淺談高中物理“迷思概念”的特點及轉化策略

孫美泉

[摘 要]文章分析了高中物理“迷思概念”的產生原因及特點，并根據相關教育學理論探討了符合高中生及高中物理學科特點的轉化策略。

[關鍵詞]高中物理；迷思概念；轉化策略

[中圖分類號]G633.7[文獻標識碼]A[文章編號] 16746058（2017）35003703

2003年教育部頒布的《普通高中物理課程標準（實驗稿）》明確指出：“高中物理是普通高中科學學習領域的一門基礎課程，與九年義務教育物理或科學課程相銜接，旨在進一步提高學生的科學素養。”[1]“‘全面提高每個學生的科學素養是我國當前推行的課程改革中最為核心的理念，科學概念的掌握是科學素養形成的前提。”[2]

大量的研究與教學實踐表明，學生在學習科學概念前，頭腦并非一片空白，通過日常交際和個人經驗的積累，學生對自然界或生活中的常見現象和事物形成了大量的個人觀點與認識。然而，學生的原有想法，有些與科學定義一致，但有些是與科學定義不同。這些與科學定義不同的想法，本文稱之為“迷思概念”。[3]

在高中階段，要培養和提高學生的物理科學素養，教師應該明了“迷思概念”的特點及產生原因，并找到有效的轉化策略，使學生掌握物理概念。

以下提出的幾點淺見，望方家指正。

一、高中物理學習中“迷思概念”的特點

1.主觀性

高中生對物理概念的形成往往是基于自身已有的知識經驗、生活經歷、樸素想法的，并非科學推論，雖然看似能合理解釋生活中常見的物理現象，符合學生自己的認知規律，但卻是不正確的“迷思概念”，這樣的理解具有主觀性。例如，學生往往誤以為，小朋友滑滑梯時，之所以能夠沿斜面下滑，是由于受到了“下滑力”的作用，但實際上“下滑力”是不存在的，屬于“迷思概念”，小朋友下滑，其實是受到自身重力沿斜面向下的分力作用。

2.頑固性

物理“迷思概念”不易通過簡單的教學發生轉變，因為“迷思概念”的形成都基于學習者的長期生活經驗和原有知識體系，并與其建立起聯系，因而相對穩定，并能夠廣泛地遷移，因此，“迷思概念”具有頑固性。例如，學生誤以為“力是維持物體運動的原因”，進而在對物體進行受力分析時，堅定地認為只有運動的物體才會受到摩擦力的作用。其實，學生往往忽略了物體靜止時也可能受到摩擦力的作用。

3.往復性

人對客觀事物的認識常常會經歷相同的思維過程，同樣的“迷思概念”在不同時代的人們身上也常常會出現。同一“迷思概念”在每屆學生中都會反復出現，因此，具有往復性。例如，兩千多年前古希臘的亞里士多德提出“力是維持物體運動的原因”的觀點，意大利的伽利略早在幾世紀前就通過理想斜面實驗證實了它的錯誤，可是在多年教學實踐中發現每屆學生中都有不少人持與亞里士多德相同的觀點。

二、“迷思概念”對高中物理教學的影響

高中生基于日常生活經驗，對物理現象、物理過程的認識，常帶有個人觀點，這樣的認識或理解容易形成“迷思概念”，會阻礙學生對物理新知識的同化和順應，甚至對物理新知識產生錯誤的理解，如果這些“迷思概念”沒有得到及時糾正，將影響學生對后續相關物理知識的學習，使學生覺得物理難學，甚至對物理產生厭學情緒。生活中，學生常常會有這樣的認識：沿滑梯下滑的小朋友是由于受到一個“下滑力”的作用，汽車快速過彎時偏移到公路外側是由于受到了“離心力”的作用等。這些都是“力是維持物體運動的原因”的“迷思概念”對高中物理教學產生的不良影響。

