初中科学迷思概念的产生及转变策略探析

摘 要：迷思概念广泛存在于科学教学中，造成学生概念学习存在一定的困难，而概念转变学习是学生原有概念改变、重组和发展，是学生前概念向科学概念的转变。文章通过分析迷思概念产生的原因并进行了简要的分析，提出了转变迷思概念的四种策略。

关键词：迷思概念；概念转变；有效策略

中图分类号：G633.2 文献标识码：A 收稿日期：2018-03-05

作者简介：何学巧（1979—），男，浙江省杭州市余杭区黄湖镇中学校长、书记，高级教师，本科。

一、由一个教学片段引发的思考

学生在学习力学方面总是存在着很多困难，造成这种困难的原因是多方面的，可能是因为力学概念太抽象，看不见摸不着；也可能在日常的体验之下，学生已经有了根深蒂固的思维定势。例如，在力学教学中，教师总是难以让学生很容易地接受真实的力学概念。以下是“牛顿第一定律”教学片段的回顾。

在上这节课前，教师问了一个问题：“当物体不受力时，它究竟会是什么状态？”

很多学生都非常积极地举手，教师叫了其中一个学生回答，他毫不犹豫地回答：“它将会是静止的。”

师：“一定吗？”

生：“一定的。”（很多学生都表示认同） 师：“那么物体受到力的作用时，一定是运动的吗？”

生：“不一定。”（也有很多学生表示一定）

问到这里，教师已经很清楚学生存在认识的误区，这个时候，很多教师可能会直接告诉学生结果。但是这样的方法只是单纯告诉学生对的结果，对学生理解受力与运动的關系并没有太大的意义。

师：“那么静止在水平桌上的物体，它有没有受到力的作用？”

生：“有，重力。”

师追问：“那么物体受力作用时，到底是不是一定是运动的？”

生较一致地回答：“不是。”

到这里，学生们应该从例子中比较容易地排除了“物体受力时，不一定是运动的”。但是对当物体不受外力时，它到底是不是一定静止仍然无法解决。

其实，从教学实践中我们都会发现很多学生会有类似的“前概念”：当一个力作用在物体上，则物体就会获得一个“冲力”，并且这个“冲力”会慢慢减弱直至消失。这样就可以解释为什么在水平面上的物体运动会变慢，而且直接导致很多学生会把“惯性”理解为“冲力”的作用。当物体受到的外力撤去之后，这个冲力也逐渐变小了，所以最终物体停止了。很多学生也就有了另一种“前概念”：力是物体运动的原因。当一个物体受到力的作用，它就会运动；当不受力时，它则不会运动。

其实这也是学生在学习“牛顿第一定律”之前就有的“前概念”，这个概念与真实的“科学概念”之间有着较大的距离，我们要改变这个“前概念”往往会采用实验的方法来解决：就是让小车在光滑程度不同的水平面上滑行，然后得出当水平面越来越光滑时，小车会滑行得越来越远。由此推导出，当一切物体不受外力作用时，小车会一直滑行下去，即小车会一直做匀速直线运动，并由此推导出牛顿第一定律。

为什么学生一开始总会很坚定地认为力是维持物体运动的原因，而不会认为力是改变物体运动状态的原因。因为学生在日常生活中的切身感受就是当物体要运动，就会有相应的力作用在上面；当物体慢慢停下来时，往往这个力已经撤去了。基于这点考虑，笔者在查阅了很多类似的“前概念”研究，发现有一个相关的提法就是“迷思概念”，而关于这个概念的产生原因分析也就是基于学生的原有认知结构、原有生活体验等方面出发，探讨如何解决学生普遍存在的“迷思概念”。

《科学教育的原则与大概念》一书中提到：“已有的对儿童概念的大量研究表明，当儿童进入学校的时候，已经形成了关于周围世界许多方面的概念，包括科学概念。由于这些概念是儿童自己形成的，这对他们很有意义，所以不容易被改变，特别是‘科学的概念常常与人的直觉相反（例如，运动的物体会持续地运动下去，除非有力作用在其上，而不是它们自己会停止运动）。必须以儿童的概念作为起点，以进展到更为科学的概念，并与儿童的经验扩展相适应。”在近几年的课堂教学中，常常提到“以学定教”“学为中心”等名词，其实教师们都已经意识到，在让学生学习之前，通过了解学生的学情、学生原有认知结构是非常重要的。本文就是想通过对学生概念认知过程中迷思概念的分析，提出一些迷思概念解决的策略。

