高中物理迷思概念转变研究

摘  要：为帮助高中学生转变物理学习中的迷思概念，教师可通过高阶反思策略在“引发认知冲突”与“迷思概念转变”之间搭建桥梁，探索认知冲突产生后迷思概念转变成功发生所需的教学支持。高阶反思策略由诊断、聚焦、寻径、落实四个环节组成，它提供了有效的教学原则指导，使教学设计的得出有据可依，使教学原则的落地有章可循。

关键词：迷思概念;高阶反思策略;认知冲突;二阶诊断测试;知识创生平台

中图分类号：G633.7 文献标识码：A    文章编号：1003-6148（2020）10-0017-4

1    问题的提出

新时代普通高中教育的转型发展，必然以学校课程改革为落实载体，以中观层面的学科教学为主渠道。与初中物理教学相比较，高中物理教学更强调知识的建构过程，注重精准概念的建立。

迷思概念即学生对学习内容持有的错误的、不科学的观点和看法。在高中物理学习中，学生广泛持有迷思概念，必然直接影响教师在帮助学生建构知识、解决问题等学科教学核心环节中的教学行为。因此，探索如何在高中物理教学中实现迷思概念转变，显得尤为迫切。下文就以“超重、失重”的教学为例，对此加以说明。

2    迷思概念转变的障碍

研究表明，对于课堂教学中普遍存在的“灌输式设计”倾向，迷思概念转变的障碍主要有三点：

其一，认知冲突不易在个体学习情境中发生，尤其是对于元认知能力较差的学生。

其二，高中物理学习涉及的物理现象往往比较复杂，学生对其认知大都是零星的、碎片化的。概念转变过程意味着碎片化认知的修改与整合，而传统的概念转变教学策略没有为这些修改与整合提供必要的认知交互、会话条件。上述两个话题存在一个共同突破口：设计协同学习，为学生提供与同伴发生认知冲突的机会，为不同个体提供碎片化认知修改与整合的机会。

其三，即便引发了认知冲突，也并不意味着概念转变成功发生。学生也有可能会为自己的迷思概念找到其他的适用场景，继而继续忽视精准概念的存在。

3    破局之道——高阶反思策略

高阶反思即应用高阶思维，通过界定问题、提出假设、开展调研对需研究的问题全程加以反思、研讨。高阶反思教学策略对上述问题的破解之道在于：通过教师的高阶反思来设置可发展、可延伸的教学情境以引发认知冲突，让学生意识到自己的迷思概念及其不合理之处。教师通过高阶反思策略在“引发认知冲突”与“迷思概念转变”之间搭建桥梁，探索认知冲突产生后，迷思概念转变成功发生所需的教学支持。

笔者认为，教师高阶反思内容和目标逻辑关系主要有四个环节，如图1所示。

3.1    诊断

诊断即教师通过高阶反思诊断出学生群体迷思概念的内容本体和在物理教学中的表征形式。

在“超重、失重”的教学过程中，笔者结合学生对于学习内容的常规认知，设计学习任务，并在授课前、后开展两类诊断迷思概念的学习任务：

第一类，同伴之间互相撰写批判性文本并协同绘制概念图，可视化学生对学习内容的群体认知，从中识别学生持有群体迷思概念的节点、链接或关系（如图2）。再通过学生的发声思维，发现多数学生的认知集中在何种情况下会超重或失重并知道重力不变，但多数学生时间稍长便说不清原因。

第二类，开展二阶诊断测试，设计由“什么是重力—为什么初中里我们认为弹簧秤的示数就是重力的大小”二阶段思考题构成的诊断测试，识别学生持有的群体迷思概念及其理由。测试发现，多数学生只是知道这两个结论。这就有力地解释了以往学生为什么“学了容易忘，学了不会用，学了依然有大量误解”。