雖然多數“迷思概念”會阻礙學生對物理新知識的同化和順應，影響物理概念教學。但是也有不少“迷思概念”對學生建構和掌握物理概念具有促進作用，對學生學習物理概念具有積極的意義，后者是學生理解物理新知識的“生長點”，教師應充分利用這些“迷思概念”并積極引導學生從中“生長”出科學的物理概念。例如，“同款小車發動機排量越大，加速性能越好”，這一“迷思概念”其實就對應著加速度這個物理概念，因而可以引導學生思考，加速性能越好的汽車，從靜止加速到100km/h所需時間就越少，也就說明速度變化快，從而引入加速度的概念。

三、高中物理“迷思概念”的轉化策略

1.運用概念圖，完善知識體系

雖然我們也常常應用建構主義學習理論進行物理概念教學，但我們往往只關注學生對物理概念的記憶存儲，而忽視了學生對物理概念的理解和掌握，因此在物理概念教學中，教師應注意在將不同的知識點教授給學生后，或是在完成一章或一個階段的教學后，進行總結時，通過呈現一張整理好的知識網絡圖，讓學生將這些知識點拼接起來，讓學生對各知識點之間的聯系有個整體的認知和理解，形成知識網絡，方便學生在解決實際問題時，快速提取所需知識。為此，在具體教學中，教師要引導學生思考相關知識點之間的聯系，讓學生在學習各知識點的過程中，將它們進行比較聯系，并形成知識網絡體系。

在物理概念教學中，可以先運用概念圖幫助學生建立相關的知識網絡。例如，在摩擦力概念的教學中，可以運用概念圖將滑動摩擦力的相關知識（如產生條件、大小、方向、實例分析等）聯系起來（如圖1），幫助學生理解掌握有關滑動摩擦力的各知識點；接著，改變實例的條件，引導學生對比滑動摩擦力與靜摩擦力的產生條件、大小、方向。

2.基于“認知沖突”的誘思教學

建構主義學習理論強調，學生并不是空著腦袋走進教室的，在學習上，建構主義的研究者關注學生建構知識的基礎，如學生腦海中已存在的經驗、心理結構和信念，以及在此基礎上如何建構知識。[4]只有當前的物理事實與原有認知產生沖突時，學生才會意識到，要改變原有的“迷思概念”，因此，要轉變學生的“迷思概念”就要創設情境，并通過連續提問，動搖其原有的認知，將學生的物理思維過程外化，并通過循循善誘的引導和糾正，最終轉變學生的“迷思概念”。endprint

下面通過“比較物體下落的快慢”的教學說明基于“認知沖突”的誘思教學。

師：物體下落的快慢與哪些因素有關呢？

生1：物體的重量。重量大的物體比重量小的物體下落得快。

師：同學們真聰明，兩千多年前的古希臘學者亞里士多德也持這種觀點，兩個重物一大一小，從同一位置下落時，重量大的物體下落得快。那么，如果將這兩個重物捆綁在一起從同一位置下落，它比重量大的物體下落得快還是慢呢？

