初中科學迷思概念的產生及轉變策略探析

摘 要：迷思概念廣泛存在于科學教學中，造成學生概念學習存在一定的困難，而概念轉變學習是學生原有概念改變、重組和發展，是學生前概念向科學概念的轉變。文章通過分析迷思概念產生的原因并進行了簡要的分析，提出了轉變迷思概念的四種策略。

關鍵詞：迷思概念；概念轉變；有效策略

中圖分類號：G633.2 文獻標識碼：A 收稿日期：2018-03-05

作者簡介：何學巧（1979—），男，浙江省杭州市余杭區黃湖鎮中學校長、書記，高級教師，本科。

一、由一個教學片段引發的思考

學生在學習力學方面總是存在著很多困難，造成這種困難的原因是多方面的，可能是因為力學概念太抽象，看不見摸不著；也可能在日常的體驗之下，學生已經有了根深蒂固的思維定勢。例如，在力學教學中，教師總是難以讓學生很容易地接受真實的力學概念。以下是“牛頓第一定律”教學片段的回顧。

在上這節課前，教師問了一個問題：“當物體不受力時，它究竟會是什么狀態？”

很多學生都非常積極地舉手，教師叫了其中一個學生回答，他毫不猶豫地回答：“它將會是靜止的。”

師：“一定嗎？”

生：“一定的。”（很多學生都表示認同） 師：“那么物體受到力的作用時，一定是運動的嗎？”

生：“不一定。”（也有很多學生表示一定）

問到這里，教師已經很清楚學生存在認識的誤區，這個時候，很多教師可能會直接告訴學生結果。但是這樣的方法只是單純告訴學生對的結果，對學生理解受力與運動的關系并沒有太大的意義。

師：“那么靜止在水平桌上的物體，它有沒有受到力的作用？”

生：“有，重力。”

師追問：“那么物體受力作用時，到底是不是一定是運動的？”

生較一致地回答：“不是。”

到這里，學生們應該從例子中比較容易地排除了“物體受力時，不一定是運動的”。但是對當物體不受外力時，它到底是不是一定靜止仍然無法解決。

其實，從教學實踐中我們都會發現很多學生會有類似的“前概念”：當一個力作用在物體上，則物體就會獲得一個“沖力”，并且這個“沖力”會慢慢減弱直至消失。這樣就可以解釋為什么在水平面上的物體運動會變慢，而且直接導致很多學生會把“慣性”理解為“沖力”的作用。當物體受到的外力撤去之后，這個沖力也逐漸變小了，所以最終物體停止了。很多學生也就有了另一種“前概念”：力是物體運動的原因。當一個物體受到力的作用，它就會運動；當不受力時，它則不會運動。

其實這也是學生在學習“牛頓第一定律”之前就有的“前概念”，這個概念與真實的“科學概念”之間有著較大的距離，我們要改變這個“前概念”往往會采用實驗的方法來解決：就是讓小車在光滑程度不同的水平面上滑行，然后得出當水平面越來越光滑時，小車會滑行得越來越遠。由此推導出，當一切物體不受外力作用時，小車會一直滑行下去，即小車會一直做勻速直線運動，并由此推導出牛頓第一定律。

為什么學生一開始總會很堅定地認為力是維持物體運動的原因，而不會認為力是改變物體運動狀態的原因。因為學生在日常生活中的切身感受就是當物體要運動，就會有相應的力作用在上面；當物體慢慢停下來時，往往這個力已經撤去了。基于這點考慮，筆者在查閱了很多類似的“前概念”研究，發現有一個相關的提法就是“迷思概念”，而關于這個概念的產生原因分析也就是基于學生的原有認知結構、原有生活體驗等方面出發，探討如何解決學生普遍存在的“迷思概念”。

《科學教育的原則與大概念》一書中提到：“已有的對兒童概念的大量研究表明，當兒童進入學校的時候，已經形成了關于周圍世界許多方面的概念，包括科學概念。由于這些概念是兒童自己形成的，這對他們很有意義，所以不容易被改變，特別是‘科學的概念常常與人的直覺相反（例如，運動的物體會持續地運動下去，除非有力作用在其上，而不是它們自己會停止運動）。必須以兒童的概念作為起點，以進展到更為科學的概念，并與兒童的經驗擴展相適應。”在近幾年的課堂教學中，常常提到“以學定教”“學為中心”等名詞，其實教師們都已經意識到，在讓學生學習之前，通過了解學生的學情、學生原有認知結構是非常重要的。本文就是想通過對學生概念認知過程中迷思概念的分析，提出一些迷思概念解決的策略。

