人們對其生活的世界多少會存在一些誤解(也譯成錯誤概念，misconception)，如它如何運作，人類如何與之交互，它如何發(fā)生轉變，以及轉變背后的原因是什么。這些錯誤理解是每個人在建構自己對周圍事物的看法中建立起來的。通常，這些錯誤理解并不干擾日常生活。本文闡述這些錯誤是如何產生的，哪些以前的錯誤步驟可能促使了這些概念的產生，以及教師可以采用哪些策略幫助學生進行概念的轉變。
　　
　　關于錯誤概念
　　
　　我們的一生都淹沒在信息之中，有些信息和我們密切相關，有些卻沒有。當我們試圖去理解這些信息時，錯誤概念就有可能會產生。這可能是因為人類擅長和傾向于模式建構和模式搜索，尤其是我們需要回答和解決問題時。這一現(xiàn)象和我們人腦的工作機制有關。
　　
　　對此，學者Wesson(2001)這樣解釋：當大腦皮層接收到信息并分析時，大腦試圖把這些信息的每一個成分與已存在于神經網絡中的有相同特征的記憶單元進行匹配。簡單說來，人腦通過與已有信息建立聯(lián)系的方式存儲新的數(shù)據。如果這些新的信息不能與學習者已有的思維模式相契合，則會被改造以符合已有的模式。
　　所以在學習者構建解釋、解決問題、用有缺陷的推理重組新信息的過程中錯誤概念被不知不覺地創(chuàng)建并加強。產生的錯誤概念還會與其他錯誤概念和不確定觀念相結合在一起，以至于不斷循環(huán)下去。
　　一個錯誤概念不被糾正的時間越久，就越容易根深蒂固。Wesson(2001)認為：重復激活同一組神經元之間的連接會使之不斷加強，而不管這些連接是正確的、不成熟的、還是錯誤的。通常，人腦中的神經連接在不斷地反復激活中得以加強，因而每次錯誤的練習都會增強錯誤概念，使之變得更加難以改變。
　　在紀錄片《一個人的宇宙》中，Matthew Schneps和Philip Sadler調查了兩個常見的錯誤概念。1986年，他們就四季和月相的成因訪談了哈佛大學的研究生、教授，以及一些中學生。調查發(fā)現(xiàn)哈佛大學的研究生和中學生一樣都在這些概念上持有錯誤的觀點。無論他們在學校呆了多長時間，這些錯誤概念仍然深深地扎根在他們的腦海中。
　　
　　在重新教授這些概念后，只有少數(shù)學生表現(xiàn)出較好的理解，很多學生仍然保留部分被誤導的觀點，有些人甚至回歸到他們最原始的錯誤概念。這說明一旦信息被記住，不管是正確的或不正確的，都很難被改變和刪除。
　　
　　誰的責任?
　　
　　國家研究理事會(NRC)1997年提出有五種形式的錯誤概念可以通過學習得以轉變：
　　·先入為主的想法
　　·偽科學的觀點
　　·概念的錯誤理解
　　·由母語引起的錯誤概念
　　·關于事實的錯誤概念
　　父母、民間故事、教師、各種傳媒、甚至學習者自身都有可能是造成錯誤概念的原因。盡管我們做出最大的努力，學生們依然在精心建構著他們自己對現(xiàn)實的看法。
　　科學課程和教科書也要對頑固的錯誤概念負責，有些甚至包含極其明顯的錯誤信息。Walton(2002)舉出了兩個例子：一是說人不能聽到400Hz以下的聲音，另一個是對自由女神像的“青銅結構”的描述。這兩個例子都存在錯誤，因為鋼琴能發(fā)出47個低于400Hz的音調，而自由女神像是用銅鑄造的，而非青銅。
　　我們使用商業(yè)出版物的個人經驗也同樣會出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象。例如，有些教科書出現(xiàn)錯誤的月相圖，或是用學生難以理解的方式來呈現(xiàn)。一些教科書中說植物的光合作用發(fā)生在白天，呼吸作用發(fā)生在夜晚。事實上，如果植物只在夜晚呼吸，這樣的植物是不能存活的。少數(shù)教科書甚至說水是電的良導體，而這根本就不對。
　　
　　另一個需要關注的問題是概念的引入不考慮學生的接受水平和當前腦的發(fā)育與功能研究進展。Lowery(2008)認為大多數(shù)課程和商業(yè)教科書中的教學設計并不符合學習者的思維能力。許多主題在學生的認知和心理都沒準備好時就已經開始。例如，小學階段的學生并不能完全理解地球、太陽系統(tǒng)的相對位置和運動使得地球上四季更替或者一個生態(tài)系統(tǒng)中生物和非生物因素之間的聯(lián)系。由于一些學區(qū)的科學課程部分或是全部基于一些錯誤的文獻，而不是研究成果和最佳實踐案例，使這個問題變得更為復雜。
　　除了教科書，成人也有一些錯誤概念，包括很多出于好意的教師也在不知不覺地把不正確的信息傳遞給了學生，這些錯誤可能永遠也不會被發(fā)現(xiàn)、挑戰(zhàn)或者改變。例如，要求學生遵循“科學方法”，經常不是消除錯誤概念，反而會使學生產生更多的錯誤概念(Donovan和Bransford，2005；NRC 1996)。另一個常見的觀點是強調必須從假設到理論，再到定律(McComas，1996)。實際上，科學探究的方法是多種多樣的，理論(如完全經過驗證的、被普遍接受的對自然現(xiàn)象的解釋)和定律(如對一般觀察到的行為的概括)只是兩種不同形式的科學知識。