二、迷思概念（misconceptions）

迷思概念是中国台湾学者首先引用的，是对英文“misconception”一词的有趣翻译。它是“mis-”的音译和“conception”的意译两部分结合生成的，指会造成不利或错误的概念或想法。隐含的含义是概念不全面，或与科学概念不同并有进一步改进的空间。迷思概念这个名词，现在已经是常被用于诸多研究中的一个术语。而根据Bransford和Vye的描述，迷思概念是指学生不正确的先前概念。有些研究者也认为迷思概念具有错误想法的含义，并且强调学生接触科学理论或模式之后，他们会结合某些不正确的信息到他们的概念结构里，最后发展出不正确的想法。但也有学者认为迷思概念并不等同于错误概念，而是“对于学生区别于科学家的科学概念的想法或概念，研究者由于其观点、领域不同，各有各的看法与称呼”。

当学生进入教室时，了解什么是学生已知的知识，对学生的学情进行分析，在教学上是相当重要的。作为教学的实施者，我们更应该加强对学生学习前概念的研究与思考，这样才能运用适当的教学方法或教学手段来实施教学。我们对迷思概念的存在要有清晰的认识，同时，如何利用适当的教学策略让学生从迷思概念向科学概念转变也就成了教师的主要任务之一。

三、迷思概念形成的原因分析

对于迷思概念产生的来源，不同学者也有不同的看法，仁者见仁，智者见智。

比较有代表性的是万达西对迷思概念的成因分析。他认为迷思概念产生的原因不外乎一种，对于自然的观察与感觉，同伴文化，日常生活用语，传播媒体的影响，教师的教学。对于迷思概念的成因，国内外专家在20世纪90年代和21世纪初已经作出过一些研究，特别是中国台湾地区相关的研究较为全面与详细。通过查阅相关文献资料，笔者认为产生的原因主要有以下四个方面。

1. 生活经验与科学概念之间的冲突

日常生活中的感观体验和生活经验会使学生产生一些不正确的生活概念，而且这些生活中的体验、经验会是从小产生的，有一定的顽固性和难以改变性。学生一旦带着这些生活概念进入课堂，就会产生诸多的迷思概念。例如，学生会有冬天气温较低、夏天气温较高的生活体验，但很难理解冬天地球是位于绕日公转轨道的近地点，而夏天地球是位于绕日公转轨道的远地点这一科学事实。这就是学生原有生活经验与科学事实之间发生了严重冲突的结果，而想要改变这一结果是比较困难的。

2. 原有认知结构的局限性

学生的知识结构肯定存在着或多或少的局限性，而且学生对概念的认识是一个逐步完善并进一步修正的过程。学生的知识背景也决定了学生的认知存在局限。这个知识背景不仅包括科学知识，也包括个人的知识观点、个人对自然的认识，对自然现象的表面认识，对自然事物的直接观察。这些方面都导致了学生对科学的现象、科学的概念学习存在各种误区与困惑。例如，学生从小就会知道当一个物体运动时应该会有力作用在上面，但是学习了物理的力学知识之后，他们很难接受力并不是使物体运动的原因而是改变物体运动状态的原因。因为在他们原有的知识结构当中并没有这样的力学解释。换句话说，这些知识结构有着非常明显的局限性，这些局限来自于对概念学习的缺乏以及日常的概念学习大多来自于生活的体验与大人的说教。

3. 概念抽象性影响正确科学概念的建构

科学中的很多概念是非常抽象的，也是学生日常生活中没办法体验观察到的。对于物质是由微粒构成的概念，学生有的只是宏观的概念，而从微观的角度去解释物质的构成就存在非常大的难度。例如，学生从小就开始拥有物质概念，然而他们对物质的性质不甚了解，他们只专注于颜色与物体的特性，对物质的本质没有足够的了解。若是要求学生以微粒的概念来回答微粒的排列和运动问题，他们会以物质本身宏观的性质来考量。换句话说，学生对物质和微粒概念的想法，主是还是以宏观的方式来看微粒的表现。这也就不难理解为什么学生对分子、原子、离子的认识会有较大的困难了，因为这些都是学生无法从日常生活的直观体验中获取的，而且很多时候科学中的实质与表现会有很大的冲突，就像分子运动的概念就与学生的直觉与经验有着很明显的冲突。

