轉變學生“錯誤觀念”實施物理教學有效性的實踐研究

周科用

【摘 要】 學生在物理學習過程中，存在一些錯誤的觀念，對物理學習產生極大的負面影響。由于有些錯誤觀念是長年積累形成的，具有極大的廣泛性、頑固性、隱蔽性。通過悖論法、類比法等方法，可以糾正錯誤觀念，優化物理過程，能提高物理教學的有效性。

【關鍵詞】 物理教學? 錯誤觀念? 實踐研究

錯誤觀念是指學生的知識經驗中存在的與新知識的學習不一致甚至相互沖突的經驗，這些經驗常常是學生在以往的生活和學習過程中，由于日常生活經驗、教師、教材等因素形成的一系列與科學知識相違背的觀念，并且，隨著物理教學的進行，新的錯誤必會不斷地形成和發展。

轉變“錯誤觀念”教學是指采取有效的策略暴露學生的錯誤觀念，改變學生的原有認知中與科學觀念相矛盾的圖式，從而達到解決沖突、完善學生認知結構的教學過程。

一、轉變“錯誤觀念”教學策略的實踐研究

皮亞杰的發生認識論指出：認知沖突是人的原有圖式與新感受到的事件或客體之間的對立性矛盾。學生學習新知識時，總是試圖以原有認知結構來同化對新知識的理解，當遇到不能解釋的新現象時，就會發生認知沖突。當沖突產生時，學生需要對新信息或原有的圖式做調整以解決沖突;而教師則要激起學生的興趣和好奇心，使其在解決沖突中完善認知結構， 因此引發觀念沖突是觀念轉變的契機和動力。波斯納的觀念轉變理論也指出： 對當前的觀念不滿意是產生觀念轉變的關鍵因素。因此，圍繞“引發認知沖突，解決沖突，完善認知結構”的方法來促進觀念轉變是轉變“錯誤觀念”教學的重要理論思想。

1. 悖論法

“ 悖論”就是一種邏輯矛盾，是指從某一前提出發推出兩個在邏輯上自相矛盾的命題，或從某一理論中推出與已知的科學原理或實踐相矛盾的命題。在物理教學過程中，針對一個實際問題引導學生根據自己的經驗或原有認知進行判斷、推理得到一個結論，再通過物理理論或實驗得到另一個結論， 兩者相比較出現“相異或相反”，從而揭示錯誤觀念，對原有觀念產生不滿，進而在認知沖突中糾正認知錯誤。

（1）“理論—實驗”相悖

例如，在非純電阻電路中，U>IR，UIt>I2Rt，即電功大于電熱。對此，有些學生不可理解，他們總認為 UIt 與 I2Rt是一回事，其原因是在初中學習部分電路的歐姆定律時形成思維定勢。為了破除這種錯誤觀念，我們可以重新設計教學問題：

如圖1所示，當電動機運轉時，電路中電流I等于多少？

學生根據閉合電路的歐姆定律計算得到I=E/（R+r） =1.5A，而當連接電路演示時，電流表示數為I=0.3A。這一理論與實驗相矛盾，產生了沖突。這時引導學生從能量守恒的角度對問題進行分析：電路中包含電動機、電解糟等用電器，則電流做功時就有電能轉化為機械能或化學能。若電功等于電熱，即電能完全轉化為內能，那么用電器獲得的機械能或化學能只能為零，這與事實不相符合。故而，電熱僅是電功的一部分。

（2）“理論—理論”相悖

“理論—理論”相悖即針對一個問題情境用兩種不同的理論來加以分析，得到相互矛盾的結果。運用該方法創設教學情境具有新奇性、不和諧性，可以激發學生的好奇心、求知欲和探索的興趣。渴望得到合作者或老師的幫助，有利于培養學生提出問題的能力， 也是“轉變錯誤觀念教學”的有效方法。

2. 類比法

類比是根據兩個（或兩類）不同對象的一些相同或相似屬性，而推出這兩個（或兩類）對象的其他屬性也可能相同或相似的一種推理方法。許多物理概念既有本質不同的一面，又有內在聯系的一面，教學中既要注意某一概念本身，又要注意不同概念之間的聯系，通過類比，使學生區別概念，澄清概念，加深對概念的理解。

3. 正誤對比法

在知識的鞏固環節中，采用正誤對比，可使學生從中找出錯誤所在及其原因，明白錯誤觀念與正確理解的實質性的區別。從實際教學效果來看，正誤對比能使學生的記憶更深刻，對概念和規律的理解與掌握程度更準確，進而使其錯誤觀念從根本上得以糾正。

二、轉變“錯誤觀念”教學實施、操作中的建議

1. 創設良好的教學情境

為了暴露學生的錯誤觀念，教學應始于一個問題情境，成功的問題情境能使學生對學習活動產生積極的動機，激發學生的求知欲，為以后的教學奠定基礎。

2. 給予學生充分探索、呈現觀念的時間

對于一些復雜的情境，學生提出自己的觀念，需要一定的探索時間。因此，要設計有針對性的探索活動。只有學生投身于對情境的探究，才能積累經驗，提出觀念。學生在探索過程中，教師可以通過引導以暗示和幫助學生建立觀念。經過一番探索后，學生基本上建立了自己的觀念，要鼓勵學生敢于表達自己的觀念。如：通過口頭描述、書面描述等。目的是讓學生暴露自己的觀念，這些觀念是后續觀念轉變的基礎。

3. 促成認知重建

按照皮亞杰的觀點，觀念轉變學習的主要機制是順應，即學生必須對原有認知結構進行調整和改變，以便更好地理解和接納新知識。因此，必須給予學生充分的時間，認識新舊知識間的不同。教師應為學生提供促進認知順應和重建新觀念的支持和幫助，對新觀念作詳細的論述，使學生得以重新組織自己的觀念。

4. 加強科學觀念的鞏固

新習得的科學觀念若不經過鞏固強化，就會遺忘，并且由于錯誤觀念的頑固性，鞏固強化科學觀念是觀念轉變教學不可缺少的環節。該階段主要是學生將建構的科學觀念運用到其他新情境，促進觀念遷移，形成對科學觀念更深刻、更全面的理解。通過對科學觀念的運用提高科學觀念的地位。在有些情況下，學生仍然有錯誤觀念存在，通過鞏固強化階段可以進一步促進錯誤觀念的轉變。