例談初中科學迷思概念修正和重建的教學策略

　　一、初中科學迷思概念和科學概念的區別
　　初中學生在接受正統科學教育之前，就已經通過對日常生活中的一些現象的觀察和體驗，形成了許多概念。在這些概念中，一些是反映客觀世界的樸素概念，但更多的是有悖于科學的錯誤概念。我們把學生頭腦中存在的錯誤概念或與科學概念不完全一致的認識叫做迷思概念。迷思概念不能正確地反映事物的本質而僅僅反映事物的一些表面現象，違背了科學道理，對學生正確地掌握科學概念、形成正確的認識造成一定的障礙。[1]
　　學生頭腦中的迷思概念是形成正確科學概念的基礎。這就提醒我們，在具體教學過程中，不能忽視學生的迷思概念，而應采取適當的教學策略，有效利用學生的迷思概念，逐步修正和重建，直至形成完整而正確的科學概念。
　　二、科學迷思概念修正和重建的幾點教學策略
　　科學概念的教學過程，就是依據學生原有的知識經驗，分析現象，抓住本質，形成理性認識的過程。因此，教師在實施教學時須弄清楚學生已有的迷思概念，并提供具體的、具有說服力的科學事實，使學生認識到自己原有概念的不足，引發認知沖突；要引導學生對實際中的問題進行交流，通過生生之間、師生之間的相互交流和討論，使學生從不同的角度修正自己的經驗和認識，轉變自己不正確的觀點，實現對科學概念的全面、準確的理解。[2]筆者結合自己多年來的教學實踐，對如何修正學生的迷思概念，重建新的正確的概念有了自己的一點體會，在日常課堂教學中常采用如圖1所示的教學模式，進行科學概念教學。
　　1．前測、把握起點，是實現迷思概念修正和重建的前提
　　在實施科學新概念教學之前，研究學生原有的概念和思維方式，弄清其對學習和理解新知識會造成什么樣的障礙與影響，把握學生學習的起點，是實現迷思概念修正和重建的前提。為了真實了解學生原有的迷思概念，筆者一般采取兩種方法，一是課前調查訪談，了解情況；二是課堂設計針對性的問題，誘導學生暴露迷思概念。
　　例如，筆者在關于“物質溶解度”的教學之前，設計了這樣一個調查問題：你覺得物質的溶解能力與哪些因素有關？學生的答案有很多，比較集中的有：溫度、物質顆粒大小、是否攪拌、氣壓、溶劑的多少等。其實，學生在七年級時，曾經學習了物質溶解快慢的影響因素，學生囫圇吞棗，把這個知識遷移過來，因此才出現了“物質顆粒大小、是否攪拌”這樣的回答。
　　學生由于生理、心理不夠成熟，思維簡單，往往憑自己的感性認識，把事物的非本質屬性當做本質屬性。通過前期調查，知道了學生在認知上的偏差，課堂教學時筆者尤為注意對這些問題的澄清和說明，以此來修正和重建學生的迷思概念。
　　為了充分暴露學生的迷思概念，課堂教學中，設計針對性的問題也是筆者常采取的方法。
　　例如，在學習摩擦力時，筆者問學生，摩擦力方向跟物體運動方向的關系怎樣？絕大多數學生都會認為摩擦力方向總是與運動方向相反。于是，筆者讓學生走路或跑起來，體會腳受到的摩擦力的方向，然后師生交流、討論分析。最后，學生才恍然大悟，原來是因為人受到的摩擦力向前，人才會向前行走，摩擦力方向也可以和運動方向一致。至此，學生對摩擦力這個概念有了更深刻的理解。
　　另外筆者在教學前測時，常思考新舊概念之間的上下位關系，當學生已有的舊概念在包容程度和概括水平上高于新學習的概念時，新知識與已有知識經驗構成下位關系，這時新概念的學習稱為下位學習。下位學習是一種注重演繹方法的學習。在下位學習中，學生對已有的知識經驗進行推演、擴展、精確化、修飾或者限制即可獲得新概念的意義，同時使原有的認識得到擴展、深化或者證實、說明。例如，學生已經具有了無機化合物的概念，這時學習氧化物、酸、堿、鹽的概念就構成了下位學習（如圖2所示）。筆者在教學過程中發現學生常把含氧化合物當做氧化物，這就告訴我們必須重視學生已有的迷思概念，才能有效地開展科學教學。
