促進初中光學錯誤概念轉變的教學策略淺談

溫 敏 徐曉梅

（云南師范大學物理與電子信息學院 云南 昆明 650500）

在日常生活與學習中，學生自發建構了一些光學知識經驗，如月亮是光源、放大鏡只能將物體放大等，其中有些知識經驗是與科學概念相沖突的錯誤概念，但往往能很好地“解釋”一些表面現象，符合直觀觀察，被學生認為是“科學合理”的概念，如果這些錯誤概念得不到及時糾正，會導致錯誤的思維，歪曲科學光學概念的物理意義，難以理解科學概念的本質.因此教師要采取合理有效的教學策略幫助學生轉變錯誤概念，建立科學光學概念體系.

1 初中光學中常見的錯誤概念

表1 初中光學中常見的錯誤概念

2 光學錯誤概念產生的原因

錯誤概念產生的原因是多方面的，只有充分了解了學生頭腦中錯誤概念形成的原因，才能對癥下藥，順利轉變錯誤概念.

2.1 學生對光學現象的看法與古代先哲相似

由于有些學生對先哲盲目信從，當古代先哲對光現象的錯誤看法與自己相似時，錯誤概念就自然形成了.如學生認為眼睛能看到物體是眼睛發出的光照到了物體上，恩培多克勒［1］等也主張眼睛本身發出某種東西遇到物體所發出的東西就產生了視覺，兩種觀點很相似，這樣“眼睛能發光”錯誤概念就形成了.

2.2 學生根據光現象的表象來理解光現象

由于學生的知識有限，通常會根據表象去理解日常生活中的光現象，但這些表象能幫助學生“成功”理解所遇到的一些光學現象，就形成看似合乎邏輯的非實質性的觀點.如月亮能照亮夜空，月亮就是光源；生活中的光是五顏六色的，所以光是可見的.

2.3 學生的概念生態圈

依據波斯納（Posner）提出的概念轉變模型中概念生態圈理論，在日常的生活與學習中，每個學生形成了自己的經驗系統，在經驗系統中不僅有具體的概念、實例，也包括一般信念和觀念，但其中不乏有些經驗與當前科學理論相違背.

2.4 來自正式的課堂教學

由于有些教師的教育觀念陳舊，教學不創新，只重視知識的傳授，往往把主要精力放在培養學生解題方法、解題能力和應試技巧上，把取得好的考試成績作為唯一目標，忽視了靈活運用教材創設具體課堂情境，不能為學生間的交流、表達相互的觀點和教師了解學生已有的錯誤概念提供更多的機會，教師不能根據錯誤概念成因調整教學策略幫助學生轉變錯誤概念，這樣錯誤概念干擾了新概念的學習，影響了學生正確理解新概念的物理意義，導致產生更多的光學錯誤概念.

2.5 學生錯誤的類比遷移

類比遷移是用熟悉問題的解決方法去解決相似新問題的一種問題解決策略，研究表明，由于學生對初中生缺乏類比推理的心理能力，且對已學概念理解不夠深刻，在利用所學知識解決問題時，往往容易形成錯誤的類比遷移而產生錯誤概念.如：用處理水中人像形成的原理來處理水中魚像.

2.6 課外媒介不規范的言語表達

隨著科技的發展，學生可以通過廣播、電視、報刊雜志、網絡等多種媒介獲取大量光學知識，由于物理知識專業性很強，有些媒介對物理知識表達不太規范與科學，而學生具有的相關物理知識少，不能判斷媒體上的光學知識是否正確、表達是否規范，導致學生形成了錯誤的認識，如影、像不分.

3 促進光學錯誤概念轉變的教學策略

由于錯誤概念具有廣泛性、隱蔽性、自發性、反復性、負遷移性等特點，為順利轉變錯誤概念，教師要營造生生、師生相互討論交流的課堂，讓學生的錯誤認識能充分地展現出來，要創設不同的課堂情境，激發學生的認知沖突，然后采取行之有效的教學策略，使學生的錯誤概念得以轉變，從而建立科學概念體系.

