賈位芳

摘 要：錯誤前概念制約著學生對科學知識的準確、深刻理解。如何糾正錯誤前概念以實現(xiàn)物理教學過程的最優(yōu)化是物理教學研究的一項重要課題。引發(fā)觀念沖突是觀念轉(zhuǎn)變的契機和動力。對教學實踐中出現(xiàn)的典型錯誤前概念，應采取有針對性的教學方法，促使錯誤觀念的轉(zhuǎn)變。

關鍵詞：物理教學；錯誤前概念；轉(zhuǎn)變

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1009-010X（2009）01-0044-03

學生在初中物理的學習之前，總是或多或少的存在一些錯誤的前概念，這是在以往的生活和學習過程中，由于日常生活經(jīng)驗、課外資料等因素形成的一系列與科學知識相違背的觀念。因為錯誤的前概念是與學生的知識經(jīng)驗中存在的與新知識的學習不一致甚至相互沖突的，所以對物理學習會有很大的負面影響。又由于有些錯誤觀念是長年積累形成的，具有普遍性、頑固性、隱蔽性，并且隨著物理教學的進行，新的錯誤又會不斷地形成和發(fā)展。所以如何糾正錯誤前概念以實現(xiàn)物理教學過程的最優(yōu)化是物理教學研究的一項重要課題。

一、轉(zhuǎn)變錯誤前概念的基本思路

皮亞杰的發(fā)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(xiàn)象時，就會發(fā)生認知沖突。當沖突產(chǎn)生時，學生需要對新信息或原有的圖式做調(diào)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(fā)觀念沖突是觀念轉(zhuǎn)變的契機和動力。波斯納的觀念轉(zhuǎn)變理論也指出：對當前的觀念不滿意是產(chǎn)生觀念轉(zhuǎn)變的關鍵。因此圍繞“引發(fā)認知沖突、引導思維、解決沖突”的方法來促使觀念轉(zhuǎn)變是轉(zhuǎn)變錯誤前概念的一種行之有效的思路。

二、轉(zhuǎn)變錯誤前概念的教學實踐

筆者就自己的教學實踐，介紹進行初中物理教學時，針對學生在學習過程中暴露出的錯誤前概念，所采取的一些效果很好的教學法。

1.嘗試錯誤法。

當學生產(chǎn)生了某些失誤或偏差，教師一般的做法是給予改錯、講評、指正，但是往往難以奏效。這時，不妨讓學生自己在偏差的思路上“碰一碰南墻”，在錯誤的泥潭里拔一拔雙腳，切身感受陷入錯誤的滋味，然后老師再拉一把，給予點撥和引導，“吃一塹，長一智”，從山窮水盡的困境走向柳暗花明的坦途，享受成功的快樂，這種“先試錯，再糾錯”的做法很有效。

比如，在解決與摩擦力有關的問題時：

例如：小明向右用力推放在水平地面上的一張桌子，但未推動，這是因為 （）

A.桌子質(zhì)量太大

B.推力小于桌子與地面的摩擦力

C.推力等于桌子與地面的摩擦力

D.桌子的重力大于推力

（1）試錯：先讓學生自己解答，暴露錯誤：學生首次遇到這樣的問題，多數(shù)同學存在的錯誤前概念是：桌子沒推動是因為摩擦力太大，大于小明對桌子的推力。讓學生談自己的解題的想法時，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生這一錯誤的原因如出一轍：根據(jù)自己的生活經(jīng)驗得出。

（2）教師提出問題：因為此時桌子在水平方向只受摩擦力和推力，根據(jù)同學們的思路，桌子沒推動是因為摩擦力大于推力，根據(jù)力和運動的關系分析一下，桌子應處于什么狀態(tài)？

學生：因為合力與摩擦力的方向相同，故桌子應向左運動。

教師：即我們用力向右推桌子，結果桌子向左跑了。（學生笑，知道這樣的現(xiàn)象不可能發(fā)生）顯然，這樣的結果是不可能的。錯在哪里？

讓學生之間討論交流：一方面感覺自己對前面推桌子沒被推動的選擇沒錯，另一方面又清楚當桌子原來靜止時，若桌子所受合力與摩擦力的方向相同，桌子應向左運動也沒錯，但最后所推結果明顯不可能。因為力和運動關系不會有錯，那錯誤只能是對選擇題中桌子的受力分析有問題。

