物理前概念转变研究文献综述

熊梅

作者简介：熊梅（1989-），女，汉族，湖北人，研究生，海南师范大学，课程与教学论（物理）。

摘要：物理前概念是指学生在未系统学习物理知识之前根据生活经验作出判断和决策的知识，对科学概念的掌握具有一定的影响作用。笔者通过对国内外关于前概念转变的研究进行归纳分析，并提出了自己的见解。结合目前初中物理教学中忽视学生头脑中的前概念，忽视学生的主体性，期望用直接覆盖的手段来转变学生的前概念效果收效甚微，通过对物理前概念产生的原因、促进前概念向科学概念转化的策略等进行系统的整理，笔者认为应改变传统的灌输式的教学形态，基于初中生物理前概念，采用小组合作的教学方式，来促进学生前概念向科学概念的转变。

关键词：初中物理；前概念；转变；小组合作学习

中图分类号：G633.7文献标志码：A文章编号：2095-9214（2016）10-0046-02

一、前概念的界定

国外学者从20世纪70年代开始，相继进行了大量的关于前概念转变的研究。我国则是于20世纪90年代对其进行系统的研究。通过对国内外文献的梳理发现，不同的研究者对前概念有着不同的表述。比较常见的如“错误概念”、“误概念”、“相异构想”等等。尽管前概念所用术语众多，但其基本含义是相同的。故本文中的物理前概念主要是指学习者在学习物理之前，基于生活经验而形成的对事物的直觉认识，既包括一些局限的、不完整的或者完全与科学知识相悖的知识。

二、国外前概念研究现状

（一）有关前概念的调查研究

20世纪70年代，国外对前概念的研究主要侧重于对学生头脑中各课题的前概念进行泛泛的调查；20世纪80年代，前概念的研究则主要集中在自然科学和数学学科领域，并且物理前概念的研究也成为国际物理教育研究的重要课题。20世纪90年代至今，前概念研究继续深入，走向对特定专题知识前概念的研究许多研究者对物理力学、电磁学、光学等专题的前概念展开研究，并且设计出了专门的前概念检测工具。

（二）前概念转变的方法和策略研究

Brown，Clement（1989）提出锚定类比的教学策略， 在教学时先呈现学生熟悉的概念作为类比物，然后给学生呈现要学习的概念，建立类比物和学习对象之间联系。[1]Tyson.（1997） 等人提出了充实和重建的前概念转变策略，充实是指在已有的概念结构中对概念的增加或删除，而重建则意味着建构新结构。Bracha（2004）研究了合作学习中伴随元认知教学和不伴随元认知教学对理解图表的不同效果。结果显示“合作+元认知”可以积极帮助学生理解图表，提高学生成绩。[2]

不同研究者主要基于各自的理论提出了他们对前概念转变的策略，主要分别基于认知发展理论、建构主义、元认知理论以及合作学习等理论提出了相应的促进前概念转变的策略。

（三）前概念转变模型和模式

Posner等人于1982年提出了著名的概念转变模型，包含以下四个条件：（1）对现有概念的不满。（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。[3]Driver和Oldham提出的DO五步教学模式，包括定向、引出学生想法、重组、应用新概念、回顾概念的改变。Nussbaum和Novick提出的NN三步教学模式，其过程包括：获得学生的前概念；引入冲突概念；鼓励学生评价新概念，进而构建认知结构。[4]

通过对所有前概念转变模型或模式的归纳我们发现，找出学生的前概念是促进学生前概念转变的前提，创造一个宽松环境，让学生表达各自不同的观点是基础，创造认知矛盾后通过协商、对话、讨论等活动，进行积极地构建所学知识是关键。

三、国内前概念研究现状

20世纪80年代，国内科学教育逐渐开展对前概念的研究。初期主要是集中在对国外相关研究的积极引进，随后，在借鉴基础上也相继进行了一些本土研究。大部分前概念的研究主要集中在物理和化学教学领域，这里主要对物理教学领域进行探讨。

（一）前概念产生原因分析

赵强，刘炳升（2001 年）阐述了物理学习中前概念产生的心理途径：①先入为主的日常生活经验。②知识的负迁移。③旧有概念的局限。④由语词带来的曲解。⑤进行不当的类比。⑥不正确的课外渠道。[5]吴建加则根据大量的实践经验总结出学生头脑中的物理前概念产生的原因。[6]通过对前概念产生原因的梳理我们大致可以将其归为以下几类：个人经验不足、生活语言影响、数学思维定式、思维方法不当等。

（二）前概念转变策略和方法

罗旋（1997）认为，克服前概念的不利影响，一要加强实验，使学生获得丰富的感性经验。二要培养学生建立物理模型，重视逻辑思维能力的培养。[7]

