因“迷”而“思”：從迷思概念到科學概念的轉(zhuǎn)化策略

韓晟杰

摘要：迷思概念是指學生的認識和理解存在偏差、混淆或錯誤，對學生科學知識的掌握具有負面影響。學生生活經(jīng)驗混雜、相近概念混淆、教材順序混亂是迷思概念的主要成因。在理論層面，教師要通過重整認知、聚焦情境、依托實驗等方法消除迷思概念；在日常教學中，可以采用包括POE在內(nèi)的多種策略破除迷思概念，實現(xiàn)從迷思概念向科學概念的轉(zhuǎn)化。

關(guān)鍵詞：小學科學；概念教學；迷思概念；科學概念

概念教學是學科教學的基礎(chǔ)，《義務(wù)教育科學課程標準（2022年版）》中明確指出，科學知識是小學科學學習評價的主要方面之一，考查學生對13個核心概念、54個分支概念的掌握情況是主要的評價方式[1]。因此，對科學概念的重新關(guān)注，是近年來小學科學教育教學研究中的新風向。有的學生看上去記住了概念的表述方式，但若是遇到他們不熟悉的情境，便立刻將科學概念拋諸腦后，本能地套用自己的生活經(jīng)驗，這種現(xiàn)象即為迷思概念。

細究其原因，主要是因為學生在進入課堂學習前，早已在生活經(jīng)歷中形成了一些樸素的科學經(jīng)驗，以嘗試解釋生活中的種種現(xiàn)象，即前概念。在這些前概念中，一部分是與科學概念相一致的，雖然難免淺顯化、表面化，但畢竟脫胎于學生的實際生活中，以具身學習的方式親歷了概念的形成過程，總體而言是利大于弊的；也有相當一部分學生的經(jīng)驗是片面的，甚至是錯誤的，屬于與科學概念相悖的迷思概念，亟待修正。事實上，學生極易帶著生活經(jīng)驗來學習、解決科學問題，從而對某些科學知識的理解產(chǎn)生偏差或混淆。因此，如何發(fā)現(xiàn)并糾正學生的迷思概念是教師進行概念教學的核心問題，也是實際教學中一個繞不開的話題。

一、尋迷：小學科學迷思概念的成因

（一）追本溯源，何謂迷思

迷思概念（misconception）廣泛地存在于科學教學中，從20世紀80年代開始至今一直是國際科學教育領(lǐng)域的熱點話題。學界對于迷思概念的定義持有不同的看法，但其內(nèi)涵大抵相同：指學生對于某事件和現(xiàn)象所持有的看法存在概念上的誤區(qū)，有別于目前所公認的科學認知，這種錯誤認知對科學概念的正確理解具有阻礙作用[2]。

作為科學教學的實施者，教師在進入教室前就應(yīng)當對學生的學情進行分析，同時在課堂中敏銳地發(fā)現(xiàn)迷思概念的存在，用適切的教學策略，使迷思概念向科學概念轉(zhuǎn)變。

（二）探尋究竟，為何迷思

1.生活經(jīng)驗混雜

學生生活經(jīng)驗的混雜是形成迷思概念的重要原因之一，迷思概念往往產(chǎn)生于日常生活之中。例如，當學生觀察到輕飄飄的羽毛緩慢飄落、沉重的玻璃珠飛快下落的時候，便自然而然地產(chǎn)生“重的物體下落快”的迷思概念。又如，經(jīng)典的古文《兩小兒辯日》中，無論是觀察太陽的大小變化、抑或是判斷早晚的溫度高低，都無法直接得出日地距離遠近的結(jié)論。

除了從自然現(xiàn)象的觀察中得出錯誤結(jié)論，學生還處在一個信息繁復的現(xiàn)代社會，形形色色沒有門檻、不加篩選的錯誤信息極易流入學生的生活中，電視節(jié)目、手機短視頻等傳播媒介也會成為迷思概念產(chǎn)生渠道。例如，某些產(chǎn)品在廣告中強調(diào)“純天然、不含化學物質(zhì)”，容易讓學生形成“化學物質(zhì)都是人造的工業(yè)產(chǎn)物且有害”的迷思概念。不論是生活經(jīng)驗還是大眾傳媒，究其原因，這類迷思概念的形成基于生活經(jīng)驗、表面特征，而非邏輯演繹。

