探究高中物理迷思概念的成因和轉化策略

羅章萍

摘 ? 要：教學中學生學習過程中產生迷思概念的原因有生活經驗的負效應、思維定勢的干擾、概念理解的不重視、教材知識的認知局限，探究轉化迷思概念的策略有創設問題情境、發揮實驗教學優勢、加強理解教學、優化教學方式等，以幫助學生建立正確的物理概念。

關鍵詞：迷思概念；物理教學；轉化策略

學生的生活經驗和初中學習得到的物理知識，是學生學習高中物理知識的基準點。但是有時已有的認知和經驗與科學概念之間會產生沖突，稱之為迷思概念。迷思概念普遍存在日常學習中，長時間發展會影響學生學習新的概念，是學習路上的“絆腳石”。筆者結合多年的教學經驗來分析迷思概念的成因，并剖析了迷思概念的轉化策略。

1 ?迷思概念的成因和對學生影響的分析

迷思概念的大范圍研究是在20世紀70年代中期，直到現在仍然是教學研究的熱點。迷思概念是學生學習中，受生活環境、學習環境等影響，進而存在對物理概念的個人理解與正確的科學規律有著或多或少的偏差現象，在解決實際問題的時候，出現辨析錯誤或者新舊知識混淆的情況。高中物理的學習中，學生出現迷思概念有以下幾個方面的原因：

1.1 ?生活經驗的負效應

人的生活體驗總是先于學習生活，分析問題時很容易把生活中自己已有的直接經驗，帶到建構的過程中。在學習之前，人們對于碰到的事物總是通過自主建構，利用主觀去分析和認識事物，并非建立在科學建構的基礎上應用科學知識去分析，不可避免地會帶來錯誤的認知。比如學生對于拔河比賽中的問題，認為獲勝的一方對繩子的拉力一定大于對方對繩子的拉力，才會贏得比賽，這是主觀認知，并沒有用相互作用力的原理分析帶來的錯誤結果。再比如生活中手握瓶子的例子，為了防止瓶子掉落，總會不自覺地用力握緊瓶子（仍然靜止），假如沒有用受力平衡的原理進行分析，會理所當然地認為握緊瓶子是增大了手對瓶子的靜摩擦力。很多生活現象如樹上的蘋果比樹葉下落得快，就會覺得重的物體比輕的物體下落得快；用手推下物體，物體開始運動，就覺得有力物體才能運動等等，都可以符合生活常識，但都不是科學的認知。可見沒有加以科學分析，憑借生活常識來建立新概念，必然導致概念的錯誤認知。

1.2 ?思維定勢的干擾

人們在頻繁遇到相同的事件時，往往會出現心理內部思維活動的定勢，總感覺事物本身就是這樣而不會去探究。思維定勢是學習過程遇到問題情境時會出現頭腦思維活動的定向性。固定的思維模式讓學生陷入舊的思維框架，無法判斷問題的不同點，干擾學生建立新的正確概念。比如在初中物理學習中，滑動摩擦力的問題經常出現的運動過程就是水平地面上的物體在水平拉力作用下的運動，此時地面對物體的彈力等于物體的重力，在進入高中學習后學生對于滑動摩擦力的求解問題上就很容易出現這樣的錯誤，默認了物體受到的彈力就等于物體的重力。這些片面的認識，以偏概全，就形成了迷思概念。

1.3 ?概念理解的不重視

對于物理概念的學習，大部分學生停留在字面上的記憶，好像概念只要記住即可，忽略了應該先理解再記憶，也只有理解了才能更好地記憶和應用。物理中很多概念相對于生活中自以為理所應當的“常識”有差異，學生的思維、理解再加以轉換的能力不夠全面，無法共鳴。有的學生聽講過程只聽得只言片語、斷章取義，導致概念理解不全面。大部分學生更傾向于直接記住一些概括好的規律和公式，再多做幾道題，從而達到概念知識的強化，不注重對概念的理解推敲。這樣輕概念理解，不去更深層次地思考，盲目操練題目，可能導致在錯誤理解的道路上越行越遠。在問題日益堆積繁重后，再來解決問題改變認知的難度就不言而喻了。