生2：兩個重物綁在一起時下落得快，因為它的重量更大。

生3：單個重量大的物體下落得快，因為重量大的物體綁上重量小的物體后，會被重量小的物體拖慢。

師：由“重物比輕物下落得快”推斷出了兩個相互矛盾的結論。那么，物體下落的快慢跟哪些因素有關呢？（引發認知沖突）

（學生認真思考，相互討論。）

師：同學們，如果讓一個硬幣和一張紙片從同一位置下落，誰下落得快呢？

生4：硬幣下落得快。

（教師演示實驗，證明學生的判斷是正確的。）

師：如果我們將紙片揉成紙團和硬幣從同一位置下落，誰下落得快呢？

生5：還是硬幣下落得快。

（教師演示實驗，證明學生的判斷是正確的。）

師：在兩次實驗中，質量相同的紙片和紙團誰下落得快？

生6：紙團下落得快。

師：紙團和紙片質量相同，為什么紙團比紙片下落得快呢？

生6：紙片受到的空氣阻力比紙團的大。

師：這能說明什么問題？

生6：空氣阻力會影響重物下落的快慢。

師：如果在一個沒有空氣（真空）的環境中，不同重量的物體下落快慢相同嗎？

生7：應該一樣。

師：那我們一起通過實驗驗證你們的觀點。

（教師演示牛頓管實驗，學生觀察并記錄實驗現象。）

（1）牛頓管中充滿空氣時，請同學們觀察硬幣和羽毛下落的快慢。

（2）將牛頓管中的空氣少量抽出，請同學們觀察硬幣和羽毛下落的快慢。

（3）將牛頓管中的空氣大量抽出，請同學們觀察硬幣和羽毛下落的快慢。

牛頓管中硬幣下落速度與羽毛下落的速度差：

充滿空氣時，速度差大；

抽出少量空氣時，速度差變小一些；

抽出大量空氣時，速度差更小；

真空時，速度差為零。

從實驗可知，當空氣阻力減小時，不同重量的物體落地的時間差越來越小。

真空時，空氣阻力為零，硬幣和羽毛會同時落地。

3.創設情境，將抽象概念具體化

學生普遍反映高中物理難學，很大一部分原因是不能正確理解物理概念，特別是抽象的物理概念，因此在教學過程中教師應通過實驗，讓學生具體形象地理解和掌握物理概念。例如，電磁學中，電場和磁場是真實存在的，但卻看不見、摸不著，我們不能直接研究它們，只能通過場的基本性質間接研究它們，因此，通過實驗形象地將磁感線的性質及特點呈現出來，要比教師用語言描述來得更加直觀明了，有效幫助學生準確認識電場和磁場。

對于受條件限制，無法通過親自動手做實驗進行教學的抽象概念，可以借助實驗視頻或多媒體技術模擬重現實驗情境，讓學生能觀察，總結基本概念。例如，盧瑟福α粒子散射實驗的現象及解釋；速度選擇器、回旋加速器、質譜儀的結構及工作原理講解；帶電粒子在場中的運動軌跡的分析；等等。

教師讓學生親自動手做實驗，或者通過實驗視頻，或者通過多媒體技術模擬，把實驗現象具體形象地展示出來，為學生的思考和推理提供具體形象的模型，強化學生的感性認識，讓學生有效理解抽象概念，轉化“迷思概念”。

4.有效運用類比教學法

“類比法具有明顯的形象性，可以將難以理解的、復雜的問題表達清楚，有利于學生的理解和掌握。”[5]

在物理學習中，學生常常因為相似概念，而產生困惑，雖然僅差幾個字，但是意思卻完全不同。此時，我們可以運用類比教學法，對這些概念進行對比分析，讓學生對相關概念的內涵有深刻的理解。例如，電場力做功與重力做功的類比，電勢能與重力勢能的類比，電場和磁場的類比，等等。在這些概念教學中，運用類比教學法，能夠將相關概念之間的共性和特性，直觀形象地呈現出來，學生更容易融會貫通。

5.加強小組合作學習

雖然同一班級學生的年齡相仿，邏輯思維能力和理解能力相仿，但是大家來自不同的家庭，每個人的文化背景及生活經歷不盡相同，對同一物理概念往往有自己獨到的見解。因此在物理概念教學中，可讓學生交流討論，產生共鳴，引起反思，提高學生的學習效果。

教師在學生小組合作探究后，再與學生交流，容易明白不同學生對同一物理問題的思維方法，從而明確“迷思概念”的癥結所在，為轉化“迷思概念”提供理論依據和方法指導。

總之，在高中物理教學中教師應該診斷學生在高中物理學習中常見的“迷思概念”，分析其產生原因及特點，從而提出有針對性的轉化策略，提高高中物理概念教學的有效性，消除高中生對物理的畏懼心理，培養學生分析與解決物理問題的能力，進而培養和提高學生的科學素養。

[ 參 考 文 獻 ]

[1]中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標準（實驗稿）[S].北京：人民教育出版社，2003.

[2]詹金順.在物理課堂教學中提高學生的科學素養[J].技術物理教學，2010（2）.

[3]曹芬芳.初中生迷思概念及其轉變研究[D].杭州：浙江師范大學，2009.

[4]趙強，劉炳升.建構與前概念[J].物理教師：高中版，2001（7）.

[5]陳含爽.電磁學中類比教學法的應用研究[J].安慶師范學院學報：自然科學版》，2014（2）.endprint