二、迷思概念（misconceptions）

迷思概念是中國臺灣學者首先引用的，是對英文“misconception”一詞的有趣翻譯。它是“mis-”的音譯和“conception”的意譯兩部分結合生成的，指會造成不利或錯誤的概念或想法。隱含的含義是概念不全面，或與科學概念不同并有進一步改進的空間。迷思概念這個名詞，現在已經是常被用于諸多研究中的一個術語。而根據Bransford和Vye的描述，迷思概念是指學生不正確的先前概念。有些研究者也認為迷思概念具有錯誤想法的含義，并且強調學生接觸科學理論或模式之后，他們會結合某些不正確的信息到他們的概念結構里，最后發展出不正確的想法。但也有學者認為迷思概念并不等同于錯誤概念，而是“對于學生區別于科學家的科學概念的想法或概念，研究者由于其觀點、領域不同，各有各的看法與稱呼”。

當學生進入教室時，了解什么是學生已知的知識，對學生的學情進行分析，在教學上是相當重要的。作為教學的實施者，我們更應該加強對學生學習前概念的研究與思考，這樣才能運用適當的教學方法或教學手段來實施教學。我們對迷思概念的存在要有清晰的認識，同時，如何利用適當的教學策略讓學生從迷思概念向科學概念轉變也就成了教師的主要任務之一。

三、迷思概念形成的原因分析

對于迷思概念產生的來源，不同學者也有不同的看法，仁者見仁，智者見智。

比較有代表性的是萬達西對迷思概念的成因分析。他認為迷思概念產生的原因不外乎一種，對于自然的觀察與感覺，同伴文化，日常生活用語，傳播媒體的影響，教師的教學。對于迷思概念的成因，國內外專家在20世紀90年代和21世紀初已經作出過一些研究，特別是中國臺灣地區相關的研究較為全面與詳細。通過查閱相關文獻資料，筆者認為產生的原因主要有以下四個方面。

1. 生活經驗與科學概念之間的沖突

日常生活中的感觀體驗和生活經驗會使學生產生一些不正確的生活概念，而且這些生活中的體驗、經驗會是從小產生的，有一定的頑固性和難以改變性。學生一旦帶著這些生活概念進入課堂，就會產生諸多的迷思概念。例如，學生會有冬天氣溫較低、夏天氣溫較高的生活體驗，但很難理解冬天地球是位于繞日公轉軌道的近地點，而夏天地球是位于繞日公轉軌道的遠地點這一科學事實。這就是學生原有生活經驗與科學事實之間發生了嚴重沖突的結果，而想要改變這一結果是比較困難的。

2. 原有認知結構的局限性

學生的知識結構肯定存在著或多或少的局限性，而且學生對概念的認識是一個逐步完善并進一步修正的過程。學生的知識背景也決定了學生的認知存在局限。這個知識背景不僅包括科學知識，也包括個人的知識觀點、個人對自然的認識，對自然現象的表面認識，對自然事物的直接觀察。這些方面都導致了學生對科學的現象、科學的概念學習存在各種誤區與困惑。例如，學生從小就會知道當一個物體運動時應該會有力作用在上面，但是學習了物理的力學知識之后，他們很難接受力并不是使物體運動的原因而是改變物體運動狀態的原因。因為在他們原有的知識結構當中并沒有這樣的力學解釋。換句話說，這些知識結構有著非常明顯的局限性，這些局限來自于對概念學習的缺乏以及日常的概念學習大多來自于生活的體驗與大人的說教。

3. 概念抽象性影響正確科學概念的建構

科學中的很多概念是非常抽象的，也是學生日常生活中沒辦法體驗觀察到的。對于物質是由微粒構成的概念，學生有的只是宏觀的概念，而從微觀的角度去解釋物質的構成就存在非常大的難度。例如，學生從小就開始擁有物質概念，然而他們對物質的性質不甚了解，他們只專注于顏色與物體的特性，對物質的本質沒有足夠的了解。若是要求學生以微粒的概念來回答微粒的排列和運動問題，他們會以物質本身宏觀的性質來考量。換句話說，學生對物質和微粒概念的想法，主是還是以宏觀的方式來看微粒的表現。這也就不難理解為什么學生對分子、原子、離子的認識會有較大的困難了，因為這些都是學生無法從日常生活的直觀體驗中獲取的，而且很多時候科學中的實質與表現會有很大的沖突，就像分子運動的概念就與學生的直覺與經驗有著很明顯的沖突。

