)定地認(rèn)為只有運(yùn)動(dòng)的物體才會(huì)受到摩擦力的作用。其實(shí)，學(xué)生往往忽略了物體靜止時(shí)也可能受到摩擦力的作用。

3.往復(fù)性

人對(duì)客觀事物的認(rèn)識(shí)常常會(huì)經(jīng)歷相同的思維過程，同樣的“迷思概念”在不同時(shí)代的人們身上也常常會(huì)出現(xiàn)。同一“迷思概念”在每屆學(xué)生中都會(huì)反復(fù)出現(xiàn)，因此，具有往復(fù)性。例如，兩千多年前古希臘的亞里士多德提出“力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因”的觀點(diǎn)，意大利的伽利略早在幾世紀(jì)前就通過理想斜面實(shí)驗(yàn)證實(shí)了它的錯(cuò)誤，可是在多年教學(xué)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)每屆學(xué)生中都有不少人持與亞里士多德相同的觀點(diǎn)。

二、“迷思概念”對(duì)高中物理教學(xué)的影響

高中生基于日常生活經(jīng)驗(yàn)，對(duì)物理現(xiàn)象、物理過程的認(rèn)識(shí)，常帶有個(gè)人觀點(diǎn)，這樣的認(rèn)識(shí)或理解容易形成“迷思概念”，會(huì)阻礙學(xué)生對(duì)物理新知識(shí)的同化和順應(yīng)，甚至對(duì)物理新知識(shí)產(chǎn)生錯(cuò)誤的理解，如果這些“迷思概念”沒有得到及時(shí)糾正，將影響學(xué)生對(duì)后續(xù)相關(guān)物理知識(shí)的學(xué)習(xí)，使學(xué)生覺得物理難學(xué)，甚至對(duì)物理產(chǎn)生厭學(xué)情緒。生活中，學(xué)生常常會(huì)有這樣的認(rèn)識(shí)：沿滑梯下滑的小朋友是由于受到一個(gè)“下滑力”的作用，汽車快速過彎時(shí)偏移到公路外側(cè)是由于受到了“離心力”的作用等。這些都是“力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因”的“迷思概念”對(duì)高中物理教學(xué)產(chǎn)生的不良影響。

雖然多數(shù)“迷思概念”會(huì)阻礙學(xué)生對(duì)物理新知識(shí)的同化和順應(yīng)，影響物理概念教學(xué)。但是也有不少“迷思概念”對(duì)學(xué)生建構(gòu)和掌握物理概念具有促進(jìn)作用，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)物理概念具有積極的意義，后者是學(xué)生理解物理新知識(shí)的“生長點(diǎn)”，教師應(yīng)充分利用這些“迷思概念”并積極引導(dǎo)學(xué)生從中“生長”出科學(xué)的物理概念。例如，“同款小車發(fā)動(dòng)機(jī)排量越大，加速性能越好”，這一“迷思概念”其實(shí)就對(duì)應(yīng)著加速度這個(gè)物理概念，因而可以引導(dǎo)學(xué)生思考，加速性能越好的汽車，從靜止加速到100km/h所需時(shí)間就越少，也就說明速度變化快，從而引入加速度的概念。

三、高中物理“迷思概念”的轉(zhuǎn)化策略

1.運(yùn)用概念圖，完善知識(shí)體系

雖然我們也常常應(yīng)用建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論進(jìn)行物理概念教學(xué)，但我們往往只關(guān)注學(xué)生對(duì)物理概念的記憶存儲(chǔ)，而忽視了學(xué)生對(duì)物理概念的理解和掌握，因此在物理概念教學(xué)中，教師應(yīng)注意在將不同的知識(shí)點(diǎn)教授給學(xué)生后，或是在完成一章或一個(gè)階段的教學(xué)后，進(jìn)行總結(jié)時(shí)，通過呈現(xiàn)一張整理好的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)圖，讓學(xué)生將這些知識(shí)點(diǎn)拼接起來，讓學(xué)生對(duì)各知識(shí)點(diǎn)之間的聯(lián)系有個(gè)整體的認(rèn)知和理解，形成知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，方便學(xué)生在解決實(shí)際問題時(shí)，快速提取所需知識(shí)。為此，在具體教學(xué)中，教師要引導(dǎo)學(xué)生思考相關(guān)知識(shí)點(diǎn)之間的聯(lián)系，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)各知識(shí)點(diǎn)的過程中，將它們進(jìn)行比較聯(lián)系，并形成知識(shí)網(wǎng)絡(luò)體系。