3.1 營造開放互動的課堂 深入了解學生的經驗世界

奧蘇貝爾有這樣一句名言：“影響學習的唯一重要因素，就是學習者已經知道了什么，要探明這一點，并應據此進行教學.”［2］教師要以開放的觀念和心態，確立“發展個性、百花齊放”，打破“求同”敢于“求異”的治教方略，為學生營造一個寬松民主、交流互動的課堂環境，讓學生積極主動地參與到課堂中相互討論、表達不同觀點.學生在課堂討論交流過程中所表達出來的原有認識是非常好的課程資源，既能讓教師全面客觀地了解到學生經驗世界中存在哪些錯誤認識，為實現錯誤概念轉變提供良好的教學契機.學生在交流討論時，教師要認真傾聽學生的看法與主張，要洞察他們想法的由來，不管學生的理解和解釋正確與否，教師都要做出積極的回應，對有些看來不合邏輯，甚至是很荒唐可笑的觀點，不要譏諷、打擊、壓制，甚至責罵學生，而要認真深入地分析那些看似荒唐的觀點產生的原因；同時教師要根據教學的需要，創新地處理教材，大膽合理地運用各種教學資源創設各種課堂情境，做到“以境啟發、以疑引入”，充分激發學生的好奇心，調動學生的內趨力，使學生想學、樂學，能積極主動學習科學概念，轉變錯誤概念.

案例1：在學習“看不見的光”時［3］，為了解學生對“看不見的光”存在哪些錯誤認識，課堂上，教師先讓學生觀察激光筆（多色）、電視遙控器、風扇式電暖氣、驗鈔筆等工作時所發出的光，然后提出問題：我們平時能看到哪些顏色的光，舉出哪些物體能發出紅外線、紫外線，這些物體發出的光是什么顏色的？有哪些方面的應用？紅外線、紫外線是光嗎？將學生分成多個小組，鼓勵學生圍繞上述問題展開激烈地討論，然后讓每組學生代表回答討論結果及陳述相應的理由.在學生在自由討論期間，教師要積極參與到學生的交流討論中，認真聽取學生在討論過程中各自所持的觀點與主張，詳細了解學生對“不可見光”存在哪些錯誤概念及產生錯誤的原因.例如，看到醫院的紫外線燈、銀行的驗鈔機、滅蚊燈等發出藍紫色的光，遙控器燈、風扇式電暖氣、白熾燈等發出紅光，所以認為紫外線是藍紫的，紅外線是紅色的，它們是可見光；因為平時看到的光是各種顏色的，所以認為所有的光是可見的.這些錯誤概念產生原因是學生看到這些光現象的表象后，沒有對表象進一步求證，而是將表象誤認為是光現象的本質，從而導致了錯誤概念的形成.

3.2 創設情境 引發認知沖突 轉變錯誤概念

錯誤概念與科學概念之間的沖突是在一定的課堂情境中發生的，學生能否體驗到認知沖突是促進錯誤概念轉變的關鍵，只有讓學生體驗到錯誤概念與科學概念對立時產生的認知沖突，才會激發學生的學習興趣，主動轉變錯誤概念建立新概念.教師要加強物理實驗，充分利用圖形、圖片、視頻資料、多媒體課件等手段，為學生提供豐富的感性材料，通過師生、生生間相互討論，使學生充分意識到原有認識與新概念之間嚴重對立，然后通過實驗探究、演示實驗、舉特例反例、類比法等方法，引導學生經歷知識發生、發展的過程，并投入到積極的科學思維活動中，使知識發生正向遷移，從而轉變錯誤概念.

案例2：通過學生實驗，轉變錯誤概念

為轉變學生對平面鏡成像規律的錯誤認識，教師應組織學生進行下面的實驗：先點燃桌面上的蠟燭，觀看鏡子中燭焰的像在何處？前后移動鏡子，觀察鏡中燭焰像的大小有什么變化？燭焰像的大小真的變化了嗎？為什么？將書本擋住燭焰，在鏡中還能看到燭焰的像嗎？用書本放在鏡子正后方，還能看到鏡中燭焰的像嗎？將手指放在燭焰像的位置，手指是否會燒痛呢？實驗過程中，教師要鼓勵學生自由討論、交換看法，使他們對平面鏡成像所持的前概念更加明朗化，明確意識到自己與其他同學的想法，通過經歷自主實驗過程，使學生體驗到認知沖突，再通過師生總結、分析實驗結果，讓學生真正理解平面鏡成像的實質，實現錯誤概念的轉變.

