基于FCI調(diào)查的迷思概念的轉(zhuǎn)變研究

貢冰

◆摘? 要：物理概念的學(xué)習(xí)是高中物理教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，正確地理解物理概念有助于學(xué)生建立正確的物理觀念。然而學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中由于前認(rèn)知等因素影響，導(dǎo)致存在著迷思概念，而這將嚴(yán)重影響學(xué)生的物理學(xué)習(xí)。筆者基于FCI測(cè)量量表制定了三階測(cè)量量表用以調(diào)查學(xué)生力學(xué)學(xué)習(xí)過(guò)程中存在的迷思概念，以實(shí)際課堂為載體，進(jìn)行迷思概念的轉(zhuǎn)變。

◆關(guān)鍵詞：迷思概念;概念轉(zhuǎn)變;高中物理;教學(xué)策略

本次課題研究的調(diào)研對(duì)象為筆者所帶133位學(xué)生，其中男生74人，女生59人。針對(duì)力學(xué)迷思概念，筆者根據(jù)測(cè)試內(nèi)容結(jié)合FCI測(cè)量試題制定了兩個(gè)測(cè)量量表。一是三階測(cè)量量表（答案-信心-理由）用來(lái)較準(zhǔn)確測(cè)試學(xué)生的學(xué)習(xí)中出現(xiàn)的迷思概念。之后筆者根據(jù)反饋情況，改變教學(xué)策略，從而輔助學(xué)生進(jìn)行概念轉(zhuǎn)變。然后通過(guò)二階測(cè)量量表（答案-信心）檢測(cè)改善后的同學(xué)掌握情況。

一、力學(xué)迷思概念的診斷

（一）迷思概念的界定與成因分析

迷思概念源于“misconception”一詞。對(duì)于該概念的理解，部分學(xué)者認(rèn)為是“前概念”，認(rèn)為是學(xué)生接受科學(xué)正規(guī)學(xué)習(xí)訓(xùn)練前就形成的錯(cuò)誤的認(rèn)知，被奧蘇伯爾稱為相異構(gòu)想。從廣義上來(lái)說(shuō)，識(shí)學(xué)生在正式教育前，對(duì)生活現(xiàn)象常識(shí)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)所得到的與科學(xué)概念不一樣的概念。

學(xué)生在物理學(xué)習(xí)中出現(xiàn)迷思概念有多方面原因。一是生活經(jīng)驗(yàn)的影響。學(xué)生會(huì)運(yùn)用觀察法并結(jié)合適當(dāng)?shù)目偨Y(jié)從而得出結(jié)論，并沒(méi)有深入現(xiàn)象背后找到物理的本質(zhì)。比如生活中的推動(dòng)物體需要力，從而得到力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因等。二是對(duì)書(shū)本定義的理解片面。比如重力是由于地球吸引而產(chǎn)生的，就把重力等同于吸引力，或者把兩者當(dāng)成兩個(gè)力。三是課上教師對(duì)考點(diǎn)過(guò)分強(qiáng)調(diào)，而忽略基本知識(shí)構(gòu)架，學(xué)生的知識(shí)遷移不準(zhǔn)確。比如磁場(chǎng)中的帶電粒子過(guò)分強(qiáng)調(diào)圓周運(yùn)動(dòng)，以至于學(xué)生認(rèn)為粒子在磁場(chǎng)中只能做圓周運(yùn)動(dòng)。四是對(duì)概念課不夠重視?，F(xiàn)在的教學(xué)存在著針對(duì)考試的“刷題式”教學(xué)，忽略對(duì)物理概念的理解。學(xué)生在課堂上不夠重視教師對(duì)概念規(guī)律的分析講解，而是低頭記筆記，課后做題訓(xùn)練上。

迷死概念廣泛存在于每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)生涯，在學(xué)生的腦海中深深扎根，很難根除。即使教師在課堂上反復(fù)強(qiáng)調(diào)，但是只要沒(méi)有引發(fā)概念轉(zhuǎn)變，過(guò)一段時(shí)間，就會(huì)反復(fù)再次存在于學(xué)生的腦海中。這些迷思概念的隱蔽性比較強(qiáng)，較難被教師直接發(fā)現(xiàn)。迷死概念對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)有著嚴(yán)重地阻礙，檢測(cè)學(xué)生的迷思概念是必要的。

（二）測(cè)試量表及診斷結(jié)果

FCI力學(xué)測(cè)量量表是現(xiàn)在物理迷思概念鑒定的主要工具之一。筆者根據(jù)FCI制定了兩套測(cè)試量表。兩份測(cè)試量表測(cè)試，結(jié)合筆者的訪談及文獻(xiàn)調(diào)查結(jié)果，兩份調(diào)查量表包含動(dòng)力學(xué)中常見(jiàn)且重要的概念，如重力、牛頓運(yùn)動(dòng)定律等。一份為開(kāi)放式的三階量表，包括答案-信心-理由，用以調(diào)查學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中存在的迷思概念。其中答案加信心用以檢測(cè)學(xué)生存在的迷思概念，理由用以補(bǔ)充學(xué)生對(duì)概念的理解。第二份為二階測(cè)試量表，包括答案-信心，用以在檢測(cè)概念轉(zhuǎn)變后的成果。