在物理概念教學(xué)中，可以先運(yùn)用概念圖幫助學(xué)生建立相關(guān)的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。例如，在摩擦力概念的教學(xué)中，可以運(yùn)用概念圖將滑動(dòng)摩擦力的相關(guān)知識(shí)（如產(chǎn)生條件、大小、方向、實(shí)例分析等）聯(lián)系起來（如圖1），幫助學(xué)生理解掌握有關(guān)滑動(dòng)摩擦力的各知識(shí)點(diǎn)；接著，改變實(shí)例的條件，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)比滑動(dòng)摩擦力與靜摩擦力的產(chǎn)生條件、大小、方向。

2.基于“認(rèn)知沖突”的誘思教學(xué)

建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論強(qiáng)調(diào)，學(xué)生并不是空著腦袋走進(jìn)教室的，在學(xué)習(xí)上，建構(gòu)主義的研究者關(guān)注學(xué)生建構(gòu)知識(shí)的基礎(chǔ)，如學(xué)生腦海中已存在的經(jīng)驗(yàn)、心理結(jié)構(gòu)和信念，以及在此基礎(chǔ)上如何建構(gòu)知識(shí)。[4]只有當(dāng)前的物理事實(shí)與原有認(rèn)知產(chǎn)生沖突時(shí)，學(xué)生才會(huì)意識(shí)到，要改變?cè)械摹懊运几拍睢保虼?，要轉(zhuǎn)變學(xué)生的“迷思概念”就要?jiǎng)?chuàng)設(shè)情境，并通過連續(xù)提問，動(dòng)搖其原有的認(rèn)知，將學(xué)生的物理思維過程外化，并通過循循善誘的引導(dǎo)和糾正，最終轉(zhuǎn)變學(xué)生的“迷思概念”。endprint

下面通過“比較物體下落的快慢”的教學(xué)說明基于“認(rèn)知沖突”的誘思教學(xué)。

師：物體下落的快慢與哪些因素有關(guān)呢？

生1：物體的重量。重量大的物體比重量小的物體下落得快。

師：同學(xué)們真聰明，兩千多年前的古希臘學(xué)者亞里士多德也持這種觀點(diǎn)，兩個(gè)重物一大一小，從同一位置下落時(shí)，重量大的物體下落得快。那么，如果將這兩個(gè)重物捆綁在一起從同一位置下落，它比重量大的物體下落得快還是慢呢？

生2：兩個(gè)重物綁在一起時(shí)下落得快，因?yàn)樗闹亓扛蟆?/p>

生3：單個(gè)重量大的物體下落得快，因?yàn)橹亓看蟮奈矬w綁上重量小的物體后，會(huì)被重量小的物體拖慢。

師：由“重物比輕物下落得快”推斷出了兩個(gè)相互矛盾的結(jié)論。那么，物體下落的快慢跟哪些因素有關(guān)呢？（引發(fā)認(rèn)知沖突）

（學(xué)生認(rèn)真思考，相互討論。）

師：同學(xué)們，如果讓一個(gè)硬幣和一張紙片從同一位置下落，誰下落得快呢？

生4：硬幣下落得快。

（教師演示實(shí)驗(yàn)，證明學(xué)生的判斷是正確的。）

師：如果我們將紙片揉成紙團(tuán)和硬幣從同一位置下落，誰下落得快呢？

生5：還是硬幣下落得快。

（教師演示實(shí)驗(yàn)，證明學(xué)生的判斷是正確的。）

師：在兩次實(shí)驗(yàn)中，質(zhì)量相同的紙片和紙團(tuán)誰下落得快？

生6：紙團(tuán)下落得快。

師：紙團(tuán)和紙片質(zhì)量相同，為什么紙團(tuán)比紙片下落得快呢？

生6：紙片受到的空氣阻力比紙團(tuán)的大。

師：這能說明什么問題？

生6：空氣阻力會(huì)影響重物下落的快慢。

師：如果在一個(gè)沒有空氣（真空）的環(huán)境中，不同重量的物體下落快慢相同嗎？

生7：應(yīng)該一樣。

師：那我們一起通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證你們的觀點(diǎn)。

（教師演示牛頓管實(shí)驗(yàn)，學(xué)生觀察并記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。）

