淺談物理教學(xué)中迷思概念的獲取和轉(zhuǎn)變*

張生赟 楊曉梅

(寧夏大學(xué)物理與電子電氣工程學(xué)院 寧夏 銀川 075000)

理解概念是學(xué)習(xí)物理的基礎(chǔ)，而教學(xué)中由于多方面的原因，學(xué)生的思維易被迷思概念帶偏，所以物理教學(xué)中，應(yīng)該主動(dòng)獲取學(xué)生在概念理解中出現(xiàn)的迷思概念，并采取措施積極轉(zhuǎn)變.

1 學(xué)生產(chǎn)生迷思概念的原因

所謂迷思概念是指存在于學(xué)生頭腦中的非科學(xué)概念或錯(cuò)誤概念，產(chǎn)生的原因主要有以下幾點(diǎn).

1.1 生活中感性經(jīng)驗(yàn)的影響

感性經(jīng)驗(yàn)是認(rèn)識(shí)的初級(jí)階段，來自于對(duì)事物表面的認(rèn)識(shí)，并不能揭示事物的本質(zhì)，因而形成的概念是錯(cuò)誤的或者不準(zhǔn)確的.例如,部分學(xué)生僅憑踢球球動(dòng)，停止踢球則球停，就認(rèn)為力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因.

1.2 物理概念的負(fù)遷移

由于課程形成概念的階段性，對(duì)物理概念的表述并不是十分全面，但學(xué)生有可能把這些概念絕對(duì)化，從而發(fā)生概念性錯(cuò)誤，例如,誤認(rèn)為摩擦力總是阻礙物體運(yùn)動(dòng)，當(dāng)說到靜摩擦力可成為動(dòng)力時(shí)，往往難以接受.

1.3 其他學(xué)科知識(shí)的橫向遷移引起

各學(xué)科知識(shí)是相互聯(lián)系、相互促進(jìn)的，但是,有時(shí)候在某些情況下會(huì)產(chǎn)生負(fù)效應(yīng).如當(dāng)學(xué)習(xí)完歐姆定律后，就從函數(shù)關(guān)系出發(fā)誤認(rèn)為電阻與電壓成正比;根據(jù)字面理解就把超重認(rèn)為是物體重力變大.

1.4 邏輯思維能力欠佳

部分科學(xué)概念的形成需要嚴(yán)密的邏輯思維.在學(xué)習(xí)中，不合邏輯地對(duì)概念進(jìn)行外推，例如,根據(jù)矢量“既有大小，又有方向”的特點(diǎn)誤認(rèn)為電流也是矢量，而忽視了是否是矢量的一個(gè)重要依據(jù)“是否滿足平行四邊形法則”[1].

迷思概念具有頑固性、隱蔽性，頑固性是指迷思概念一旦產(chǎn)生便很難改變，對(duì)概念理解及后續(xù)的學(xué)習(xí)產(chǎn)生嚴(yán)重影響.隱蔽性是指這些迷思概念不容易被發(fā)現(xiàn)，若教師不主動(dòng)獲取、轉(zhuǎn)變學(xué)生頭腦中存在的迷思概念，教學(xué)活動(dòng)就無法做到有的放矢，影響課堂效率.

2 獲取學(xué)生迷思概念的主要途徑

對(duì)迷思概念的獲取總體來說能多不少，教師盡可能掌握所有可能產(chǎn)生的迷思概念，教學(xué)中主要有以下3種途徑.

2.1 課前依靠教學(xué)經(jīng)驗(yàn)預(yù)判

根據(jù)皮亞杰認(rèn)知發(fā)展的階段性，教育背景大同小異、年齡相仿的學(xué)生認(rèn)知發(fā)展層次基本相同，所以對(duì)于同班學(xué)生而言他們對(duì)于同一知識(shí)點(diǎn)產(chǎn)生的迷思概念基本相同.在教學(xué)活動(dòng)開展前，教師根據(jù)自己的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合考綱考點(diǎn)，總結(jié)往屆學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)產(chǎn)生的迷思概念，作為對(duì)本屆學(xué)生在知識(shí)學(xué)習(xí)前產(chǎn)生的迷思概念的預(yù)判斷，然后把這些迷思概念作為教學(xué)活動(dòng)中要解決的具體目標(biāo)，進(jìn)而提高課堂教學(xué)效率.表1所示，是依靠教學(xué)經(jīng)驗(yàn)預(yù)判摩擦力學(xué)習(xí)中存在的迷思概念.

表1 依靠教學(xué)經(jīng)驗(yàn)預(yù)判摩擦力學(xué)習(xí)中存在的迷思概念

2.2 課堂互動(dòng) 探尋學(xué)生概念理解的思維過程

教師在課堂教學(xué)中采用問題鏈的形式開展課堂互動(dòng)，逐步詢問，以了解學(xué)生理解概念的思維過程，發(fā)現(xiàn)學(xué)生在思考時(shí)存在的迷思.對(duì)于那些在互動(dòng)中，問題回答錯(cuò)誤的學(xué)生，教師要熱情鼓勵(lì)他們講出真實(shí)思路，往往這些課堂表現(xiàn)活躍的學(xué)生，他們的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)具有較強(qiáng)的代表性，從而一葉知秋了解學(xué)生總體的情況.