4. 存在不恰當的類比與推理

在學生學習某個科學概念時，現有的知識基礎可能還達不到該科學概念的上位概念，這時，學生在進行演繹推理時，其邏輯就容易出現錯誤，從而產生迷思概念。例如，在考察凸透鏡成像是等大的、放大的、縮小的情況時，學生會由“放大鏡和老花眼鏡都是凸透鏡，都能有放大的作用”而推理出凸透鏡應該是成放大的像，學生的這種類比雖然說不上錯誤，但確實是片面的，不完整的。

四、迷思概念轉化的應對策略

1. 創設問題情境，引發認知沖突

“促使迷思概念轉變的首要條件是學生對原有概念不滿意，而解決學生對原有概念不滿意的有效策略是引發學生的認知沖突。”所以，在科學教學中，轉變迷思概念的一個有效方法就是引發學生的認知沖突。教師通過創設情境，引發學生認知沖突，激發學生的興趣和求知欲望，促使學生不再獨立地看待問題，而將所學知識運用到新的問題情境中。在設置情境時，教師的選擇要注意合理性，既要符合學生的心理特征和接受能力，又要配合教材內容的實際情況。例如，在講解燃燒條件時，在有條件的情況下教師可以做“讓白磷在熱水中燃燒”的實驗，把一小塊白磷放在溫度約為70度的熱水中，再用玻璃管連接氧氣制取裝置向熱水中通入氧氣，可以觀察到白磷在水中燃燒的現象。這個實驗，可以讓學生產生明顯的認知沖突。學生根據自己的經驗判斷往往是“水火不容”“水一定是可以滅火”的。而這個實驗就讓學生明確了，只要滿足兩個條件（溫度達到著火點、與氧氣接觸）可燃物就能燃燒。這樣的實驗既可以引起學生的高度注意，能激發學生的濃厚興趣，又能讓學生對不合理的迷思概念有很重要的轉變作用。

2. 運用POE教學策略

POE教學策略是外國學者提出來的，目的是促進學生的概念轉變。POE教學策略就是“預測”“觀察”“解釋”三個步驟。學生首先在通過自己獨立的預測之后，進行小組討論，在小組討論達成統一的意見之后，進行實踐和觀察；然后對實踐和觀察到的現象和自己預測的現象進行對比，討論為什么會產生這樣的差異；最后進行合理的解釋，完成自己概念的重建。

案例：《關于“堿的性質”教學片段》

小組實驗：在4支盛有氫氧化鈉溶液、澄清石灰水的試管中分別滴入紫色石蕊試液和無色酚酞試液，觀察溶液顏色的變化。取兩片pH試紙分別放在玻璃片中央，再用玻璃棒分別蘸取氫氧化鈉溶液、澄清的石灰水滴在pH試紙上，并觀察顏色變化，將現象填入下表中。

與指示劑作用：觀察實驗過程中物質的顏色變化。

由這個實驗你能得出堿的一條化學性質嗎？

學生得出結論：堿溶液能使紫色石蕊試液變藍色，使無色酚酞試液變紅色，堿溶液的pH值大于7。

實驗做到這里，學生掌握堿能使酸堿指示劑發生顏色變化基本沒有太大的問題，但是其對不可溶性堿能否使酸堿指示劑發生顏色變化并沒有太大的把握。

這時，如果直接做演示實驗，學生可能會機械地記憶實驗的結果。筆者采用了POE教學的策略，讓學生來做預測。結果全班48個學生中，認為會使無色酚酞變色的和認為不會使酚酞變色的人數基本持平。筆者再進行演示實驗，結果顯示是不會變色的。接下來筆者并不是直接讓學生記住實驗的結果，而是讓學生進行小組討論：“為什么不會變色？”經過小組討論后，學生基本能說出原因是氫氧化銅是不溶性堿，它在水中不能成為氫氧化銅溶液，不能使無色酚酞試液變紅色。同理，其他的不溶性堿也不具備這個性質。

補充實驗：對這支試管進行加熱，結果是試管中的液體變紅了。

通過這個實驗之后，筆者再讓學生進行小組討論：“使酚酞試液變紅的真正原因是什么？”

通過這樣的POE教學策略的運用，學生對實驗的結果有了更深層次的體會與理解，改變了以往科學演示實驗只是屬于驗證性實驗的現象，而不是只讓學生看到結果就算成功。這種教學策略的目的就是讓學生在了解某種情境后，如何運用相關的知識或概念來預測、描述和解釋所看到的現象，當學生看到的現象與自己的預測不一致時，就會產生認知沖突。這也說明了POE教學策略比其他方法更有利于探測學生前概念的本質，對轉變迷思概念是一個很好的方法與途徑。

3. 利用概念圖的構建來轉變迷思概念

對于科學概念的學習，只有理清概念之間的關聯，并納入學生自身的知識系統之中，才能真正掌握它。當學生把所有的科學概念經過自己的綜合整理，并通過分析概念的內涵和外延將分散的概念系統化、結構化、網格化時，他們對概念的把握才能更加準確，理解更加深刻，并且能對其他科學知識的學習產生積極、有效的遷移。