2.相近概念混淆

科學概念之間具有聯(lián)系性，之前學習過的科學概念有時能幫助學生理解新概念，但有時也會產(chǎn)生負面作用，妨礙新概念的建立。例如，在學習“溶解”的概念時，學生受到之前學習過的冰融化現(xiàn)象的干擾，常常將兩者混為一談。正因為他們既沒有正確理解“融化”的概念，又沒有在觀察中辨析出“融化”“溶解”兩種現(xiàn)象的區(qū)別，相近概念的混淆影響了新概念的理解與生成。

3.教材順序混亂

教材內(nèi)容的呈現(xiàn)順序也是迷思概念的誘因之一[3]。科學教材總體上來說是符合學生的認知規(guī)律和心理特征的，但并不是所有的學生都能適應(yīng)書本上的思維路徑。若教師不及時調(diào)整教學策略，不以學生前認知為起點調(diào)整知識呈現(xiàn)順序，學生在某些章節(jié)上的學習會出現(xiàn)困難，就可能會導致迷思概念產(chǎn)生。

例如，在教科版小學科學教材五年級下冊中，第1～2課講述了物體在水中的沉浮情況和本身的材料、質(zhì)量、體積有關(guān)，為密度相關(guān)知識；第3～4課涉及到核心概念“排開的水量”，為浮力相關(guān)知識；第5～6課從物體受力情況來判斷物體的沉浮，為浮力相關(guān)知識；第7～8課將視角轉(zhuǎn)向了水，探究液體的不同導致物體沉浮的不同，為密度相關(guān)知識。在一個單元中，“密度”與“浮力”兩個范疇的內(nèi)容交替出現(xiàn)，相互交織，難免引起學生思維上的混亂，此時教師不能一味地照本宣科，要靈活地調(diào)整教學順序，從而減少迷思概念的產(chǎn)生。

（三）撥開云霧，何現(xiàn)迷思

迷思概念具有極強的隱蔽性，如果不經(jīng)課堂提問和課后測評，或者提問的指向不夠明確、測評的維度不夠精準，教師很難發(fā)現(xiàn)學生是否產(chǎn)生了迷思概念。在實際教學中，教師的教育機智要伴隨學生概念學習的全過程，重點關(guān)注課前測、課中提問、課后測三個階段，針對三個階段分別設(shè)計好課前訪談、問題單、二階測試題，才能及時發(fā)現(xiàn)迷思概念的身影，撥開迷思概念的云霧，進而“對癥下藥”。

二、析迷：如何消除迷思概念

（一）重整認知，深度理解科學概念

要消除迷思概念，首先實現(xiàn)深入理解。除了學生的自我投入，更關(guān)鍵的是教師要從外部做出引導。教師要堅持讓學生的科學素養(yǎng)得到發(fā)展，借助課堂中深入的探究過程，培養(yǎng)學生的科學思維，對基本概念和探究活動進行解構(gòu)、重組、生成，以此促成學生理解水平的提高，讓他們能“知其然”，更能“知其所以然”。

1.化繁為簡

解構(gòu)、重組復雜概念，促成由知識到觀念的發(fā)展。例如，在學習“溶解”的概念時，教師可以將其拆解成三個部分：一是基于前概念的“肉眼看不見的微粒”；二是基于觀察和模型推理的“均勻、穩(wěn)定地分散”；三是基于實踐與運用的“不能用沉降或過濾的方式分離”，同時與融化進行辨析，認識到溶解涉及到兩種及以上的物體，樹立學生的物質(zhì)觀。

2.化零為整

從科學原理背后隱含的一般規(guī)律、與學生已有經(jīng)驗的關(guān)聯(lián)、與真實世界的關(guān)聯(lián)等方面做出引導，建立知識的結(jié)構(gòu)性。例如，在復習“沉浮現(xiàn)象”時，教師可以引導學生從重力浮力、密度、排水量等多個角度來分析，而不是割裂地看待，以此加深對浮力概念全局的理解。

3.化客為主

概念學習并不僅僅是教師的“一言堂”，在教師清晰、科學地講解后，要充分給予學生表達的機會，鼓勵學生生成自己的概念圖式。教師化被動的概念接受為主動的知識輸出，才能幫助學生對已有認知進行系統(tǒng)的梳理，反映出對概念的認知結(jié)構(gòu)和理解深度。同時，在學生交流、展示概念圖式的時候，也能及時發(fā)現(xiàn)學生仍然存在的迷思概念，便于及時糾正。

