李 成|浙江省杭州市紫金港中學(xué)

概念是科學(xué)教學(xué)的重要基石，但因為定義比較抽象、不能直觀感受，學(xué)生往往會對其產(chǎn)生“迷思”。這種“迷思”會對概念的準(zhǔn)確建構(gòu)產(chǎn)生很大的干擾，而普通的概念教學(xué)方式卻很難更新學(xué)生的“迷思概念”。因此，要將“迷思概念”轉(zhuǎn)變?yōu)榭茖W(xué)概念，教師就需要了解“迷思概念”的成因，再有針對性地使用合適的教學(xué)策略。下面，筆者以浙教版義務(wù)教育教科書《科學(xué)》七年級下冊第3章第6節(jié)《摩擦力》的教學(xué)為例，探索解構(gòu)“迷思概念”、實現(xiàn)概念轉(zhuǎn)變、建構(gòu)科學(xué)概念的策略。

一、“迷思概念”成因分析

在概念教學(xué)中，教師要根據(jù)學(xué)情對“迷思概念”產(chǎn)生的原因進行深入細致的剖析，如此才能采取合理的策略展開教學(xué)活動，使學(xué)生體會到新概念的合理性、可以理解以及確實有效，幫助學(xué)生解構(gòu)“迷思概念”，從而建立起科學(xué)的概念?！懊运几拍睢背梢蛉缦?。

（一）概念要素較為復(fù)雜

教材對“摩擦力”的定義是：當(dāng)一個物體在另一個物體表面上運動時，在兩個物體的接觸面上會產(chǎn)生一種阻礙物體相對運動的力，這種力叫作摩擦力。同時，教材中設(shè)計了筷子提米實驗，這表明兩個相對靜止的物體間也能產(chǎn)生摩擦力，即靜摩擦力。因此，摩擦力的定義中應(yīng)補充“相對運動趨勢”這一條件。由上述分析可知，摩擦力概念中既包括“運動”“相對運動”“阻礙”三個要素，又隱含“滑動摩擦力”“靜摩擦力”兩個概念，而“運動”和“相對運動”需要選定參照物，對“阻礙”的理解又需要建立在能準(zhǔn)確辨析前兩個要素的基礎(chǔ)上。因此，摩擦力是一個要素較為復(fù)雜的概念。

（二）概念定義過于抽象

“摩擦力的方向”在教材中的定義是：摩擦力的方向與物體相對運動的方向相反。學(xué)生對運動和靜止的理解停留在以地面為參照物上。何謂“相對運動”？“相對運動”應(yīng)該以什么物體為參照物？對這些比較抽象的問題，學(xué)生不易理解。教材中沒有給出“相對運動”的明確定義，因此學(xué)生也不容易厘清“與物體相對運動的方向相反”的這個摩擦力方向的判定。

（三）適用條件不夠明確

通過實驗，教材給出了“摩擦力大小”的定義：當(dāng)一個物體在另一個物體的表面上滑動時，摩擦力的大小跟作用在物體表面上的壓力有關(guān)，還跟接觸面的粗糙程度有關(guān)，壓力越大，接觸面越粗糙，摩擦力越大。很多學(xué)生沒有重視定義中的“滑動”這一條件，不清楚這一結(jié)論只適用于滑動摩擦力，而不適用于靜摩擦力，在分析具體問題的時候也沒有區(qū)分滑動摩擦力和靜摩擦力的意識。

（四）生活經(jīng)驗和其他概念干擾

在學(xué)習(xí)摩擦力這個概念之前，學(xué)生已經(jīng)學(xué)了機械運動、力的作用效果、牛頓第一定律、二力平衡等概念。機械運動一般選擇地面為參照物來判斷物體的運動狀態(tài)，而摩擦并不是全都發(fā)生在物體與地面之間，那么應(yīng)該怎樣選擇參照物呢？這個問題會困擾學(xué)生。學(xué)了“力的作用效果”，學(xué)生知道力是改變物體運動狀態(tài)的原因。學(xué)了“牛頓第一定律”，學(xué)生又會知道運動是不需要力維持的。但是，在學(xué)生的生活經(jīng)驗中，并不存在“不受力的物體能一直運動”的情況。還有平衡力和相互作用力的辨析也是難點。這些概念都會對學(xué)生理解復(fù)雜的摩擦問題（如疊塊問題）產(chǎn)生很大的干擾。如果沒有厘清這些概念間的聯(lián)系和差異，學(xué)生很難建構(gòu)完整的摩擦力相關(guān)概念組。

由上述分析可知，引起摩擦力概念“迷思”的原因是復(fù)雜的，在教學(xué)過程中，教師只有準(zhǔn)確辨識學(xué)生的“迷思”成因，并有針對性地使用適切的教學(xué)策略，才能幫助學(xué)生建構(gòu)好摩擦力的科學(xué)概念。