（3）糾錯：當我們遇到一個情境比較熟悉的物理問題時，首先應想到用相關的物理知識與方法去解決問題，而不是生活經(jīng)驗，尤其是當由生活經(jīng)驗所推出的結果與由物理規(guī)律所得結果矛盾時，應以后者為準。比如本題，桌子所受力的大小關系與它所對應的狀態(tài)息息相關，所以應首先明確此時桌子的狀態(tài)。雖然桌子受到推力，但桌子沒動，表明它仍處于靜止狀態(tài)，即平衡狀態(tài)，根據(jù)力和運動關系可知，處于平衡狀態(tài)的物體所受力互相平衡，所以桌子在水平方向所受的推力與摩擦力是一對平衡力。

2.生生互動法。

通過學生的討論與對話引發(fā)觀念沖突。每個學生對問題認識的深度和廣度不同，對事物的理解有的較全面，有的較片面，有的深刻，有的完全錯誤。在學生互動交流的過程中，學生之間會產(chǎn)生不同觀念的對立、交鋒，從而引發(fā)觀念的沖突。此外，通過學生之間的互動使學生可以超越自己的認識，當看到他人的觀念比自己的更合理時，學生開始對自己的觀念產(chǎn)生不滿，迫切要求改變原有觀念，接受新的正確的科學觀念。大量的實踐已證明生生互動的合作學習對轉(zhuǎn)變錯誤觀念的有效性。

例如：體育課上，小明勻速爬桿，小剛勻速爬繩。若兩人的體重相同，有關他們受到的摩擦力，下面說法正確的是（）

A.因為爬桿時手握桿的壓力大，所以小明受到的摩擦力一定大

B.因為繩子粗糙，所以小剛受到的摩擦力一定大

C.小明和小剛受到的摩擦力一定相等

D.若小明的體重大，則他受到的摩擦力一定大

教師：為了檢查學生知識點掌握的是否真正清楚，還特意強調(diào)了繩子比竿粗糙。果然學生上當了：

學生甲：小明比小華所受摩擦力大，因為繩子比竿粗糙。（暴露了學生存在的錯誤的前概念：接觸面越粗糙，摩擦力一定越大）

雖然此答案是錯誤的，但贊同此答案者占多數(shù)，我不動聲色地問：其他同學呢？

學生乙：小明和小華所受摩擦力大小相等，因為他們都處于平衡狀態(tài)，所受摩擦力和重力是一對平衡力，大小相等。

此答案正確，我原本打算讓這個同學給大家再仔細講一遍，若學生不懂，我再上場，但這樣做的效果會很一般。突然，我靈機一動，不如讓乙同學來個答記者問：即讓持不同意見的學生對乙同學提出自己的疑問，乙同學能解答明白最好，即便是其他同學沒被說服也不要緊，最起碼把他們的錯誤的想法暴露出來，也便于我對癥下藥，同時也可檢查乙同學是否真的知識點掌握清楚了。于是，出現(xiàn)了下面的一幕：

同學們很踴躍地開始發(fā)問（我想這些同學之所以有積極性，一是確實有問題，二是也想難倒乙同學。不管怎樣，他們的積極性被調(diào)動了起來）。

結果乙同學在回答了兩次提問后，漸漸地招架不住了，看來還是知識點掌握的不夠牢固。于是，我建議他：“你可以請求援兵幫忙呀！”，果然另一個持正確答案的同學勇敢的站起來助陣，但終究學生的表達能力欠佳，仍有部分同學不服。

于是，我及時上場，把兩派同學的矛盾展示出來，適時地又提出問題：乙同學的觀點確實符合剛學的物理規(guī)律，但同學甲的想法好像也有道理，到底誰的答案正確呢？我發(fā)現(xiàn)此時，同學們開始了真正的思考！