例如，在復習《運動和力》一章時，某學生畫出了本章的概念圖，用不同顏色的方框展示著不同層次，既漂亮又清楚。我們科學組的教師看了都欽佩不已，筆者也為自己所做的科學概念圖指導感到高興。從七年級到九年級每一章每一節所有的知識結構，筆者都讓學生們利用概念圖梳理著每節內容的知識結構，每個學生都擁有一本自己的概念圖。學生們的基礎知識掌握扎實了，回答問題時語言精練了，遇到問題時會習慣性地去追根究源了。即使遇到一些較難的問題，教師只要用這種方法稍做引導，學生就能自己解決。但是，學生想要制作出好的概念圖，必須弄清楚不同概念之間的關系和相關性的程度。這也促進了學生將新知識與自己原有的前概念相融合，形成更加完善的知識結構，從而幫助其加深對新知識的理解。

4. 合作學習幫助構建科學概念

在合作學習的小組討論里，學生通過同伴之間的互動，可以評估與修正他們原有的想法。在小組討論的課程里，學生可以與同伴討論許多問題，相互交換意見，并且試著說服其他人的觀點。換句話說，讓學生去了解概念的相異程度。而不是專注于唯一正確的答案，通過小組的討論與協商而達到概念的改變，個人之間的互動可以刺激學生概念的改變。

筆者在教學實踐過程中，努力嘗試給學生創造更多的小組討論與合作學習的機會，讓學生在課堂中不但成為“聽知識者”，還能成為“講知識者”。這樣的討論環境，不但能培養學生的表述能力，而且更重要的是在相互討論的過程中，會讓不同學生的觀點產生碰撞與摩擦。這樣的觀點沖突對轉化迷思概念不能不說是一種好的方法與手段。其對教材的合理化處理顯得尤其重要，并不是所有教材中的每一個知識點都能很容易地找到小組合作學習或討論的內容，教師應該對教材進行必要的整合與修改，為學生創造性學習提供一些機會。

五、實踐成效與思考

首先，教師在教之前帶著針對學生的“問題意識”進入教學，也就是要了解學生的迷思概念，了解學生原有學情，了解學生在學習科學概念的過程中存在著什么干擾，這樣就有利于教師在設計教法的時候有的放矢。

其次，POE教學策略的應用改變了原有的教師單純演示實驗，改變了教師通過實驗讓學生知道結果的單調與無效，而改為預測、觀察、解釋的過程，讓學生對演示實驗的結果有了更多的期待，在出現的結果與預測之間存大著較大的差異時，學生有了更多的認知沖突，對新概念的學習有更大的幫助。

最后，概念圖學習方法的使用增加了學生對概念的學習，從點到線再到面的整體性。讓其對考慮各知識點之間的關系有了更清晰的認識，從而盡量避免了“只見森林不見樹木”的誤區。通過合作學習、小組學習的實踐，學生通過建立“學習共同體”并進行科學探究，有助于迷思概念的轉變。

六、結語

初中生由于自身年齡較小，認識水平存在局限，知識結構仍然需要不斷完善，所以在學習過程中對科學概念容易出現認知錯誤現象，從而形成迷思概念。迷思想象的出現受到教師教學方法、個體以及環境等多種因素的影響，其在不同程度上影響著學生的科學素養培養。針對此類問題，教師應結合實際情況，加強教學實踐環節，注重師生、生生之間的交流，引導學生樹立正確的科學價值觀念，奠定其未來發展基礎。

由此可見，在科學教學過程中，通過對學生迷思概念的了解，通過各種不同的教學方法與手段，對學生的概念學習可以起到事半功倍的效果。在科學教育過程中，教師更要重視學生科學概念的形成、建立和發展，不僅不能放松，而且應切實加強對學生科學概念的教學。這就要求教師要想辦法通過科學、有效的方法解決學生的迷思概念，使學生真正“學會”科學知識，進而全面提高學生的科學素養。

參考文獻：

[1]（英）溫·哈倫.科學教育的原則和大概念[M].韋 鈺，譯.北京：科學普及出版社，2011.

[2]蔡鐵權，姜旭英，胡 玫.概念轉變的科學教學[M].北京：教育科學出版社，2009.

[3]袁維新，劉孝華.生物學教學中促進錯誤概念轉變的策略[J].生物學教學，2003（10）：8-10.

[4]李雁冰，刁彭成.科學教育中“迷思概念”初探[J].全球教育展望，2006（5）：65-68.