（二）聚焦情境，逐步形成科學概念

單純的科學概念對學生來說難免抽象、枯燥，情境教學法是概念學習中常常會使用到的教學方法。但是，書本中展示的多是為課文服務(wù)的情境，屬于一種“極為簡化的現(xiàn)實情境”。情境一旦過于簡化，意味著與現(xiàn)實剝離，容易讓學生陷入絕對化、模式化的誤區(qū)，忽視了實際現(xiàn)實生活中的復雜情況，產(chǎn)生迷思概念。因此，讓學生能夠從真實情境中體會科學知識是十分必要的。

以教科版小學科學中年級教材為例：霧和霾是一回事嗎？（三年級上冊“天氣”）太陽中午離我們更近嗎？（三年級下冊“太陽、地球和月球”）米飯有甜味嗎？（四年級上冊“呼吸與消化”）我們吃的是植物的根、莖還是果實？（四年級下冊“植物的生長變化”）電對人體都有害嗎？（四年級下冊“電路”）通過對這些話題的探究，讓學生明白：科學知識和實際的應(yīng)用之間是有著緊密聯(lián)系的，生活中的一些事物、現(xiàn)象都能夠用科學規(guī)律去分析、解釋；相反，僅憑生活經(jīng)驗看待問題，往往會產(chǎn)生理解上的偏差與謬誤，產(chǎn)生迷思概念。

（三）依托實驗，精準表達科學概念

意大利物理學家伽利略曾說：“一切推理都必須從觀察與實驗中得來”。實驗探究是獲取科學知識的主要途徑，在激發(fā)學生科學興趣的同時，非常有利于科學概念的理解與內(nèi)化。

1.厘清實驗目的

在實驗探究過程中，不能單純以完成實驗過程、得到實驗結(jié)果為目的，而是應(yīng)該放慢教學節(jié)奏和思維過程，放大實驗討論和認知過程，力求教學思路和學生思維路徑的一致性。實驗前應(yīng)充分討論、進行預設(shè)，讓學生設(shè)計應(yīng)該怎樣通過本次實驗來得到問題的答案，摸清“做什么、為什么做、怎么做”，保證環(huán)節(jié)的連貫性與邏輯性，構(gòu)建高效課堂。

2.調(diào)動多種感官

自然觀察強調(diào)準確、全面地描述物體的特征，而實驗觀察側(cè)重于實驗過程中的自變量、因變量以及實驗現(xiàn)象之間的關(guān)系。無論是哪一種觀察，都必須對各種信息進行即時加工，對于學生形成正確科學概念具有獨到作用。然而，對小學生而言，他們在觀察的過程中往往只依靠視覺，容易忽視對其他感覺器官的應(yīng)用，如忽視聲響、忽視用手感受溫度的變化等。這時教師要對觀察的方式以及有效性做出指導，這樣的觀察也就更加深入、更有效果。

3.開展深度探究

教師在實驗探究中要放慢教學節(jié)奏和思維過程，放大實驗討論和認知過程，使教學思路和學生思維路徑具有一致性。實驗前應(yīng)充分討論，摸清“做什么、為什么做、怎么做”，保證環(huán)節(jié)的連貫性與邏輯性，讓清晰、科學的概念在學生心里落地生根。

例如，在“探究拉力大小與小車的速度關(guān)系”實驗中，教師可以提出“為什么要借助金屬墊片的重力拉動小車，而不是用手直接拉？”引導學生發(fā)現(xiàn)手的力量難以控制不變，而且力量大小很難測量，進而能讓學生意識到重力是廣泛存在的，其方向是確定的、大小是易于衡量的。針對這一問題的討論讓學生對重力有更深刻、更全面的理解。

三、破迷：從迷思概念走向科學概念

小學生的思維具有其年齡段的特征：以具體形象思維為主，逐步過渡到抽象邏輯思維，但是這種抽象邏輯思維在很大程度上仍然是與感性的生活經(jīng)驗相聯(lián)系的，仍然具有很大的具體形象性。因此，由前概念形成的迷思概念具有頑固性，僅僅靠“說”“練”“背”是難以克服的，教師需要通過以下幾種方式來破除迷思概念，將其轉(zhuǎn)化為科學概念。

（一）采用POE策略破除迷思概念

POE策略即“預測（Prediction）———觀察（Observation）———解釋（Explanation）”[4]，它主要由以下三步組成：①督促學生對實驗現(xiàn)象進行預測；②讓學生觀察實驗現(xiàn)象，如實記錄結(jié)果；③如果預測和觀察的結(jié)果不一致，需要對此做出解釋，盡量消解矛盾[5]。