4. 存在不恰当的类比与推理

在学生学习某个科学概念时，现有的知识基础可能还达不到该科学概念的上位概念，这时，学生在进行演绎推理时，其逻辑就容易出现错误，从而产生迷思概念。例如，在考察凸透镜成像是等大的、放大的、缩小的情况时，学生会由“放大镜和老花眼镜都是凸透镜，都能有放大的作用”而推理出凸透镜应该是成放大的像，学生的这种类比虽然说不上錯误，但确实是片面的，不完整的。

四、迷思概念转化的应对策略

1. 创设问题情境，引发认知冲突

“促使迷思概念转变的首要条件是学生对原有概念不满意，而解决学生对原有概念不满意的有效策略是引发学生的认知冲突。”所以，在科学教学中，转变迷思概念的一个有效方法就是引发学生的认知冲突。教师通过创设情境，引发学生认知冲突，激发学生的兴趣和求知欲望，促使学生不再独立地看待问题，而将所学知识运用到新的问题情境中。在设置情境时，教师的选择要注意合理性，既要符合学生的心理特征和接受能力，又要配合教材内容的实际情况。例如，在讲解燃烧条件时，在有条件的情况下教师可以做“让白磷在热水中燃烧”的实验，把一小块白磷放在温度约为70度的热水中，再用玻璃管连接氧气制取装置向热水中通入氧气，可以观察到白磷在水中燃烧的现象。这个实验，可以让学生产生明显的认知冲突。学生根据自己的经验判断往往是“水火不容”“水一定是可以灭火”的。而这个实验就让学生明确了，只要满足两个条件（温度达到着火点、与氧气接触）可燃物就能燃烧。这样的实验既可以引起学生的高度注意，能激发学生的浓厚兴趣，又能让学生对不合理的迷思概念有很重要的转变作用。

2. 运用POE教学策略

POE教学策略是外国学者提出来的，目的是促进学生的概念转变。POE教学策略就是“预测”“观察”“解释”三个步骤。学生首先在通过自己独立的预测之后，进行小组讨论，在小组讨论达成统一的意见之后，进行实践和观察；然后对实践和观察到的现象和自己预测的现象进行对比，讨论为什么会产生这样的差异；最后进行合理的解释，完成自己概念的重建。

案例：《关于“碱的性质”教学片段》

小组实验：在4支盛有氢氧化钠溶液、澄清石灰水的试管中分别滴入紫色石蕊试液和无色酚酞试液，观察溶液颜色的变化。取两片pH试纸分别放在玻璃片中央，再用玻璃棒分别蘸取氢氧化钠溶液、澄清的石灰水滴在pH试纸上，并观察颜色变化，将现象填入下表中。

与指示剂作用：观察实验过程中物质的颜色变化。

由这个实验你能得出碱的一条化学性质吗？

学生得出结论：碱溶液能使紫色石蕊试液变蓝色，使无色酚酞试液变红色，碱溶液的pH值大于7。

实验做到这里，学生掌握碱能使酸碱指示剂发生颜色变化基本没有太大的问题，但是其对不可溶性碱能否使酸碱指示剂发生颜色变化并没有太大的把握。

这时，如果直接做演示实验，学生可能会机械地记忆实验的结果。笔者采用了POE教学的策略，让学生来做预测。结果全班48个学生中，认为会使无色酚酞变色的和认为不会使酚酞变色的人数基本持平。笔者再进行演示实验，结果显示是不会变色的。接下来笔者并不是直接让学生记住实验的结果，而是让学生进行小组讨论：“为什么不会变色？”经过小组讨论后，学生基本能说出原因是氢氧化铜是不溶性碱，它在水中不能成为氢氧化铜溶液，不能使无色酚酞试液变红色。同理，其他的不溶性碱也不具备这个性质。

补充实验：对这支试管进行加热，结果是试管中的液体变红了。

通过这个实验之后，笔者再让学生进行小组讨论：“使酚酞试液变红的真正原因是什么？”

通过这样的POE教学策略的运用，学生对实验的结果有了更深层次的体会与理解，改变了以往科学演示实验只是属于验证性实验的现象，而不是只让学生看到结果就算成功。这种教学策略的目的就是让学生在了解某种情境后，如何运用相关的知识或概念来预测、描述和解释所看到的现象，当学生看到的现象与自己的预测不一致时，就会产生认知冲突。这也说明了POE教学策略比其他方法更有利于探测学生前概念的本质，对转变迷思概念是一个很好的方法与途径。

