转变学生“错误观念”实施物理教学有效性的实践研究

周科用

【摘 要】 学生在物理学习过程中，存在一些错误的观念，对物理学习产生极大的负面影响。由于有些错误观念是长年积累形成的，具有极大的广泛性、顽固性、隐蔽性。通过悖论法、类比法等方法，可以纠正错误观念，优化物理过程，能提高物理教学的有效性。

【关键词】 物理教学  错误观念  实践研究

错误观念是指学生的知识经验中存在的与新知识的学习不一致甚至相互冲突的经验，这些经验常常是学生在以往的生活和学习过程中，由于日常生活经验、教师、教材等因素形成的一系列与科学知识相违背的观念，并且，随着物理教学的进行，新的错误必会不断地形成和发展。

转变“错误观念”教学是指采取有效的策略暴露学生的错误观念，改变学生的原有认知中与科学观念相矛盾的图式，从而达到解决冲突、完善学生认知结构的教学过程。

一、转变“错误观念”教学策略的实践研究

皮亚杰的发生认识论指出：认知冲突是人的原有图式与新感受到的事件或客体之间的对立性矛盾。学生学习新知识时，总是试图以原有认知结构来同化对新知识的理解，当遇到不能解释的新现象时，就会发生认知冲突。当冲突产生时，学生需要对新信息或原有的图式做调整以解决冲突;而教师则要激起学生的兴趣和好奇心，使其在解决冲突中完善认知结构， 因此引发观念冲突是观念转变的契机和动力。波斯纳的观念转变理论也指出： 对当前的观念不满意是产生观念转变的关键因素。因此，围绕“引发认知冲突，解决冲突，完善认知结构”的方法来促进观念转变是转变“错误观念”教学的重要理论思想。

1. 悖论法

“ 悖论”就是一种逻辑矛盾，是指从某一前提出发推出两个在逻辑上自相矛盾的命题，或从某一理论中推出与已知的科学原理或实践相矛盾的命题。在物理教学过程中，针对一个实际问题引导学生根据自己的经验或原有认知进行判断、推理得到一个结论，再通过物理理论或实验得到另一个结论， 两者相比较出现“相异或相反”，从而揭示错误观念，对原有观念产生不满，进而在认知冲突中纠正认知错误。

（1）“理论—实验”相悖

例如，在非纯电阻电路中，U>IR，UIt>I2Rt，即电功大于电热。对此，有些学生不可理解，他们总认为 UIt 与 I2Rt是一回事，其原因是在初中学习部分电路的欧姆定律时形成思维定势。为了破除这种错误观念，我们可以重新设计教学问题：

如图1所示，当电动机运转时，电路中电流I等于多少？

学生根据闭合电路的欧姆定律计算得到I=E/（R+r） =1.5A，而当连接电路演示时，電流表示数为I=0.3A。这一理论与实验相矛盾，产生了冲突。这时引导学生从能量守恒的角度对问题进行分析：电路中包含电动机、电解糟等用电器，则电流做功时就有电能转化为机械能或化学能。若电功等于电热，即电能完全转化为内能，那么用电器获得的机械能或化学能只能为零，这与事实不相符合。故而，电热仅是电功的一部分。

（2）“理论—理论”相悖

“理论—理论”相悖即针对一个问题情境用两种不同的理论来加以分析，得到相互矛盾的结果。运用该方法创设教学情境具有新奇性、不和谐性，可以激发学生的好奇心、求知欲和探索的兴趣。渴望得到合作者或老师的帮助，有利于培养学生提出问题的能力， 也是“转变错误观念教学”的有效方法。

2. 类比法

类比是根据两个（或两类）不同对象的一些相同或相似属性，而推出这两个（或两类）对象的其他属性也可能相同或相似的一种推理方法。许多物理概念既有本质不同的一面，又有内在联系的一面，教学中既要注意某一概念本身，又要注意不同概念之间的联系，通过类比，使学生区别概念，澄清概念，加深对概念的理解。

3. 正误对比法

在知识的巩固环节中，采用正误对比，可使学生从中找出错误所在及其原因，明白错误观念与正确理解的实质性的区别。从实际教学效果来看，正误对比能使学生的记忆更深刻，对概念和规律的理解与掌握程度更准确，进而使其错误观念从根本上得以纠正。

二、转变“错误观念”教学实施、操作中的建议

1. 创设良好的教学情境

为了暴露学生的错误观念，教学应始于一个问题情境，成功的问题情境能使学生对学习活动产生积极的动机，激发学生的求知欲，为以后的教学奠定基础。

2. 给予学生充分探索、呈现观念的时间

对于一些复杂的情境，学生提出自己的观念，需要一定的探索时间。因此，要设计有针对性的探索活动。只有学生投身于对情境的探究，才能积累经验，提出观念。学生在探索过程中，教师可以通过引导以暗示和帮助学生建立观念。经过一番探索后，学生基本上建立了自己的观念，要鼓励学生敢于表达自己的观念。如：通过口头描述、书面描述等。目的是让学生暴露自己的观念，这些观念是后续观念转变的基础。

3. 促成认知重建

按照皮亚杰的观点，观念转变学习的主要机制是顺应，即学生必须对原有认知结构进行调整和改变，以便更好地理解和接纳新知识。因此，必须给予学生充分的时间，认识新旧知识间的不同。教师应为学生提供促进认知顺应和重建新观念的支持和帮助，对新观念作详细的论述，使学生得以重新组织自己的观念。

4. 加强科学观念的巩固

新习得的科学观念若不经过巩固强化，就会遗忘，并且由于错误观念的顽固性，巩固强化科学观念是观念转变教学不可缺少的环节。该阶段主要是学生将建构的科学观念运用到其他新情境，促进观念迁移，形成对科学观念更深刻、更全面的理解。通过对科学观念的运用提高科学观念的地位。在有些情况下，学生仍然有错误观念存在，通过巩固强化阶段可以进一步促进错误观念的转变。