　　2．沖突、搭建支架，是實現迷思概念修正和重建的動力
　　當學生用迷思概念來理解和解釋某些實際問題而產生矛盾時，即原有概念與科學概念之間發生了“沖突”，而原有的迷思概念無力解決“沖突”時，學生才會自愿放棄舊的觀念。從心理學角度看，凡經過否定質疑的知識，在學生中才有較高的確信度。所以，教師在教學過程中適時創設能引起學生產生認知沖突的教學情境，以其無力解決的“沖突”動搖其頑固的迷思概念，感到必須修正原來的錯誤觀念或模糊認識，以此為契機和動力，指導學生進行認知順應，形成與科學觀念一致的新概念。[3]
　　例如，在探究“物體浮沉條件”一課時，筆者的教學片斷實錄如下：
　　師：物體放入水中，是沉下去還是浮在水面上，與哪些因素有關呢？請大家猜一猜。
　　生A：當然與這個物體本身的質量有關。
　　師：你為什么這么認為呢？（板書：質量）
　　生A：一塊質量大的石頭會沉在水底，而一只乒乓球是會浮在水面上的。
　　師：用同一塊橡皮泥分別做了甲、乙兩個實驗，學生看到實驗現象后，立即感到驚奇起來，筆者讓學生進行討論、分析。
　　生B：與這個物體的形狀有關。
　　師：怎么想到跟形狀有關了呢？（板書：形狀）
　　生B：我洗碗的時候發現的，碗可以漂浮在水面上，跟老師做的第二個實驗一樣。
　　筆者又將橡皮泥取出，做了如圖丙所示的實驗，這時候學生感到有些茫然，造成了強大的心理認知沖突。學生開始重新審視自己原有的迷思概念。
　　至此，教師創設了一個認知沖突的教學情境，給學生造成了一定的“震撼”，為學生修正和重建新概念搭建了支架，提供了動力。在這一過程中，也充分暴露了學生已有的迷思概念，面對新情境、新信息，學生會對比、分析、批判、選擇和重建頭腦中原有的知識經驗，教師應抓住這個修正迷思概念的契機，趁熱打鐵，促進學生對科學新概念的順應建構。通過分析、討論、交流，學生明確物體浮沉取決于物重和所受浮力的大小關系。
　　需要注意的是，迷思概念的修正和重建是螺旋漸進的，教師在搭建支架、設置能引起學生產生認知沖突的問題情境后，應誘導學生充分暴露迷思概念?？山M織學生討論，乃至爭論，并要運用延遲評價的原則，即待所有學生的觀點都充分展示后，再揭示矛盾，以免迷思概念暴露不完全，解決不徹底。[4]
　　3．探究、經歷過程，是實現迷思概念修正和重建的關鍵
　　教學實踐證明，學生在接觸到新的知識概念時，總是試圖用舊的知識結構和生活經驗去理解它，但這樣的認識往往是不科學的，與事實相違背的。筆者在教學過程中，常力圖通過實驗探究，讓學生親自動手，經歷過程，達到修正和重建迷思概念的目的。
　　例如，筆者在教授七年級“滑動摩擦力與哪些因素有關”的時候，首先讓學生猜想影響滑動摩擦力大小與哪些因素有關。經過討論后，學生一般會提出這樣一些猜測：與接觸面積大小有關、與壓力大小有關、與運動速度有關、與接觸面粗糙程度有關、與接觸面的濕度（有無水分）有關等。大多數時候，我們很多教師馬上依據書本研究壓力大小和接觸面粗糙程度對滑動摩擦力的影響，而對接觸面積大小、物體運動速度和接觸面間的濕度這幾個因素進行回避，只是告訴學生這些不是影響因素。但學生往往到九年級后對這些問題依然比較迷惑。筆者在教學時，給予學生充分的時間，加以探究。
　　以下是701班湯東杰等學生的研究過程，現實錄如下：
　?、僭诮佑|面積、接觸面粗糙程度一定、接觸面間的壓力一定、接觸面干燥的條件下（控制變量法），研究滑動摩擦力與物體運動速度的關系：
　?、谠谖矬w運動速度、接觸面粗糙程度一定、接觸面間的壓力一定、接觸面干燥的條件下（控制變量法），研究滑動摩擦力與接觸面積的關系：