本次研究樣本為筆者所教學(xué)的133位同學(xué)，其中男生74位，女生59位。對(duì)三階測(cè)量量表的結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)對(duì)于重力、位置和運(yùn)動(dòng)、加速度這些概念，大部分同學(xué)不存在迷思概念。然而在以下概念存在問(wèn)題：運(yùn)動(dòng)的合成遵循代數(shù)計(jì)算，相互作用力相等需要條件，力消失后仍短時(shí)間有影響，力維持物體運(yùn)動(dòng)，力與加速度的瞬時(shí)作用。此外，結(jié)合理由階的補(bǔ)充，學(xué)生還存在這些問(wèn)題：豎直面與水平面沒(méi)分清，沒(méi)有結(jié)合實(shí)際情景分析問(wèn)題，大氣壓力的成因不清，參考系的選擇，大部分同學(xué)無(wú)法準(zhǔn)確描述選擇答案的理由。

從調(diào)查結(jié)果來(lái)看，這些問(wèn)題的出現(xiàn)，部分來(lái)自于學(xué)生的前概念如力維持運(yùn)動(dòng)，部分來(lái)自于教師的課堂，如豎直面與水平面的問(wèn)題。此外從理由來(lái)看，學(xué)生能夠選擇出答案，但是無(wú)法給出準(zhǔn)確的理由，缺乏一定的語(yǔ)言表達(dá)能力。

二、基于診斷結(jié)果的教學(xué)分析

（一）概念轉(zhuǎn)變

迷思概念不會(huì)隨著學(xué)生學(xué)習(xí)而消失，學(xué)生也不會(huì)自發(fā)地去處理迷思概念，學(xué)生也沒(méi)有能力去處理自身的迷思概念問(wèn)題。教師就必須要為學(xué)生創(chuàng)造概念轉(zhuǎn)變的環(huán)境和條件。國(guó)際上由波斯納等人已提出成熟的“CCM”經(jīng)典概念轉(zhuǎn)變模式。根據(jù)該理論，要完成概念轉(zhuǎn)變，要滿足四個(gè)前提：一是不滿意，即學(xué)生對(duì)前概念不滿，發(fā)現(xiàn)原有概念存在的問(wèn)題;二是理解性，即學(xué)生能夠從根本上理解新的物理概念，而非停留在表面;三是合理性，即新概念要能夠合理解釋現(xiàn)象，;四是有效性，即新概念能夠有效解決原來(lái)困難的問(wèn)題。每一個(gè)條件是完成后一條件的前提，只有一步步完成四個(gè)條件，原有概念才能被新的科學(xué)概念所取代。

（二）概念轉(zhuǎn)變的教學(xué)策略

針對(duì)學(xué)生出現(xiàn)的問(wèn)題，筆者結(jié)合CCM模式根據(jù)實(shí)際教學(xué)情況進(jìn)行教學(xué)?；緲?gòu)架如下：

一是制造認(rèn)知沖突。在教學(xué)中制造原有概念無(wú)法解釋或者不合理的情景，主要以演示實(shí)驗(yàn)、反例，引導(dǎo)學(xué)生思考對(duì)比，引發(fā)學(xué)生對(duì)前概念的不滿意。例如相互作用力的理解，筆者結(jié)合傳感器進(jìn)行演示，在靜止、運(yùn)動(dòng)、加速運(yùn)動(dòng)等情景讓學(xué)生觀察到相互作用力總是等大。

二是在概念教學(xué)過(guò)程，重視學(xué)生對(duì)規(guī)律的理解，并適當(dāng)運(yùn)用類(lèi)比和直覺(jué)經(jīng)驗(yàn)教學(xué)來(lái)引導(dǎo)學(xué)生理解新概念，并能夠合理解釋現(xiàn)象。例如，在運(yùn)動(dòng)的合成分解中，結(jié)合力的合成分解，來(lái)進(jìn)行教學(xué)，并且可以結(jié)合數(shù)學(xué)向量來(lái)理解其計(jì)算方法。

三是運(yùn)用新的物理概念來(lái)解釋實(shí)際問(wèn)題。例如對(duì)于力與瞬時(shí)問(wèn)題中，筆者可以演示一玩具彈簧圈豎直靜止釋放時(shí)的慢放畫(huà)面，觀察期下端初始狀態(tài)沒(méi)用動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生利用牛頓運(yùn)動(dòng)定律來(lái)討論，從而得到正確的答案。

四是利用概念圖或者思維導(dǎo)圖來(lái)進(jìn)行教學(xué)輔助。引導(dǎo)學(xué)生完成概念圖或者思維導(dǎo)圖，課檢測(cè)學(xué)生對(duì)概念間聯(lián)系的認(rèn)識(shí)，而教師以圖的形式來(lái)講解物理概念之間的聯(lián)系讓學(xué)生直觀感受到概念與概念的關(guān)系。

三、總結(jié)

從最后的檢測(cè)來(lái)看，基本完成了大部分同學(xué)迷思概念的概念轉(zhuǎn)變。筆者認(rèn)為解決學(xué)生的迷思概念，一方面有效提高學(xué)生的物理素養(yǎng)，另一方面對(duì)于學(xué)生的考試也是有利的，能夠有效避免學(xué)生在考試中出現(xiàn)的“小錯(cuò)誤”。筆者建議教師在概念教學(xué)時(shí)要重視學(xué)生存在的迷思概念?？梢栽跈z測(cè)后，適當(dāng)修改教學(xué)策略，完成概念轉(zhuǎn)變。

參考文獻(xiàn)

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