二、概念教學(xué)框架建構(gòu)

通過分析教材、課標(biāo)、學(xué)情等明確了“迷思概念”的成因后，教師需要根據(jù)學(xué)情，對破除這些成因的難易程度作出準(zhǔn)確的預(yù)判，將“生活經(jīng)驗和其他概念干擾”成因提前，再依次對“概念定義過于抽象”“適用條件不夠明確”“概念要素較為復(fù)雜”等成因設(shè)計對應(yīng)的突破性教學(xué)環(huán)節(jié)，以基于體驗引發(fā)沖突、基于實驗創(chuàng)設(shè)情境、基于問題鏈引導(dǎo)思辨、基于模型拓展應(yīng)用等為策略，采用巧變生活情境、“直觀”呈現(xiàn)概念、設(shè)置易錯問題串、精選典型情境等方法，逐一破除學(xué)生的“迷思”，然后利用PTA量表對學(xué)生的學(xué)習(xí)效果進行檢測。這既能為后續(xù)教學(xué)提供方向，也便于教師及時調(diào)整教學(xué)重點和教學(xué)方式。

當(dāng)然，要確定概念教學(xué)的框架，教師除了要分析“迷思概念”的成因外，還需要引發(fā)學(xué)生的認知沖突，解構(gòu)“迷思概念”，幫助學(xué)生解決認知沖突，實現(xiàn)概念轉(zhuǎn)變，建構(gòu)科學(xué)概念。波斯納等學(xué)者給出了四個關(guān)于概念轉(zhuǎn)變的基本條件：（1）對已有概念不滿；（2）新概念的可理解性；（3）新概念的合理性；（4）新概念的有效性［1］。其中，對現(xiàn)有概念產(chǎn)生不滿是概念轉(zhuǎn)變的前提，只有當(dāng)一個概念失效時，學(xué)生才會產(chǎn)生概念轉(zhuǎn)變的動機［2］。筆者由此得到啟發(fā)，設(shè)計了如圖1 所示的由解構(gòu)“迷思概念”到建構(gòu)科學(xué)概念的概念教學(xué)框架。

圖1 由解構(gòu)“迷思概念”到建構(gòu)科學(xué)概念的概念教學(xué)框架

三、概念教學(xué)實施策略

基于上述分析，結(jié)合具體的教學(xué)實踐，在《摩擦力》的教學(xué)中，筆者采取了如下策略。

（一）基于體驗引發(fā)沖突，解構(gòu)“迷思概念”之不足

為了幫助學(xué)生建立正確的科學(xué)概念，教師應(yīng)采取一定的方法，比如直接呈現(xiàn)反例法、演示法、合作學(xué)習(xí)法、探究性實驗等，引發(fā)學(xué)生的認知沖突，瓦解學(xué)生錯誤的已有概念。比如，學(xué)習(xí)摩擦力之前，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)過重力、支持力、壓力等概念，而摩擦力的學(xué)習(xí)是建立在這些概念的基礎(chǔ)之上的，但是這些概念又會對摩擦力概念的建構(gòu)產(chǎn)生一定的干擾。在教學(xué)中，筆者以實踐法和直接呈現(xiàn)反例法相結(jié)合的方式，幫助學(xué)生意識到“迷思概念”的不足。

【教學(xué)片段1】活動：比一比誰的力氣大

課前引入活動：有意識地選一位女生和一位較為強壯的男生進行提拖把比賽，事先在男生的拖把上涂抹洗潔精。要求只能用大拇指和食指將拖把提起懸空，誰能成功誰就贏。女生可以輕松提起，而男生卻沒辦法提起。強烈的反差對比，讓學(xué)生感受到提起拖把的力不是握力（壓力）。隨后，筆者告訴學(xué)生該男生提不起拖把，并不是握力（壓力）不夠，而是接觸面有潤滑劑，這使摩擦力減小了。

設(shè)計意圖：通過活動，學(xué)生能意識到摩擦力和握力（壓力）是有區(qū)別的，兩個物體間有擠壓、接觸面粗糙是產(chǎn)生摩擦力的前提條件，摩擦力的方向和壓力是不同的。這為摩擦力后續(xù)概念的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。

分析：學(xué)生混淆摩擦力和壓力，是源于其生活經(jīng)驗（如認為是自己的握力把拖把提起來的），這是典型的因“生活經(jīng)驗和其他概念干擾”而產(chǎn)生的“迷思”。既然是來自于生活經(jīng)驗的“迷思”，自然應(yīng)再次回歸生活中去“釋迷”。于是，筆者通過巧變某些因素（如對上述教學(xué)片段中的活動使用“減少摩擦”這一條件），讓學(xué)生自己在生活中體會到“迷思概念”的不足，進而推翻自己原有的錯誤認知。教學(xué)完成后，教師可通過PTA 量表（詳見表1）來檢驗學(xué)生的掌握情況，為后續(xù)教學(xué)提供方向。