3. 利用概念图的构建来转变迷思概念

对于科学概念的学习，只有理清概念之间的关联，并纳入学生自身的知识系统之中，才能真正掌握它。当学生把所有的科学概念经过自己的综合整理，并通过分析概念的内涵和外延将分散的概念系统化、结构化、网格化时，他们对概念的把握才能更加准确，理解更加深刻，并且能对其他科学知识的学习产生积极、有效的迁移。

例如，在复习《运动和力》一章时，某学生画出了本章的概念图，用不同颜色的方框展示着不同层次，既漂亮又清楚。我们科学组的教师看了都钦佩不已，笔者也为自己所做的科学概念图指导感到高兴。从七年级到九年级每一章每一节所有的知识结构，笔者都让学生们利用概念图梳理着每节内容的知识结构，每个学生都拥有一本自己的概念图。学生们的基础知识掌握扎实了，回答问题时语言精练了，遇到问题时会习惯性地去追根究源了。即使遇到一些较难的问题，教师只要用这种方法稍做引导，学生就能自己解决。但是，学生想要制作出好的概念图，必须弄清楚不同概念之间的关系和相关性的程度。这也促进了学生将新知识与自己原有的前概念相融合，形成更加完善的知识结构，从而帮助其加深对新知识的理解。

4. 合作学习帮助构建科学概念

在合作学习的小组讨论里，学生通过同伴之间的互动，可以评估与修正他们原有的想法。在小组讨论的课程里，学生可以与同伴讨论许多问题，相互交换意见，并且试着说服其他人的观点。换句话说，让学生去了解概念的相异程度。而不是专注于唯一正确的答案，通过小组的讨论与协商而达到概念的改变，个人之间的互动可以刺激学生概念的改变。

笔者在教学实践过程中，努力尝试给学生创造更多的小组讨论与合作学习的机会，让学生在课堂中不但成为“听知识者”，还能成为“讲知识者”。这样的讨论环境，不但能培养学生的表述能力，而且更重要的是在相互讨论的过程中，会让不同学生的观点产生碰撞与摩擦。这样的观点冲突对转化迷思概念不能不说是一种好的方法与手段。其对教材的合理化处理显得尤其重要，并不是所有教材中的每一个知识点都能很容易地找到小组合作学习或讨论的内容，教师应该对教材进行必要的整合与修改，为学生创造性学习提供一些机会。

五、实践成效与思考

首先，教师在教之前带着针对学生的“问题意识”进入教学，也就是要了解学生的迷思概念，了解学生原有学情，了解学生在学习科学概念的过程中存在着什么干扰，这样就有利于教师在设计教法的时候有的放矢。

其次，POE教学策略的应用改变了原有的教师单纯演示实验，改变了教师通过实验让学生知道结果的单调与无效，而改为预测、观察、解释的过程，让学生对演示实验的结果有了更多的期待，在出现的结果与预测之间存大着较大的差异时，学生有了更多的认知冲突，对新概念的学习有更大的帮助。

最后，概念图学习方法的使用增加了学生对概念的学习，从点到线再到面的整体性。让其对考虑各知识点之间的关系有了更清晰的认识，从而尽量避免了“只见森林不见树木”的误区。通过合作学习、小组学习的实践，学生通过建立“学习共同体”并进行科学探究，有助于迷思概念的转变。

六、结语

初中生由于自身年龄较小，认识水平存在局限，知识结构仍然需要不断完善，所以在学习过程中对科学概念容易出现认知错误现象，从而形成迷思概念。迷思想象的出现受到教师教学方法、个体以及环境等多种因素的影响，其在不同程度上影响着学生的科学素养培养。针对此类问题，教师应结合实际情况，加强教学实践环节，注重师生、生生之间的交流，引导学生树立正确的科学价值观念，奠定其未来发展基础。

由此可见，在科学教学过程中，通过对學生迷思概念的了解，通过各种不同的教学方法与手段，对学生的概念学习可以起到事半功倍的效果。在科学教育过程中，教师更要重视学生科学概念的形成、建立和发展，不仅不能放松，而且应切实加强对学生科学概念的教学。这就要求教师要想办法通过科学、有效的方法解决学生的迷思概念，使学生真正“学会”科学知识，进而全面提高学生的科学素养。

参考文献：

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