（1）牛頓管中充滿空氣時(shí)，請(qǐng)同學(xué)們觀察硬幣和羽毛下落的快慢。

（2）將牛頓管中的空氣少量抽出，請(qǐng)同學(xué)們觀察硬幣和羽毛下落的快慢。

（3）將牛頓管中的空氣大量抽出，請(qǐng)同學(xué)們觀察硬幣和羽毛下落的快慢。

牛頓管中硬幣下落速度與羽毛下落的速度差：

充滿空氣時(shí)，速度差大；

抽出少量空氣時(shí)，速度差變小一些；

抽出大量空氣時(shí)，速度差更??；

真空時(shí)，速度差為零。

從實(shí)驗(yàn)可知，當(dāng)空氣阻力減小時(shí)，不同重量的物體落地的時(shí)間差越來越小。

真空時(shí)，空氣阻力為零，硬幣和羽毛會(huì)同時(shí)落地。

3.創(chuàng)設(shè)情境，將抽象概念具體化

學(xué)生普遍反映高中物理難學(xué)，很大一部分原因是不能正確理解物理概念，特別是抽象的物理概念，因此在教學(xué)過程中教師應(yīng)通過實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生具體形象地理解和掌握物理概念。例如，電磁學(xué)中，電場(chǎng)和磁場(chǎng)是真實(shí)存在的，但卻看不見、摸不著，我們不能直接研究它們，只能通過場(chǎng)的基本性質(zhì)間接研究它們，因此，通過實(shí)驗(yàn)形象地將磁感線的性質(zhì)及特點(diǎn)呈現(xiàn)出來，要比教師用語言描述來得更加直觀明了，有效幫助學(xué)生準(zhǔn)確認(rèn)識(shí)電場(chǎng)和磁場(chǎng)。

對(duì)于受條件限制，無法通過親自動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)進(jìn)行教學(xué)的抽象概念，可以借助實(shí)驗(yàn)視頻或多媒體技術(shù)模擬重現(xiàn)實(shí)驗(yàn)情境，讓學(xué)生能觀察，總結(jié)基本概念。例如，盧瑟福α粒子散射實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象及解釋；速度選擇器、回旋加速器、質(zhì)譜儀的結(jié)構(gòu)及工作原理講解；帶電粒子在場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡的分析；等等。

教師讓學(xué)生親自動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)，或者通過實(shí)驗(yàn)視頻，或者通過多媒體技術(shù)模擬，把實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象具體形象地展示出來，為學(xué)生的思考和推理提供具體形象的模型，強(qiáng)化學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，讓學(xué)生有效理解抽象概念，轉(zhuǎn)化“迷思概念”。

4.有效運(yùn)用類比教學(xué)法

“類比法具有明顯的形象性，可以將難以理解的、復(fù)雜的問題表達(dá)清楚，有利于學(xué)生的理解和掌握。”[5]

在物理學(xué)習(xí)中，學(xué)生常常因?yàn)橄嗨聘拍?，而產(chǎn)生困惑，雖然僅差幾個(gè)字，但是意思卻完全不同。此時(shí)，我們可以運(yùn)用類比教學(xué)法，對(duì)這些概念進(jìn)行對(duì)比分析，讓學(xué)生對(duì)相關(guān)概念的內(nèi)涵有深刻的理解。例如，電場(chǎng)力做功與重力做功的類比，電勢(shì)能與重力勢(shì)能的類比，電場(chǎng)和磁場(chǎng)的類比，等等。在這些概念教學(xué)中，運(yùn)用類比教學(xué)法，能夠?qū)⑾嚓P(guān)概念之間的共性和特性，直觀形象地呈現(xiàn)出來，學(xué)生更容易融會(huì)貫通。

5.加強(qiáng)小組合作學(xué)習(xí)

雖然同一班級(jí)學(xué)生的年齡相仿，邏輯思維能力和理解能力相仿，但是大家來自不同的家庭，每個(gè)人的文化背景及生活經(jīng)歷不盡相同，對(duì)同一物理概念往往有自己獨(dú)到的見解。因此在物理概念教學(xué)中，可讓學(xué)生交流討論，產(chǎn)生共鳴，引起反思，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

教師在學(xué)生小組合作探究后，再與學(xué)生交流，容易明白不同學(xué)生對(duì)同一物理問題的思維方法，從而明確“迷思概念”的癥結(jié)所在，為轉(zhuǎn)化“迷思概念”提供理論依據(jù)和方法指導(dǎo)。

總之，在高中物理教學(xué)中教師應(yīng)該診斷學(xué)生在高中物理學(xué)習(xí)中常見的“迷思概念”，分析其產(chǎn)生原因及特點(diǎn)，從而提出有針對(duì)性的轉(zhuǎn)化策略，提高高中物理概念教學(xué)的有效性，消除高中生對(duì)物理的畏懼心理，培養(yǎng)學(xué)生分析與解決物理問題的能力，進(jìn)而培養(yǎng)和提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

[1]中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)稿）[S].北京：人民教育出版社，2003.

[2]詹金順.在物理課堂教學(xué)中提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)[J].技術(shù)物理教學(xué)，2010（2）.

[3]曹芬芳.初中生迷思概念及其轉(zhuǎn)變研究[D].杭州：浙江師范大學(xué)，2009.

[4]趙強(qiáng)，劉炳升.建構(gòu)與前概念[J].物理教師：高中版，2001（7）.

[5]陳含爽.電磁學(xué)中類比教學(xué)法的應(yīng)用研究[J].安慶師范學(xué)院學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版》，2014（2）.endprint