表1 摩擦力概念掌握情況PTA檢核量表

（二）基于實驗創(chuàng)設(shè)情境，認識科學(xué)概念之合理

當(dāng)新概念與學(xué)生原有認知不符時，教師若只是機械地灌輸概念的定義及使用場合，則很難粉碎學(xué)生的錯誤認知。比如對于摩擦力方向的判定，教材的描述為“與物體的相對運動方向相反”。由于機械運動中通常選擇地面作為參照物，而這對學(xué)生的具體學(xué)習(xí)會產(chǎn)生影響，因此教師需要創(chuàng)設(shè)適切的情境，在分析中幫助學(xué)生認識在摩擦力方向的判定中應(yīng)怎樣選擇參照物，從而判斷出相對運動的方向。

【教學(xué)片段2】活動：摩擦力方向的判定

師：將刷子輕壓在平鋪于桌面的毛巾上，左手持刷子保持靜止，用右手向右抽出毛巾。觀察刷毛的彎曲方向，判斷刷子所受摩擦力的方向。

生：刷毛向右彎曲，摩擦力的方向向右。

師：假如改用右手持刷子保持靜止，用左手向左抽出毛巾，那么摩擦力的方向向哪一邊？

生：刷毛向左彎曲，摩擦力的方向向左。

師：在這兩次操作中，刷子都是靜止不動的，為什么會受到摩擦力，并且摩擦力的方向還不同呢？

生：說刷子靜止是以地面為參照物的，但刷子相對毛巾則運動了。

師：非常好，那么請同學(xué)們總結(jié)一下，在摩擦力的問題中我們該如何判斷相對運動，從而準(zhǔn)確地判斷摩擦力的方向。

設(shè)計意圖：通過上述活動，讓學(xué)生在自主歸納的基礎(chǔ)上及時進行評價整理，厘清相對運動應(yīng)該以摩擦力的施力物體為參照物，相對于該參照物，研究對象向哪一側(cè)移動或者具有向哪一側(cè)運動的趨勢，即可確定摩擦力的方向，由此準(zhǔn)確理解“阻礙”的意義。

分析：學(xué)生難以理解“摩擦力的方向”，是因其定義涉及“相對運動”，這是典型的因“概念定義過于抽象”而產(chǎn)生的“迷思”。教學(xué)抽象的概念時，切忌一開始就純作理論分析，教師要巧用身邊物體或探究實驗，將抽象的概念轉(zhuǎn)變?yōu)橹庇^可見的事物，讓學(xué)生“看到”這些抽象概念，再結(jié)合理論來分析，學(xué)生就能理解新概念的合理性。教學(xué)完成后，教師可通過PTA量表（詳見表2）來檢驗學(xué)生的掌握情況，為后續(xù)教學(xué)提供方向。

表2 摩擦力方向的判定PTA檢核量表

（三）基于問題鏈引導(dǎo)思辨，體會科學(xué)概念之本質(zhì)

教材中安排了“探究影響摩擦力大小的相關(guān)因素”活動，但未對摩擦力作明確說明，實際上這只適用于滑動摩擦力。此外，教材中也簡單提及了靜摩擦，對靜摩擦力也有一定的要求。學(xué)生不能有效區(qū)分滑動摩擦力與靜摩擦力，這導(dǎo)致其在課本實驗結(jié)論的使用上出現(xiàn)混亂。因此，教師可以創(chuàng)造條件，引導(dǎo)學(xué)生展開辯論，聯(lián)系之前所學(xué)的二力平衡等概念，體會兩種摩擦力的差異，明確課本結(jié)論的適用條件。

【教學(xué)片段3】問題鏈：對摩擦力影響因素的辨析

原問題：用5 牛的力推講臺，講臺保持靜止，講臺所受的摩擦力是多少？

問題1-1：改用10 牛的力去推，講臺仍然保持靜止，此時它所受的摩擦力又是多少呢？

問題1-2：壓力和粗糙程度都沒有變化，摩擦力怎么會變化呢？課本上的結(jié)論錯了嗎？還是你們錯了？

問題2-1：在講臺上放一疊作業(yè)，仍用5牛的力推講臺，講臺保持靜止，講臺所受的摩擦力是多少？

問題2-2：壓力增大了，摩擦力怎么不變化呢？課本上的結(jié)論錯了么？還是你們錯了？

設(shè)計意圖：創(chuàng)設(shè)兩個真實的情境，引發(fā)學(xué)生的思考和辯論，使學(xué)生能夠辨識壓力和接觸面粗糙程度的變化影響的是滑動摩擦力，而不會直接影響靜摩擦力的大小，從而建立起任何科學(xué)原理和規(guī)律都需要在一定的條件和使用范圍內(nèi)才能成立的科學(xué)觀念。