　?、墼谖矬w接觸面積、物體運動速度、接觸面粗糙程度一定、接觸面干燥的條件下（控制變量法），研究滑動摩擦力與接觸面間壓力的關系：
　　④在物體接觸面積、物體運動速度、接觸面間壓力一定、接觸面干燥的條件下（控制變量法），研究滑動摩擦力與接觸面粗糙程度的關系：
　?、菰谖矬w接觸面積、物體運動速度、接觸面間壓力一定的條件下（控制變量法），研究滑動摩擦力與接觸面濕度（有水分）的關系：
　　通過實驗，用無可爭議的數據得出滑動摩擦力的大小與壓力大小、接觸面粗糙程度和接觸面間的濕度有關，而與接觸面積大小和物體運動速度無關。其中，對于實驗⑤，學生平常都認為物體表面濕度增大，有了水分，就像有了潤滑劑，物體受到的滑動摩擦力會減小，而實驗結果證明恰恰相反。學生通過課后查閱資料，給出的解釋是：接觸面間有了水分，水分填補了木塊與玻璃之間的空隙，縮短了木塊與玻璃間的距離，因此，分子之間的作用力大了很多，故而濕度增大，滑動摩擦力隨之增大。
　　實踐證明，增加讓學生自己動手探究的機會，通過實驗為學生提供必要的感性材料，是糾正迷思概念的關鍵之一，可促進學生自主解除迷思概念，重建正確的科學新概念，達到事半功倍的效果。[5]
　　4．練習、鞏固新知，是實現迷思概念修正和重建的平臺
　　如果要使新概念真正地成為知識體系中的一部分，主動內化為學生頭腦中固有的知識，還要知道如何運用新概念，并在此基礎上做出解釋、推論和預測，這樣才算完成整個的概念修正和重建過程。因此，在新概念建立以后，還要提供對新概念進行鞏固和系統化的機會。
　　例如，筆者在復習有關燃燒問題時，挑選了這樣一道習題：
　　某實驗小組為探究可燃物的“燃燒”問題，進行了如下的兩個實驗：
　?。?）左圖實驗（著火點：白磷40℃，紅磷240℃；水溫不低于70℃）可觀察到的現象是__▲___。由此可得出的結論是__▲___。
　?。?）按上面右圖實驗（集氣瓶底部鋪有少量沙子）可觀察到的現象：鎂條可以在二氧化碳氣體中劇烈燃燒，集氣瓶內部有黑色的碳和白色固體氧化鎂生成。寫出反應的化學方程式：__▲___。對照上述兩個實驗，你對燃燒和滅火有哪些新的認識？__▲___。
　　本題屬于一道綜合性的關于燃燒問題的習題，通過觀察兩個看似關系不大的實驗，來回答對燃燒和滅火有哪些新的認識。這樣一個問題很好地促使學生積極思索和提取以前學過的相關概念知識，關于燃燒的概念、燃燒的條件、滅火的方法、二氧化碳的相關性質、化學方程式的書寫等。對以前所學知識進行批判思考后，程度較好的學生能夠答對本題最后一問：燃燒不一定要有氧氣參加；二氧化碳能滅火是具有相對性的，并不能一概而論。這樣一道習題，不僅鞏固了學生關于“燃燒”的有關知識，更為重要的是拓展了關于“燃燒”的知識，使學生對燃燒的相關知識概念理解更深了。
　　通過這樣的習題訓練，激活學生的內心思維，活化學生的知識結構，能讓學生把自己頭腦中的迷思概念與科學概念進行對照、比較，從而達到對科學概念的意蘊的理解，把建立起來的科學新概念全面、深刻、牢固地印留在學生的頭腦中，為學生轉變迷思概念創造了平臺。[6]
　　三、結束語
　　幾年來，筆者閱讀了大量的關于概念教學的理論，對個人而言，形成了一種震撼，一種強烈的沖擊，通過不斷的教學實踐和積累，對如何開展科學概念教學有了自己的認識。筆者認為學生不是空著腦袋走進課堂的，學生學習更不是簡單地“輸入、儲存”課本和教師提供的信息，而是主動地將原有經驗和新信息進行對比、分析、批判、選擇和重建知識結構的過程。因此，教師要充分重視學生已有的迷思概念，整合優化教學策略，把握學習起點，修正和重建迷思概念，直至形成精致的、正確的科學概念。
　　參考文獻：
　　[1]鄒小斌.基于科學概念有效形成的課堂教學策略研究[Z].杭州江南實驗學校.
　　[2][3]