案例3：通過演示實驗，轉變錯誤概念

為使學生透徹理解凸透鏡成像的規律，教師可以通過演示實驗使學生能清楚看到凸透鏡成像的過程，先安裝好實驗儀器，調節燭焰與光屏位置，使燭焰在光屏上成清晰的像后，將光屏拿開，讓學生在光屏前后方向觀察，看能否看到燭焰的像；當燭焰成倒立放大的實像時，用一塊圓形黑紙擋住凸透鏡的中央部分，觀察像的亮度與形狀；如果擋住凸透鏡的上半部或下半部分，觀察像的亮度與形狀；如果用黑紙將燭焰擋住一半，觀察像的亮度與形狀，如果用黑紙板將燭焰全部擋住，觀察像的亮度與形狀.通過觀察實驗現象與教師對實驗現象的解釋，學生就會發現自己原來對凸透鏡成像規律的認識與實驗結果不一致甚至相反，認識沖突就瞬間被激發，錯誤概念也隨之發生轉變.

案例4：通過舉特例、反例等方法，轉變錯誤概念

為消除小孔成像與小孔形狀有關的錯誤想法，教師可以拿太陽照耀下樹林下形成許多圓形亮斑為例來說明.這些圓亮斑其實是太陽光經樹葉間的縫隙（相當于形狀各異的小孔）所成的像，太陽是圓的，像（光斑）也是圓的，像與物體的形狀相同，所以物體通過小孔所成的像的形狀與物體的形狀相同，與小孔的形狀無關；對紅外線的錯誤認識，教師可以通過舉反例來說明，如學生自己、桌椅、墻壁等無時無刻都在發出紅外線，但我們根本看不到它們發出的紅外線，更不用說是紅色的.要轉變學生對紫外線是紫色錯誤認識，教師直接向學生解釋，之所以看到紫外線燈和驗鈔機發出的光是藍紫色的，是因為它們發出外線里含有少量可見的紫光和藍光.

3.3 加強情境練習 鞏固所學物理概念

在學生初步建立新概念后，教師要為學生創造貼近生活、貼近自然的情境練習，使學生有機會在不同的、新穎的情境中應用物理概念，同時教師要引導學生深化和活化概念，對相似和易混淆概念進行對比，進而建立概念之間的聯系，以豐富和發展對概念的意義建構，達到對概念的深刻理解與靈活運用.下面列舉幾道典型的光學習題，用以鞏固所學知識.

（1）下列現象中，不能說明光是沿直線傳播的是

A.小孔成像 B.影子的形成

C.日食和月食 D.岸上楊柳在水中的倒影

（2）一個三角形物體經六邊形的小孔成像后，像是

A.六邊形 B.三角形

C.五邊形 D.無法確定

（3）關于平面鏡成像，下列說法正確的是

A.物體遠離平面鏡，像也遠離平面鏡，像變小

B.物體遠離平面鏡，像也遠離平面鏡，像的大小不變

C.物體靠近平面鏡，像的位置不變，像的大小不變

D.物體靠近平面鏡，像靠近平面鏡，像變大

（4）在凸透鏡成像規律的研究中，燭焰在凸透鏡對面的光屏上成清晰的像，這時用白紙板將燭焰擋住一半，則

A.像的亮度變暗了，形狀不變

B.像的亮度變暗了，形狀變為原來的一半

C.像的亮度不變，形狀變為原來的一半

D.像的亮度不變，形狀也不變

總之，教師要注重精心策劃課堂教學，優化教學方式，創設開放的、相互接納的課堂，使學生充分展現經驗世界中的錯誤概念，在創設的課堂情境中引發學生的認知沖突，讓學生主動轉變光學錯誤概念，建立科學光學概念體系.

1 （法）羅曼·羅蘭著.恩培多克勒·斯賓諾莎的光芒.趙英暉譯.上海：上海人民出版社，2013.185

2 郭玉英.物理新課程教學案例研究.北京：高等教育出版社，2008.59

3 中華人民共和國教育部.義務教育課程標準八年級實驗教科書（物理）.北京：人民教育出版社，2006.54～55