分析：學(xué)生在學(xué)完該課本實驗后，會認為所有摩擦力大小都受壓力和接觸面粗糙程度影響，這是典型的因“適用條件不夠明確”而產(chǎn)生的“迷思”。其實，很多科學(xué)規(guī)律需要在一定的條件下才能成立。教師需要巧設(shè)情境，從學(xué)生易錯的角度出發(fā)，設(shè)置有效的問題或問題鏈，讓學(xué)生在思辨中自己發(fā)現(xiàn)規(guī)律的局限性，進而理解規(guī)律所適用的條件和范圍，建構(gòu)正確認知。教學(xué)完成后，教師可通過PTA 量表（詳見表3）來檢驗學(xué)生的掌握情況，為后續(xù)教學(xué)提供方向。

表3 摩擦力大小的判定PTA檢核量表

（四）基于模型拓展應(yīng)用，應(yīng)用科學(xué)概念于實踐

當(dāng)摩擦力與物體的運動或作用力和反作用力相聯(lián)系時，情況會比較復(fù)雜。解決此類問題，學(xué)生要能準(zhǔn)確運用二力平衡或作用力和反作用力等概念。教師可通過一系列習(xí)題的剖析，使學(xué)生能合理地應(yīng)用相關(guān)概念、步驟清晰地解決相關(guān)問題，并認識新概念的有效性、體會新概念的價值，進而主動地運用新概念去解決問題。

【教學(xué)片段4】疊塊的受力分析

請分別畫出如圖2 所示的甲、乙兩種情形中A、B 物塊在水平方向的受力分析圖。

圖2 疊塊的受力分析

設(shè)計意圖：通過疊塊問題的分析，讓學(xué)生體會受力分析的難點在于摩擦力，幫助學(xué)生確定分析順序，明確應(yīng)根據(jù)已知力確定未知力，并且在切換受力分析對象時還要注意作用力和反作用力。如此，學(xué)生能更好地理解運動和力的關(guān)系、作用力和反作用力，知道摩擦力產(chǎn)生的條件之一是有相對運動或者運動趨勢，從而不僅能從定義的角度認識摩擦力，還能運用二力平衡這個概念去解決摩擦力是否存在、摩擦力方向以及摩擦力大小等一系列與摩擦力有關(guān)的問題。

分析：多個物體的受力分析，往往涉及運動和力、相互作用力、摩擦力等多個概念的應(yīng)用，比較復(fù)雜，學(xué)生普遍會感覺難以下手，這是典型的因“概念要素過于復(fù)雜”而產(chǎn)生的“迷思”。情況越復(fù)雜，越需要進行綜合分析。這就需要教師精選某類習(xí)題或特殊情境，引導(dǎo)學(xué)生將已學(xué)過的相關(guān)知識應(yīng)用于分析。在教學(xué)中，教師要關(guān)注學(xué)生的“迷思”點，給學(xué)生提供適當(dāng)?shù)闹Ъ?，幫助學(xué)生在理解的基礎(chǔ)上更嫻熟地應(yīng)用概念，進而促進對概念的深入理解。教學(xué)完成后，教師可通過PTA 量表（詳見表4）來檢驗學(xué)生的掌握情況，為后續(xù)教學(xué)提供方向。

表4 含摩擦力的綜合受力分析PTA檢核量表

四、教學(xué)效果和反思

筆者在兩個教學(xué)班采取上述概念教學(xué)模式進行了教學(xué)試驗。實踐了一學(xué)期后，結(jié)合某次全區(qū)統(tǒng)測情況，筆者發(fā)現(xiàn)，這兩個班的平均分、優(yōu)秀率、優(yōu)良率和及格率均高于其他班級。通過更細致的各小題得分情況分析，筆者又發(fā)現(xiàn)這兩個班在概念理解和應(yīng)用的試題上有較明顯的優(yōu)勢。

概念教學(xué)是任何一門學(xué)科教學(xué)都會關(guān)注的核心問題，尤其是在數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)等理科學(xué)科的教學(xué)中。為了讓學(xué)生“從一時懂走向一直懂，看似懂變成確實懂”，筆者將繼續(xù)探索“概念轉(zhuǎn)變”教學(xué)的其他有效策略，促進學(xué)生從“迷思概念”走向科學(xué)概念，為全面提升學(xué)生的核心素養(yǎng)而不斷努力。