　　
　　概念轉變
　　
　　針對這么多的錯誤概念，我們該如何重新教育學生使其得以轉變呢?Fraser(1995)把它比作不可能完成的任務：
　　“我發(fā)現(xiàn)科學教學相當容易。開展科學教育對我來說不存在困難，但是，我的困難來自于對于科學的再教育(re－education)和再認識。如果要教授學生從未接觸過的內容，我發(fā)現(xiàn)他們一般都樂于接受和理解它們。但是，當我不得不教授那些已經被他們錯誤地構建了的概念時，我就開始了永無休止的重復工作。”
　　國家研究理事會(NRC，1997)建議，要打破學生的錯誤概念，教師必須首先確認有哪些錯誤概念，并為學生提供討論的機會去面對它們，然后再幫助學生在科學模型的基礎上重建和內化他們的認知。表1中列出了一些學生常見的錯誤概念，表2中給出幫助學生克服錯誤概念時教師可以使用的策略。目前有許多可利用的資源，包括書籍、雜志和網站可以幫助教師識別學生常見的錯誤概念如“壞科學”和“兒童關于科學的錯誤概念”(見推薦網站)。
　　盡管許多常見的科學方面的錯誤概念已經被鑒別出來，如表1中所述，但這只是第一步。我們還必須識別每個學生的錯誤概念。每個學生都是一個獨立的學習者，有其自身的錯誤理解。通過仔細傾聽學生的回答，分析他們的想法，尋求明確的說明，要求學生進行解釋和討論，這樣我們就可以判斷出學生們的理解是膚淺的還是深層的。
　　我們還需要理解學生是怎樣把分散的信息綜合在一起以促進學習的，并鼓勵學生表達觀點，個人反思，進行元認知(對自我認知的評價)和接受不同觀點。了解學生如何處理信息是非常重要的。要幫助學生認識到他們自身的錯誤概念，可以使用如下策略(Gooding和Metz，2008)：
　　·要求給出說明，即請學生進一步解釋、改述、闡明和演示
　　·要求給出證據，即請學生為其主張尋求實證
　　·要求給出評價，即請學生用收集的數(shù)據進行推測
　　·等待一段時間，即非語言引導策略，延長他們的回應時間，鼓勵學生問的討論
　　·和學生抬杠，用辯論的方法，即給學生機會讓他們展示和說明他們基于數(shù)據的判斷
　　·不要去尋找“正確答案”，即對不同的解決方法和步驟保持認可
　　雖然這些策略聽起來很簡單，但其實它們包含有更深的意義。常常，給出說明的策略會被要獲得正確答案的熱情所掩蓋。我們往往只是簡單地忽略了學生的錯誤表達，沒有將其作為一個進行概念轉變的機會。也就是說，直接糾正學生一個錯誤的回答常常不能真正解決問題。學習者在建構自身解釋時，并不常會采納那些與他們原先已經建立起來的思維模式不相符的新信息。學生可能只會選擇一些片段來重構這個信息，以適應原有的模式。
　　
　　不是簡單的糾正
　　
　　教師除了應關注修復已經存在的概念錯誤以外，還需要注意幫助學生在一開始就避免錯誤概念的產生。學者Abiko(2002)指出：腦科學、教育實踐和心理學的數(shù)據都支持兒童的發(fā)展存在不同的階段。因此，幫助學生避免錯誤概念的一種方法是使學區(qū)的課程開發(fā)適應兒童的發(fā)展階段(見表3)。他建議“到了高中學習階段，就可以不把重點放在通識課程上，而是提供一些可選擇的課程，這些課程的內容應圍繞一些重點問題深入研究，范圍窄一些，時間長一些，數(shù)量少一些，內容上深一些”。
　　錯誤想法是可以被修正的，但是由于這些錯誤概念是個性化的范式，所以它們必須由個體自身來修正。一個被錯誤理解的概念必須被回顧，直到最后認識到它的矛盾之處，同時觀察者自身應該在發(fā)展程度和概念化等方面具備足夠的能力來理解事件的正確含義。這些突然的轉變，或頓悟的時刻，當條件成熟時，會發(fā)生在每個人的身上。
　　我們必須給學生提供這樣的概念轉變的機會?？赡艿男问桨ㄓ胁町愋允录?、基于探究的活動、或者其他動腦的經歷，這些能夠幫助學生重構和內化他們的知識。此外，元認知起到了重要的作用。如果學生能思考為什么他們會這樣想，以及對這些想法進行不斷的反思，他們將能認識到這其中的差異，并在呈現(xiàn)的證據的基礎上形成一個新的和更加科學的理解。
　　在紀錄片《一個人的宇宙》中有這樣一段發(fā)人深思的話：
　　在我們每次的交流中，新的概念都在和原有的想法競爭著……所有的學生都持有這些觀點，但都沒有意識到這是他們自身的理論。我們必須使它們顯現(xiàn)出來，只有這樣，我們才能使他們能夠去學習，使他們能夠從個人的宇宙中被解放出來(Sadler，Schneps，Woll，1987