隨后，我只是簡單的點撥了一下，同學們出現(xiàn)了恍然大悟的表情，至此，這個難點問題得到了圓滿解決。為什么以往需要多次教學才能徹底解決的難題，今天卻如此順利？回想起來，以前的處理方法是老師反復講，沒有發(fā)動學生，沒有真正調(diào)動學生內(nèi)在的需求，而采用生生互動的方式激發(fā)了學生的積極性，通過生生互動，使他們發(fā)現(xiàn)了自己問題的癥結所在，從而進入了較深入的思考，教學效果自然和以前不可同日而語了。

3.放大過程法。

牛頓第一定律，否定了幾千年來人們關于運動和力的錯誤觀念，牛頓第一定律的建立，在觀念上是革命性的變革，在科學的動力學體系中是不可缺少的重要基礎。但是在進行牛頓第一定律的教學時，發(fā)現(xiàn)相當多的學生對力和運動的關系存在這樣的錯誤前概念：力是使物體運動的原因，失去了力的作用，物體運動將停止。

導致錯誤前概念產(chǎn)生的原因：緣于日常生活中的一些現(xiàn)象，比如：教室的桌子不推不動，撤去推力桌子運動將停止。

以上現(xiàn)象之所以產(chǎn)生如此大的誤導作用，究其原因，主要是撤去對桌子的推力后，所受地面的摩擦力相對較大，使桌子的運動狀態(tài)改變得很快，減速過程太短暫，即桌子從運動到停下來的時間太短，學生無法觀察到桌子減速的過程，所以要從根本上扭轉(zhuǎn)學生的錯誤觀念，必須想辦法把停止對物體用力后，物體的運動狀態(tài)的變化過程盡可能放大。學生只有看到具體的現(xiàn)象后，才可能改變過去認識上的錯誤，真正從心里接受正確的科學觀念。

如何實現(xiàn)放大過程的想法呢？我作了以下嘗試：

①從引起學生錯誤前概念的身邊的物體進行實驗，“放大”桌子失去推力后的減速過程：加快桌子的運動速度。采用此方法，學生觀察到桌子的減速過程，并和“汽車剎車后繼續(xù)前行一段距離”的現(xiàn)象類比，把活生生的現(xiàn)象擺在學生面前，與學生頭腦中已有的錯誤觀念發(fā)生沖突，讓學生首先認識到“撤去力，物體的運動將停止”可能是錯誤的，物體之所以運動停止是因為受到摩擦力的緣故。

②認真完成教材上的實驗：讓同一小車以相同的初速度分別在摩擦力不同的表面上運動，觀察車滑動距離的遠近。

引導學生對上述實驗現(xiàn)象進行討論，如果摩擦力為零，物體將如何運動？這些實驗現(xiàn)象也均與學生已有的錯誤觀念矛盾，可以引導學生去重新思考力與運動之間的聯(lián)系，為下面的實驗進行了思維上的鋪墊。

③氣墊導軌實驗：由于氣墊導軌裝置正常工作時，滑塊與軌道之間只有一層空氣層，摩擦力極小，可以進一步放大物體失去推力后的減速過程。用氣墊導軌演示滑塊在氣體軌道上撤消推力后的運動情況，學生可以清楚地觀察到滑塊的運動狀態(tài)幾乎不變，此實驗現(xiàn)象有力地駁斥了學生頭腦中“停止用力，物體就停下來”的錯誤觀念，加之前面做的層層思維鋪墊，從而可以使學生比較順利地否定以前的錯誤觀念，接受正確的力和運動的關系：力是改變物體運動狀態(tài)的原因，如果不受外力，物體將保持原有運動狀態(tài)不變。

4.創(chuàng)新實驗法。

《光的傳播》是初二學生接觸的第一節(jié)光學課，通過多年的課前了解發(fā)現(xiàn)學生中普遍存在這樣一種錯誤的前概念：光在同種介質(zhì)中一定沿直線傳播。

