淺談物理錯誤概念的有效轉變

鄭梅

【中圖分類號】O4-4;G652 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2019）20-0255-01

物理學是由為數不多的基本概念、規律和原理構成的完整體系，物理概念構成物理學大廈的基石。在進行正規的物理學習之前，學生的頭腦并非一片空白，他們對于周圍世界已形成了大量的看法和觀點，其中不少看法和觀點是與科學理論不一致甚至是完全沖突的，這就是錯誤概念。怎樣才能使學生頭腦中的錯誤概念轉變為科學概念，成為擺在我們面前的一個重要而又艱巨的教學任務。

一、概念教學的基本觀點

概念教學是學生在教師的指導下，利用情境、協作、會話等學習環境要素，最終實現對概念的意義建構的過程。學習概念不是教師向學生傳遞知識的過程，而是學生根據自己先前的認知結構主動地、有選擇地知覺外在信息，建構自己理解的過程。

二、概念轉變理論

概念轉變理論認為科學學習是兒童關于自然現象的原有概念的發展或轉變過程，而不是新信息的點滴累積過程。概念轉變理論具有以下幾個特征：

1.科學概念的建構

在知識建構過程中，要想建立某一領域的科學模型，就必須建立起這一領域的一系列概念及其相互聯系。科學概念是為了理解經驗而形成的個體建構。在教學過程中，可以通過頭腦風暴和反應，最大限度地鼓勵學生自己提出更可行的概念，然后，通過有學生的討論和實驗，肯定其中的一些觀點，否定另一些觀點，引導學生得出科學的概念。

2.承認學生的觀點

概念轉變理論，強調學生原有認識和理解方式的重要性。它認為學生的原有認識影響著他們對教師或教材所呈現信息的理解，學生在學習過程中遇到的許多困難都來自于學生對所學現象、所教概念和規律的原有認識。奧蘇貝爾說過：“影響學習的唯一最重要因素，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。”

3.強調沖突的作用

在教學中，有意識地利用沖突可以使這些矛盾明確化，這些沖突存在于科學理論和學生的觀點之間，存在于學生現存的兩種觀點之間，存在于學生持有的解釋模型和不能被這種模型解釋的事件之間，存在于學生的觀點和其他同學的觀點之間。

三、錯誤概念的基本特征

大量的調查研究表明，存在于學生頭腦中的這些錯誤概念具有廣泛性、隱蔽性及相對穩定性。其主要特征有：

1.它難以改變。在經過科學教育之后，那些錯誤概念在特定的情景中依然會“存活”，影響著學生的思維。研究表明，這些錯誤概念往往不單是由于理解的偏差或遺忘而造成的錯誤，它常常是與學生的日常直覺經驗相聯系，植根于一個與科學理論不相容的概念體系，它會對科學物理概念的學習產生極大的干擾作用。

2.它不僅不易被教師所察覺，就連學生本人也不能自覺地意識到。在復述概念以及解決較明顯的或單線索問題時，學生往往會運用教師傳授的書面知識作答，但在解釋比較復雜的物理現象或實際的新情境中，常常就會不自覺地使用他們的錯誤概念。

3.它所涉及的范圍相當廣泛。這些錯誤概念廣泛存在于各個層次的學生中，優等生也常常有些錯誤概念。學生不僅對那些看得見、摸得著、日常生活中經常接觸的事物有較多的錯誤概念，而且對那些微觀的、宏觀的和比較抽象的物理知識也存在不少的錯誤概念。

四、物理錯誤概念轉變的基本步驟

1.診斷錯誤概念。

在建立物理概念時，教師首先必須認識并設法了解學生頭腦中存在的錯誤認知。診斷錯誤概念通常采用的方法有問卷測試、個人訪談及制作概念圖等。創設情境，引導學生說出自己的錯誤概念，此環節的目的是要利用生動直觀的情境有效地激發聯想，幫助學生喚醒長期記憶中有關的知識、經驗和表象，從而使學生隱蔽的錯誤概念得以激活并明朗化，同時也引發學生的學習動機。教師應注意開放性題目的回答更容易暴露學生的錯誤概念。

2.采用適當教學策略，引發認知沖突要實現概念的轉變。

研究表明傳統的物理教學對于改變學生頭腦中的這些錯誤概念的作用是微乎其微的。不少教師三言兩語地指出學生理解中的錯誤所在，而把主要精力放在“講清楚”正確的概念上，以為這樣錯誤概念就會煙消云散，但事實往往與這些教師的主觀愿望大相徑庭。

關鍵是設法給學生一個巨大的“震顫”，以動搖其頑固信念的基礎。因此必須使學生切實感受到自己已有的知識經驗與科學概念之間的對立與矛盾，從而產生認知沖突，同時也更進一步激起學生的學習動機。

3.建構新的理解。

此環節是概念轉變教學的核心部分。有的教師急于求成，形成結論的過程完全由教師自己包辦代替。這樣做的結果是學生的認識往往還停留在感性階段，或者感性的材料和理性的結論在他們的頭腦中，還處于“分離”狀態，沒有真正實現知識的自主建構。

在物理教學中，可通過下述緊密相連的三個部分，使學生加深對新概念的認識和理解。首先，澄清學生頭腦中錯誤概念的不合理性，給出合理的科學概念，并對兩者進行比較，使學生看到科學概念的合理性。其次，引導學生發現問題后，教師采用適當的教學策略，排除次要因素，抓住主要因素，找出所觀察到的一系列現象的共性和本質屬性，形成概念。最后促進學生進行推論、問問題、解釋或總結等建構活動以及鼓勵師生、生生之間進行討論、交流等。

4.應用新的理解。

教學過程中，我們可以發現很多學生在作業或考試中，他們使用科學的概念，在日常生活中，則使用原有的認識，或者“巧妙的”將兩套體系進行混合。學生建構起對新概念的理解只是停留在對新概念的初步認識，還需要經過解決一些實際問題來加深這種認識。

在新概念建立之后，教師要為學生創造貼近生活、貼近自然的不同物理情境的變式，使學生有機會在不同的、新穎的情境中應用物理概念。當學生在應用知識解決問題的過程中，體驗到新概念的有效性后，才會加深對新概念合理性的認識，才能把新概念穩固地納入認知結構中。

總之，為了促成學生的概念轉變，除了有科學理論的指引，教師還要讓學生感受到教師的真誠關懷，尤其對學習興趣不高的學生要多給予鼓勵，對學生出現的不足或失誤要心平氣和地對待，喚起學生對物理概念學習的興趣和信心，從而最終促成學生的物理錯誤概念的轉變。