赵强（2001）提出了一个教学策略：（1）通过该合作学习，明确前概念。（2）情景式教学，引发认知冲突，引导学生放弃原有前概念，使其接受科学前概念。（3）随机通达教学，不同时间、情境下，对同一内容进行学习，使学生获得对于同一事物的多方面的认识。[8]

于永健（2005）提出归谬法。归谬法就是让学生自己的认知结构发生矛盾，引起学生自己发生认知冲突。[9]

通过对文献的梳理我们发现，现有从思维方法的角度提出归谬法、物理模型等促进前概念的转变的策略；从教学方法角度提出了认知冲突策略以及随机通达教学策；从教学方式的角度提出了合作学习、情景式教学等策略。

（三）前概念转变模型和模式

袁维新将概念转变教学策略按教学过程分为以下三步：1.揭示学生的物理前概念； 2.引发学生认知冲突； 3.鼓励认知顺应。[10]奎媛媛（2013）将所有概念转变教学策略中有冲突出现的策略都归属于一种策略，统称为认知冲突策略，并提出了四大具体教学步骤。[11]通过文献梳理，国内的促进前概念转变的模型与国外相比大同小异，大多是在借鉴国外的教学模式。

通过对初中物理前概念转变的硕博论文相关文献的梳理可以得出，前人主要的从以下几个角度进行了研究：李尚芳（2013年）从男女生性别差异角度来研究对前概念转变影响的差异性并探索出一些转化物理前概念的教学策略。莫海玲（2010年）从教材编写与使用的角度来探讨教材是否充分体现并考虑到学生的前概念，通过对现行的物理教科书中前概念进行前概念调查、汇整，并据此提出一些关于教科书编写与使用方面的思考及建议。张杰（2015年）从对前概念以及前概念的错误属性分析的角度来提出前概念转变的策略，提出丰富与重建的前概念转变策略。许丽军（2008年）、黎双（2012年）从不同的专题（如力学、光学、电学等）的角度来针对具体知识点提出转变的策略。

四、总结

目前国内外相关研究尽管很多，但是仍然存在一定的问题：①目前初中物理前概念转变研究主要基于目前传统教学形态下提供一些促进前概念转变的教学方法和教学策略。②无论国内外文献，都比较偏重于理论研究，尽管从理论层面提出了各种各样的策略，但关于具体的教学操作并为给出程序。③国外的一些物理专题的前概念测量工具，却无法在国内直接使用，仍需具体教学内容、目标以及学生心理发展特点编制适合我国的前概念测量工具。

针对传统的教学方式在物理概念教学中存在诸多弊端，忽视学生头脑中的前概念和学生的主体性，灌输、覆盖式概念教学不利于前概念向科学概念的转变。随着新课程改革的推行，小组合作学习改变传统教师讲授的教学形态，调动学生学习的积极性，重视学学生的主体性，基于学生头脑中的前概念通过积极思考、讨论等互动学习，更利于学生科学概念建构，故笔者认为应在初中物理概念教学中提倡小组合作学习。其他文献中尽管提到了合作学习，但大多是将合作学习作为在教学过程中使用的某一种教学策略，其地位认知冲突策略、随机通达教学策略等并列，并未充分突出小组合作学习教学方式在学生物理前概念转变过程中的优势，故笔者认为有必要对小组合作学习进行深入研究，通过设计并开发出适合初中物理概念教学的小组合作学习教学模式，来促进学生前概念的转变，提升课堂效率。

（作者单位：海南师范大学）

参考文献：

[1]王铭志.生物学核心概念的概念转变教学研究[D].金华，浙江师范大学，2012：11.

[2]Driver，Guesne&Tiberghien.Childrens ideas about the Physical world.Great Britain University Press，1985（3）：24-26.

[3]郭玉英，卢俊梅译.“为概念转变而教”策略综述.物理教师，2003，24（5）

[4]Nussbaum，J.&Novick，N.Alternative framework， conceptual conflict， and accommodation： Toward a principal teaching strategy[J].Instructional Science， 1982，11 （3）：183-200.

[5]赵强，刘炳升.建构与前概念[J].物理教师， 2001， 22（7）：3-9.

[6]吴建加.浅议前概念的探究式教学[J].科技文汇，2013，（3）：137-139.

[7]罗旋.怎样克服前概念的不利影响[J].中学物理教学参考，1997，08：42-43.

[8]赵强，刘炳化建构与前概念[J].物理教师，2001，07：3-4、9.

[9]于永健.归谬法[J].教学研究，2006：15-17.

[10]袁维新.生物学中错误概念的诊断与矫治[J].课程·教材·教法， 2003 （5）： 46-50.

[11]奎媛媛.初中成像前概念及其转变的实践研究[D].兰州：西北师范大学，2013：19-20