例如，在“沸騰”一課的教學中，教師可以給出多個體積差異較大的容器（如小試管、小燒杯、大燒杯），讓學生預測水沸騰后水的溫度哪個容器高一些、哪個容器低一些（P）；接著通過實驗，記錄溫度計隨時間變化的數(shù)據(jù)（O）；最終將實驗結(jié)果與預測相比較，分析原因，得出科學概念（E）。在這段教學過程中，會有許多學生認為沸騰后試管中的水溫度最高、大燒杯中的水溫度最低，理由是：試管中的水少，加熱沸騰后溫度會更高。但當實驗現(xiàn)象表明三個容器的水溫一模一樣時，學生便發(fā)現(xiàn)水沸騰時的溫度和容器大小無關(guān)，“沸點”這一科學概念便能深刻地引入他們的腦海。教師在平時的科學概念教學中強化POE策略的運用，能讓學生擺脫慣性思維，培養(yǎng)他們的實證精神，有效預防迷思概念的生成。

（二）通過立體教學破除迷思概念

教師是課堂的組織者和引導者，應(yīng)當充分發(fā)揮教育機智，在教學中借助典型的材料或事例，通過鮮活的實驗體驗，結(jié)合縝密的邏輯分析破除學生的迷思概念。

例如，學習“種群、群落、生態(tài)系統(tǒng)”這部分內(nèi)容時，在課堂后半段復習總結(jié)環(huán)節(jié)，對比以下兩種教學策略：

策略一：說說本節(jié)課你學到了哪些知識。（學生回答出種群、群落、生態(tài)系統(tǒng)）你能概括種群、群落和生態(tài)系統(tǒng)之間的區(qū)別和聯(lián)系嗎？（出示PPT：同種生物、所有生物、生物+環(huán)境）

策略二：請結(jié)合屏幕上的魚缸，說說什么是種群、群落、生態(tài)系統(tǒng)。用概念圖來表示種群、群落、生態(tài)系統(tǒng)三者間的關(guān)系。

相比較而言，策略一偏向于誘導學生記憶、背誦概念，而策略二則要求學生在實例中敘述對概念的理解，將經(jīng)驗與認知聯(lián)系起來，更容易引發(fā)學生的認知沖突，讓他們認識到自己的前概念是有瑕疵的，在破除迷思概念的同時，也激發(fā)了自主學習科學概念的欲望。此外，策略二更強調(diào)學生模型認知的自主生成。

（三）借助信息技術(shù)手段破除迷思概念

在傳統(tǒng)教學中，教師常常通過現(xiàn)場演示實驗，用邊做邊講的方式進行教學。如今，借助信息化技術(shù)手段能夠更直觀地呈現(xiàn)科學活動中的信息，凸顯實驗的現(xiàn)象。

例如，在探究“拋體運動”時，由于小車下落的速度很快，用肉眼不容易清楚地觀察小車的運動軌跡，教師可以通過播放微視頻，通過放慢速度、定格、標識運動軌跡等技術(shù)手段，對學生理解模糊或有偏差的地方進行突出強調(diào)，以起到更好的教學效果[6]。又如在學習“日食和月食”時，使用AR技術(shù)能更加清晰地凸顯“日———地———月”三星之間的位置關(guān)系，并能展現(xiàn)出與靜態(tài)圖片不同的、完整的日月食動態(tài)變化過程。

總之，如何促進學生迷思概念的轉(zhuǎn)變對加強科學概念學習、提升學科教學質(zhì)量來說意義重大。教師在教學中要始終從學生的已有認知出發(fā)，通過精巧的教學設(shè)計、運用適切的教學方法，實現(xiàn)學生迷思概念的預防和轉(zhuǎn)變。

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部.義務(wù)教育科學課程標準[M].北京：北京師范大學出版社，2022：16-19.

[2]李雁冰，刁彭成.科學教育中“迷思概念”初探[J].全球教育展望，2006，35（5）.

[3]胡洪羽.小學《科學》教學中迷思概念的成因與轉(zhuǎn)變策略[J].新課程研究（上旬刊），2012（7）.

[4]何學巧.初中科學迷思概念的產(chǎn)生及轉(zhuǎn)變策略探析[J].教師，2018（13）.

[5]任英杰.促進小學生“迷思概念”轉(zhuǎn)變的POE策略及案例分析[J].基礎(chǔ)教育研究，2008（2）.

[6]陳馨.POE策略下的小學科學實驗設(shè)計[J].湖北教育（科學課），2020（1）.

課題項目：江蘇省蘇州高新區(qū)教育科學“十四五”規(guī)劃2021年度重點立項課題“深度學習視域下小學科學概念教學的實踐研究”（SND-2021-ZD-003）

見習編輯/張婷婷