两类诊断明确指出 “超重、失重”部分的群体迷思概念就是“示重”，其表征形式就是只记结论，不究原因。

3.2    聚焦

聚焦即在迷思概念转变过程中，识别出认知冲突已经产生，但迷思概念转变并未成功发生的群体迷思概念及其认知发展路径。

聚焦可借助知识创生平台中的9种支架（见表1）或自建支架，分别可视化记录学生及有经验的教师对这些迷思概念的修改与整合路径。

教学片段1：教师给出任务，如用弹簧秤测钩码重力，在任何情况下弹簧秤的示数都等于物体重力的大小吗？学生探究并给出自己的观点。

生：不是。钩码静止时，弹簧秤的示数才等于物体重力大小——增加结论。

生：不是。如果弹簧秤竖直向上加速，弹簧秤的示数不等于物体重力大小——增加反对观点。

生：如果弹簧秤竖直向下加速，弹簧秤的示数也不等于物体重力大小——增加观点。

教学片段2：教师手提弹簧秤缓缓上升、缓缓下降、突然上升、突然下降（使用力传感器），请同学们观察拉力大小的变化情况——增加证据。

……

师：引导学生得出，当物体具有向上的加速度时，物体对悬挂物的拉力大于物体的重力。这种现象我们就称它为超重——给出结论。

与之类比，当物体具有向下的加速度时，物体对悬挂物的拉力小于物体的重力。这种现象我们就称它为失重——进行类比。

通过对比师生两类人的表征结果，便可识别出认知冲突确已发生——弹簧秤的示数等于物体重力大小是有具体条件的;认知发展路径也逐渐明晰，运用牛顿第二定律进行分析推理确有成效，什么是“示重”已呼之欲出;教师只需乘势将“示重”再明确总结一下，精准概念便水到渠成。

3.3    寻径

寻径即通过访谈学生和教师，首先分析迷思概念转变的障碍和产生障碍的原因，其次从学科教学设计与实施层面探索克服这些障碍的条件，再次依据条件拟定教学原则，最后将这些教学原则以有助于学生迷思概念转变的方式组织起来，识别出开展学科教学活动的理想序列。

教学活动的理想序列见表2，概念转变障碍及克服条件示例見表3。

3.4    落实

落实即整合迷思概念转变条件、原则和序列，设计与实施教学活动。落实分为设计、实施与评估三个环节。设计环节初步确定设计流程及操作策略;实施环节通过知识创生平台收集学习过程数据，进行动态分析，给予学生高质量的反馈;评估环节分析学生的迷思概念修改与整合路径和对核心概念的认知层级，并针对评估出的问题迭代，改进设计;最终确立教学活动的设计流程、操作策略。落实环节务必根据实际情况因人而异，不可盲目照搬。

4 结    语

促进迷思概念转变发生的学科教学策略，以往研究多以美国心理学家Posner等人提出的四个概念转变条件为基础，但Posner等人并未说明在物理教学实践中如何实现这些条件。可以直接借鉴、演绎的结论匮乏，向来是该领域研究的难点。

“高阶反思策略”（如图3）不是“目标、内容、评价、设计与实施”等教学要素呈现次序的简单重置，它是以迷思概念转变为目的，围绕概念有效转变确定和表述目标，设计学习任务，通过设置真实学习任务的表现性评价，寻求目标达成的路径，确立教学活动的理想序列，帮助学生对物理概念、规律的价值和意义不断形成认知，最终完成迷思概念转变。总之，教学设计的得出有理有据有技术，教学原则的落地可范可鉴可操作。

参考文献：

[1]钟启泉.现代课程论 [M].上海：上海教育出版社，2006.

[2]王靖.高中学生信息技术概念转变诊断、机制与策略 [M].北京：中国社会科学出版社，2017.

[3]黄皓.“5E学习环”探究教学模式初探——以“设计、制作一个由简单机械组成的机械模型”为例[J].物理教学探讨，2014，32（4）：68-71.

（栏目编辑    赵保钢）