1.4 教材知識的認知局限

1.4.1 ?漢語文字的迷思

人們對于某一事物現象的描述，常常用生動形象的語言來概括并形成了文字敘述，但有時詞不達意，又沒有加以說明解釋，造成了學習者對科學概念的理解偏差，這就是所說的文字迷思。它是由漢語語系中的詞匯帶來的影響，一方面是文字對所描述的物理現象概括得不夠透徹，從而產生了字面上的理解偏差；另一方面是學生身心發展的局限性和頭腦中對詞匯的認知的片面性，從而產生了錯誤理解。這些很容易讓學生將概念理解成文字表面的意思。比如在學習“勻加速運動”這一概念時，學生會認為是加速度均勻增大的運動，而實際上是加速度不變的運動，是速度而非加速度在增加。還有“平均速度”的概念，字面上的含義會理解成兩個時刻瞬時速度的平均值，而沒有理解概念本身的含義是指位移和所用時間的比值。

1.4.2 ?物理符號的一詞多義

物理量對應的符號絕大多數是物理量英文首字母，因此出現一些不同物理量的物理符號相同。比如用相同符號的物理量有重力G和引力常量G，電源電動勢E和電場強度E等。不同的物理量有相同的物理符號，對于物理學習會帶來很大的誤區。解題過程中有些學生應用已知條件時誤用了相同符號的其他物理量，有些學生在代入數據運算時錯用了相同符號物理量的數據。除了物理量的一詞多義帶來的困惑，還有物理量的正負號帶來的問題。物理中物理量的正負號在不同的物理量上的含義不同，比如矢量上的負號表示方向，標量上表示大小，功的問題上表示做功的效果。這些對教材知識的認知局限也是迷思概念形成的一大原因。

2 ?高中物理迷思概念的轉化策略

迷思概念在高中物理學習過程中，通常具有普遍群體性和難以轉變的特征。學生已形成的迷思概念并不會隨著新的概念的學習而自動摒棄，行之有效的策略是讓學生在學習中出現認知沖突，借機轉變已有的迷思概念。[ 1 ]為了更好地轉變迷思概念，筆者在高中物理教學中，采用以下教學策略：

2.1 ?創設問題情境，轉變生活經驗的負效應

創設問題情境，制造機會讓學生暴露原有概念，出現無法解決的問題時，才會意識到原有的概念并非物理現象的最終規律。在產生了“不協調”后再通過分析、比較、運用等系列思維活動，對原有的迷思概念做出改造。課堂中，教師可以尋找學生的迷思概念，針對問題，專門設計相應的典型題目，讓學生在答題過程中，出現了認知沖突，這樣來刺激學生正面直視暴露的迷思概念和進行反思，進而尋求不同方式和突破口來延伸拓展知識，通過正面分析思考達到解決問題的目的，就會加深對迷思概念的正確理解。學生已有的迷思概念很大程度來自生活具體環境中，教師有意識地在課堂上展示現實生活中想類似的情境，讓學生從熟悉的生活經歷出發，更容易找出自身的迷思概念。比如傳授摩擦力知識時可以設置生活中的物理情境，人走路時，在不打滑的情況下，腳底受到的摩擦力的方向如何？學生很容易想到摩擦力方向與人走動方向相反，正確結果是與走動方向相同。像這樣出現跟實際認知的問題產生沖突，更能激發轉變錯誤概念的興趣。從而使學生的迷思概念被輕松轉變，并會記憶深刻。