2.3 課后利用選擇題快速檢測(cè)再判斷

當(dāng)經(jīng)過一段時(shí)間的教學(xué)后，利用選擇題進(jìn)行快速檢測(cè)，看之前預(yù)判的迷思概念是否解決以及是否還有未發(fā)現(xiàn)的迷思概念.選擇題題目短小且回答形式簡(jiǎn)單，可在較短的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)大范圍的考查，干擾項(xiàng)的使用，能夠建立清晰的辨析環(huán)境，使得考試結(jié)果具有一定的診斷功能，考生對(duì)錯(cuò)誤選項(xiàng)的選擇，可以揭示出其對(duì)概念迷思的地方，或者揭示出教學(xué)上存在的問題.

例如在摩擦力這節(jié)，通過以下這道題來檢測(cè)學(xué)生對(duì)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的理解.

【例題】質(zhì)量為m的木塊無初速度的放置于水平傳送帶的一端，傳送帶以恒定速度v逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，假設(shè)物塊和傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，當(dāng)物體剛放到傳送帶上時(shí)，物體受到的摩擦力為( )

A.f=μmg方向向左

B.方向向左的靜摩擦力

C.f=μmg方向向右

D.方向向右的靜摩擦力

E.木塊上面未施加力，所以不受摩擦力

同時(shí)，為縮小偶然性的影響，應(yīng)設(shè)置兩道以上同一檢測(cè)目標(biāo)的試題.為了解學(xué)生的思維過程，鼓勵(lì)學(xué)生在解答時(shí)寫出推導(dǎo)過程.為便于快速統(tǒng)計(jì)，可以讓學(xué)生互相交換批閱試題，能使教師在最短時(shí)間內(nèi)獲得結(jié)果.

3 迷思概念轉(zhuǎn)變的基本過程

概念轉(zhuǎn)變即新舊信息的相互作用過程，迷思概念的轉(zhuǎn)變是指教師通過多種方式，用科學(xué)概念替換學(xué)生擁有的迷思概念、促進(jìn)學(xué)生認(rèn)知發(fā)展的過程.以往教師處理迷思概念的方式主要有兩種：

(1)利用新知識(shí)“覆蓋”，不注重學(xué)生已有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)，只關(guān)注給學(xué)生一個(gè)新的科學(xué)概念，企圖期望隨著學(xué)生知識(shí)的增加，能自己消化，這種方式易造成學(xué)生已有的迷思概念會(huì)不斷干擾新知識(shí)的接受，導(dǎo)致教學(xué)效率低下.

(2)教師直接指出學(xué)生迷思的地方，通過反復(fù)強(qiáng)調(diào)，讓學(xué)生機(jī)械記憶.這種方式是學(xué)生被動(dòng)接受的過程，學(xué)生既未認(rèn)識(shí)到迷思概念轉(zhuǎn)變的理由，概念之間也未產(chǎn)生有意義的聯(lián)系，學(xué)生難以掌握其實(shí)質(zhì)，其頭腦里的迷思概念并沒有得到轉(zhuǎn)變.

那么如何促成概念的有效轉(zhuǎn)變呢？概念的轉(zhuǎn)變過程中伴隨著教師教的過程以及學(xué)生對(duì)外界信息進(jìn)行加工的過程.信息加工理論的代表人物波斯納等提出，在以下情況中容易出現(xiàn)接受新的科學(xué)概念的契機(jī):①對(duì)現(xiàn)有概念不滿;②新概念可理解;③新概念合理;④新概念有效[2].

詳細(xì)展開來說，主要包括兩方面的涵義：當(dāng)學(xué)生遇到用迷思概念無法合理解釋的問題情境時(shí)，就會(huì)激發(fā)認(rèn)知沖突，導(dǎo)致對(duì)迷思概念的不滿，產(chǎn)生需要引入科學(xué)概念的需求，這是概念轉(zhuǎn)變發(fā)生的基礎(chǔ)，波斯納強(qiáng)調(diào)認(rèn)知沖突是引發(fā)學(xué)習(xí)者對(duì)現(xiàn)有概念不滿的最為有效的教學(xué)策略.與此同時(shí),教師如果在講授科學(xué)概念的過程中讓學(xué)生看到其合理性，或者使學(xué)生認(rèn)識(shí)到科學(xué)概念才是解決某一問題更好的途徑.他們會(huì)更容易相信并且接受科學(xué)概念，這是概念的內(nèi)化過程[3].

這里要補(bǔ)充的是，迷思概念是因?yàn)殡y理解才生迷思，所以在對(duì)一些容易產(chǎn)生迷思的概念，講述的方式需要慎重對(duì)待.同時(shí)應(yīng)注意到概念的理解具有一定的階段性，盼望短期內(nèi)形成科學(xué)概念是不現(xiàn)實(shí)的，但是,短期內(nèi)幫助學(xué)生建立科學(xué)概念的雛形是完全有可能的，如幫助學(xué)生形成迷思概念的反例或者科學(xué)概念的正例，并以此反例或正例建立推導(dǎo)過程.相較于迷思概念的頑固性，這種方式也易理解和記憶.