導致錯誤前概念產(chǎn)生的原因：學生在日常生活所觀察到的光，例如：夜晚探照燈的光束、晚上汽車頭燈發(fā)出的光及電影院里電影放映機發(fā)出的光等在空氣中都是沿直線傳播的。

新課程標準對這部分的內(nèi)容要求是：“通過實驗探究光在同種均勻介質(zhì)中的傳播特點”。光在同一種均勻介質(zhì)中是沿直線傳播的實驗很容易完成，但要想得到光沿直線傳播的條件，必須做出“光在同種非均勻介質(zhì)中是沿曲線傳播”的實驗，如果能完成此實驗，則可以轉(zhuǎn)變學生出現(xiàn)的上述錯誤的前概念，同時這一節(jié)的重點和難點將得到突破。但完成此實驗的難度比較大，很多教師包括自己以前一直是以“太陽還在地平線以下時，人們就能看到太陽，表明光經(jīng)過密度不均勻的大氣層時傳播路徑發(fā)生了彎曲”為例來說明“光在同種非均勻介質(zhì)中是沿曲線傳播”，由于學生沒有親眼看到過例子中的現(xiàn)象，所以這樣的教學效果很不理想。

看來，要想讓學生比較徹底承認并信服科學的觀念，必須設法通過實驗讓學生親眼目睹到“光在同種非均勻介質(zhì)中是沿曲線傳播”的現(xiàn)象來引發(fā)與錯誤觀念的沖突，后來，筆者經(jīng)過努力，進行了半個多月反復的實驗探索，終于成功地完成了這一實驗。成功的實驗過程如下：

①向方形玻璃缸（10cm×10cm×10cm）中，倒入5cm深的熱水，放到墊有石棉網(wǎng)的三腳架上，然后向缸內(nèi)加白糖，直至飽和。點燃酒精燈加熱剛才的糖水溶液，同時繼續(xù)向缸內(nèi)加入白糖（約需要再加入300克白糖），直到在高溫下重新飽和后，熄滅酒精燈停止加熱，從三腳架上取下方玻璃缸，這時還要用玻璃棒不斷地慢慢攪拌，以防止糖水溶液在降溫過程中溶解度降低白糖會結晶析出，當溶液的溫度降到室溫后停止攪拌，這樣就配好了高濃度的糖水溶液。

②用熱水配制濃度較低的白糖水溶液。

③用常溫的水配制濃度更低的白糖水溶液。

④按濃度從大到小的順序，把配好的兩種糖溶液用玻璃棒引流到配好的高濃度糖水溶液中，其中較低濃度的糖水深約為2cm，濃度最低的溶液深約1cm。

用激光筆照射最后配好的不均勻的白糖水溶液，可以明顯觀察到光的傳播路線發(fā)生了偏折。然后把這杯糖水放置兩天后，當用激光筆從方玻璃缸的側面斜向上約70°角射入時，光線在糖水中形成了一條很明顯像一條彎彎的橋一樣的曲線！把這一實驗展示給學生時，引起了學生的一片驚嘆！這一活生生的現(xiàn)象引發(fā)了學生的思考，從而扭轉(zhuǎn)了學生錯誤的前概念，順利的得出了“光在同種非均勻介質(zhì)中是沿曲線傳播”的科學結論。

三、轉(zhuǎn)變錯誤前概念的后續(xù)工作

需要注意的是，要徹底轉(zhuǎn)變錯誤前概念僅靠一節(jié)課是不現(xiàn)實的，還需要做好課后的后續(xù)工作：即加強科學觀念的鞏固。新習的的科學觀念若不經(jīng)過鞏固強化，就容易遺忘，并且由于錯誤前概念的頑固性，使得鞏固強化科學觀念成為錯誤前概念轉(zhuǎn)變教學不可缺少的環(huán)節(jié)。該階段主要引導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；同時還應通過對科學觀念的廣泛運用加深科學觀念在頭腦中的印象。這樣，在有些情況下，雖然學生仍有錯誤觀念存在，但通過鞏固強化階段可以進一步促使錯誤觀念的轉(zhuǎn)變。

【責任編輯 張桂英】