2.2 ?發揮實驗教學優勢，消除思維定勢的干擾

中國的考試制度讓很多學生成為解題高手，但動手能力差。這是中國教育制度的弊端之一，忽視了學生動手實踐的重要性。師生中普遍存在“做實驗"不如“講實驗”、為尋求多快而減少動手的教學理念，讓學生養成了對概念死記硬背的學習模式，這種學習模式讓學生無法真正理解概念的內涵從而引發迷思。其實，學生愿意投入多做實驗，教師結合學生思維多演示實驗，特別是可以融會貫通的探究性實驗，能夠激發學生主動學習的積極性。實驗中，學生可以切身體驗物理規律，通過實踐而獲取的理論知識是最具說服力的。比起教師的諄諄教導，學生更加相信通過動手實驗驗證出來的規律，也必然理解得更深刻。比如求解靜摩擦力和滑動摩擦力大小的問題，這是物理中經常出現的重難點，問題比較抽象，可以設置這樣的實驗，利用彈簧測力計水平拉地面上的物體，在物體靜止和運動過程中觀察彈簧測力計的讀數改變的情況，直接獲取靜摩擦力和滑動摩擦力的大小改變的情況，進一步分析影響摩擦力大小的因素。再設置彈簧測力計拉斜面上的物體，比較斜面上的物體受到的彈力是否與水平面上一樣等于物體的重力。這樣，讓學生在內化物理概念的建構過程中，求真務實地體驗從實驗的具體情境到對于物理規律的認知，從而糾正思維定勢帶來的錯誤理解。

2.3 ?加強理解教學，提升概念理解的重要性

概念是對事物的共同特征總結歸納出來的，概念的教學是學科教學的基礎，改造學生已有的概念，通過教學提高對概念的理解。學習物理概念若一味地死記硬背，而沒有深入理解，不分析起因后果，只會生搬硬套在物理學習中一定行不通的[ 2 ]。概念本身可拓展很多內容，并非死記硬背的知識，沒有知其所以然，沒有全面的理解，會導致迷思概念越來越深。只有深入剖析概念的本質，才能從根本上轉變迷思概念，使解題更為直接有效。比如確定滑動摩擦力的方向問題上，不能僅從字面上去記住滑動摩擦力方向與物體間的相對運動方向相反，更需要重視的是理解好“什么樣的運動是相對運動”類似的難點，從實際應用去理解相對運動這一概念。這里可以應用疊加體模型進行分析，讓學生更好地區分對地運動和相對運動。

2.4 ?優化教學方式，克服教材知識的認知局限

由漢語文字和物理符號一詞多義帶來的迷思，很大程度是學生學習方法的不成熟和思維能力的不足引起的。所以物理課堂應注重引導學生去理解文字的內涵和提高學生的思維能力。

2.4.1 ?轉變教學模式，引導正確建構物理知識

中國的教師在課堂上往往都直接對學生易錯易混點加以強調提醒，但其實效果并不理想。若等到學生出現錯誤，產生了思維碰撞后再進行糾錯，學生的記憶會更深刻，理解也會更透徹。國外學者約瑟夫對不同的概念轉變教學模式進行分析后，得出了自己的四步教學模式。認為要轉變迷思概念，要分四步進行：（1）學生對概念的理解認識；（2）發現錯誤后重新建構；（3）建立新的理解認識；（4）對新的理解認識加以應用驗證。教師不能一味用講理論、析概念、練真題的教學模式向學生傳授新知識，教師要合理適當地成為學生的聽眾，傾聽并了解學生對物理現象的理解和想法，將學生現有的知識作為概念的增長點，通過實踐、探究、合作等方式來科學建構物理知識。物理概念有嚴謹的科學性，這就要求物理概念的教學重在引導學生去準確理解概念的內涵，從而達到消除迷思概念的目的。[ 3 ]比如在學習自由落體運動的概念時，引導學生從以下兩個方面對概念進行剖析：（1）咬文嚼字，理解關鍵詞：有初速度為零和只受重力兩個關鍵詞。（2）詞語含義剖析：只受重力即不受除重力外的其他外力和忽略空氣阻力的影響。