因此，迷思概念的轉(zhuǎn)變基本過程包括：(1)引起認(rèn)知沖突;(2)理解科學(xué)概念;(3)建立迷思的反例或者科學(xué)概念的正例.

4 促進(jìn)迷思概念轉(zhuǎn)變的策略

(1)直觀演示迷思概念的非科學(xué)性

教師利用實(shí)驗(yàn)儀器、多媒體課件等清晰直觀地向?qū)W生展示迷思概念的非科學(xué)性，對(duì)學(xué)生形成視覺上的沖擊，特別是演示結(jié)果與學(xué)生預(yù)測(cè)的不一樣時(shí)，對(duì)學(xué)生的認(rèn)知沖突會(huì)非常強(qiáng)烈，促使學(xué)生主動(dòng)積極地去改變迷思概念，對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)果重新思考和分析，從而得出新的科學(xué)概念.例如在摩擦力教學(xué)中，通過實(shí)驗(yàn)演示來證實(shí)改變接觸面積不影響滑動(dòng)摩擦力的大小.

(2)類比理解易產(chǎn)生迷思的概念

類比思維是指教學(xué)中根據(jù)兩個(gè)具有相同或相似特征的事物間的類比認(rèn)識(shí)，利用學(xué)生已建構(gòu)的事物去類比抽象的或者現(xiàn)階段知識(shí)無法解釋的新概念.例如，學(xué)生在學(xué)習(xí)電流時(shí)，誤認(rèn)為電子定向移動(dòng)的速度就是電流的傳導(dǎo)速率，當(dāng)?shù)弥娮拥亩ㄏ蛞苿?dòng)速率很小后，更是困惑電流傳導(dǎo)速率接近光速，此時(shí)教師可以通過類比來讓學(xué)生理解：把導(dǎo)線看作自來水管，如果從水管一頭壓入1 L水，那么另一頭立刻擠出1 L水，這就相當(dāng)于電流傳導(dǎo)速度，但是剛剛進(jìn)入的“那1 L水”，什么時(shí)候能夠一步步被擠到管子的末端，速度就很慢了，這就相當(dāng)于自由電子移動(dòng)速度.用具體的水管中水的流動(dòng)來類比抽象的電子定向移動(dòng)速率與電流傳導(dǎo)速度的區(qū)別，理解二者不是同一概念.

(3)比較理解易混淆的概念

比較法是物理教學(xué)中常用的方法，有比較才有鑒別，通過比較，辨析概念，明確概念，對(duì)那些容易迷思且內(nèi)容相反或者相近的概念，通常采用比較法予以區(qū)別.例如,通過列表比較認(rèn)識(shí)“一對(duì)作用力和反作用力”與“一對(duì)平衡力”的區(qū)別.

(4)建立迷思的反例或者科學(xué)概念的正例

利用生活中的事實(shí)或者高度簡(jiǎn)化的物理模型作為正反例的素材，并以這些正反例建立最基本的推理過程.例如,從迷思概念的反例出發(fā)，進(jìn)行推理，得出與定義、已有定理或已知條件明顯矛盾的結(jié)果，從而反證出迷思概念的非科學(xué)性.例如對(duì)高一學(xué)生來說，易誤認(rèn)為摩擦力一定阻礙物體運(yùn)動(dòng)，列出一個(gè)顯著的模型：物塊隨斜傳送帶一起向上運(yùn)動(dòng)，這副圖景學(xué)生能簡(jiǎn)畫出，也能想象到，“物塊因受靜摩擦力上升這個(gè)做正功的結(jié)果”，等到后面學(xué)習(xí)牛頓第二定律后，更能深刻認(rèn)識(shí)該例中摩擦力做正功的原因.

(5)鼓勵(lì)學(xué)生同伴互助學(xué)習(xí)

通常情況下，不管師生之間關(guān)系如何融洽，學(xué)生也總是免不了對(duì)教師的敬畏之心，所以他們的很多真實(shí)想法并不全向教師透露，而學(xué)生之間的交流彼此都能敞開心扉，再者同伴之間在年齡、認(rèn)知結(jié)構(gòu)等方面均有相似之處，最有可能處于對(duì)方的最近發(fā)展區(qū)，能夠發(fā)現(xiàn)同伴在概念理解中出現(xiàn)的偏差，同時(shí)也能提高自身的探索能力，相互促進(jìn)對(duì)方的成長(zhǎng).

5 結(jié)束語

綜上，筆者認(rèn)為學(xué)生在物理知識(shí)的學(xué)習(xí)中，出現(xiàn)迷思概念是必然的過程，教師要積極主動(dòng)獲取學(xué)生已經(jīng)形成的迷思概念，把迷思概念的轉(zhuǎn)變作為課堂教學(xué)的重點(diǎn)之一，采取行之有效的策略，促進(jìn)迷思概念的轉(zhuǎn)變.