2.4.2 ?采用合作學習，加深對知識的理解

從新課改的要求，以生為本是重要的教學階梯，突出學生在課堂學習中的獨立思考主體地位，倡導鼓勵學生積極主動地組團參與自主學習探究，同時也提升學生分析解決問題和團隊合作交流的能力。利用小組合作，讓學生之間進行交流探討，出現思維碰撞，讓學生挖出迷思概念，其思維活動越激烈，錯誤概念暴露越多，認知誤區就挖得越徹底，正確科學概念的建立越牢固。比如教師可以用小猴爬樹的例子，猴子抓住樹干豎直向上勻速爬動過程中，手受到的摩擦力方向如何呢？讓學生按小組進行討論交流。有的觀點是“摩擦力方向豎直向下”。有另外觀點是“若摩擦力和重力方向均豎直向下，那就無法實現勻速運動”。通過比較借鑒，學生可以從其他同學身上發現自己的分析誤區，從而實現迷思概念大范圍的轉變。小組合作，教師要起引導作用，圍繞本節課某個問題以解決問題為目的，以小組討論形式進行。小組合作要起到好的效果，教師要根據學生已有的學情，來設計要討論的問題，利用實驗演示、材料等給學生搭好問題平臺。筆者教學實踐證明，采用小組合作教學策略，加強了學生思維活動，加劇了思維碰撞，加快了迷思概念的轉變。

2.4.3 ?運用模型教學，培養邏輯思維能力

物理概念的學習目的不只是為了獲得幾個物理模型、記得一些公式，還要通過概念學習培養學生的科學探究能力。若學生沒有自己體驗模型建構，用死記結論和技巧來取代知識的形成過程，也就感受不到科學家們探究物理規律的艱辛。一旦學生覺得物理規律的獲取不是件難事，就難以培養科學嚴謹的精神。模型建構是物理中很重要的科學思維方法，教師應充分利用模型突出重點，究其本質屬性，培養學生思維邏輯能力，轉變學生思維誤區。比如質點、點電荷、彈簧振子等理想化物理模型，自由落體運動、平拋運動、豎直上拋運動等理想化物理過程。在物理模型建構學習中，引導學生分析運用了哪些物理思維方法，如極限法、微元法、類比法等。在模型建構中滲透物理思維方法的學習，讓學生轉變對物理概念理解的片面性，拋棄錯誤的迷思概念，形成科學概念。

真正的轉變是自我的轉變，是從內心和頭腦深處對舊知識和錯誤觀念的消除，從而形成正確概念；被動轉變只是表面上的轉變，是僅對于教師所講一類題型或一種認知的解釋，頭腦里還是排斥被動接受的知識，無法使知識融會貫通。這也是糾錯后過段時間學生又會出現原先犯過的錯誤、面對難度拔高的靈活題無從下手的原因。只有自主去尋找思維沖突的根本原因并不斷深挖探究，從根本上轉變迷思概念的理解，才會在頭腦深層意識里建立正確概念，從而能夠運用自如。教師要引導學生化被動為主動學習，發現問題后通過學生間的探討和教師的幫助，促進學生對正確科學概念的理解，經過內化后形成學生自我認知的概念，實現迷思概念的轉變。因此自己尋求解決問題的辦法才是最有效的策略。

迷思概念的轉變并不是一節課或一次訓練就可以實現的，也不只是用新的概念去覆蓋它就可以的，它應該是個循序漸進的過程。物理中的迷思概念要轉化為正確的物理概念，必須建立在學生對物理概念及其規律的正確理解基礎上。在物理教學中，教師要預先思考好學生會出現的迷思概念，有針對性地設計一些有效任務，利用合理的教學策略，給學生搭建平臺，幫助學生走出迷思概念的誤區，使教學成為最有效的“教學相長”。

參考文獻：

［1］ 朱順民，許耀升.探究迷思概念成因，形成正確物理觀念[J]，中學物理，2020（6）：15-17.

［2］ 李春來.在問題解決中通過深度學習發展物理觀念[J]，物理教師，2019（4）：16-18.

［3］ 趙柳，李春密.基于情境認知促進高中生科學推理能力提升的教學模式研究[J].物理教學，2020，42（2）：13-14.