探究高中物理迷思概念的成因和转化策略

罗章萍

摘   要：教学中学生学习过程中产生迷思概念的原因有生活经验的负效应、思维定势的干扰、概念理解的不重视、教材知识的认知局限，探究转化迷思概念的策略有创设问题情境、发挥实验教学优势、加强理解教学、优化教学方式等，以帮助学生建立正确的物理概念。

关键词：迷思概念；物理教学；转化策略

学生的生活经验和初中学习得到的物理知识，是学生学习高中物理知识的基准点。但是有时已有的认知和经验与科学概念之间会产生冲突，称之为迷思概念。迷思概念普遍存在日常学习中，长时间发展会影响学生学习新的概念，是学习路上的“绊脚石”。笔者结合多年的教学经验来分析迷思概念的成因，并剖析了迷思概念的转化策略。

1  迷思概念的成因和对学生影响的分析

迷思概念的大范围研究是在20世纪70年代中期，直到现在仍然是教学研究的热点。迷思概念是学生学习中，受生活环境、学习环境等影响，进而存在对物理概念的个人理解与正确的科学规律有着或多或少的偏差现象，在解决实际问题的时候，出现辨析错误或者新旧知识混淆的情况。高中物理的学习中，学生出现迷思概念有以下几个方面的原因：

1.1  生活经验的负效应

人的生活体验总是先于学习生活，分析问题时很容易把生活中自己已有的直接经验，带到建构的过程中。在学习之前，人们对于碰到的事物总是通过自主建构，利用主观去分析和认识事物，并非建立在科学建构的基础上应用科学知识去分析，不可避免地会带来错误的认知。比如学生对于拔河比赛中的问题，认为获胜的一方对绳子的拉力一定大于对方对绳子的拉力，才会赢得比赛，这是主观认知，并没有用相互作用力的原理分析带来的错误结果。再比如生活中手握瓶子的例子，为了防止瓶子掉落，总会不自觉地用力握紧瓶子（仍然静止），假如没有用受力平衡的原理进行分析，会理所当然地认为握紧瓶子是增大了手对瓶子的静摩擦力。很多生活现象如树上的苹果比树叶下落得快，就会觉得重的物体比轻的物体下落得快；用手推下物体，物体开始运动，就觉得有力物体才能运动等等，都可以符合生活常识，但都不是科学的认知。可见没有加以科学分析，凭借生活常识来建立新概念，必然导致概念的错误认知。

1.2  思维定势的干扰

人们在频繁遇到相同的事件时，往往会出现心理内部思维活动的定势，总感觉事物本身就是这样而不会去探究。思维定势是学习过程遇到问题情境时会出现头脑思维活动的定向性。固定的思维模式让学生陷入旧的思维框架，无法判断问题的不同点，干扰学生建立新的正确概念。比如在初中物理学习中，滑动摩擦力的问题经常出现的运动过程就是水平地面上的物体在水平拉力作用下的运动，此时地面对物体的弹力等于物体的重力，在进入高中学习后学生对于滑动摩擦力的求解问题上就很容易出现这样的错误，默认了物体受到的弹力就等于物体的重力。这些片面的认识，以偏概全，就形成了迷思概念。

1.3  概念理解的不重视

对于物理概念的学习，大部分学生停留在字面上的记忆，好像概念只要记住即可，忽略了应该先理解再记忆，也只有理解了才能更好地记忆和应用。物理中很多概念相对于生活中自以为理所应当的“常识”有差异，学生的思维、理解再加以转换的能力不够全面，无法共鳴。有的学生听讲过程只听得只言片语、断章取义，导致概念理解不全面。大部分学生更倾向于直接记住一些概括好的规律和公式，再多做几道题，从而达到概念知识的强化，不注重对概念的理解推敲。这样轻概念理解，不去更深层次地思考，盲目操练题目，可能导致在错误理解的道路上越行越远。在问题日益堆积繁重后，再来解决问题改变认知的难度就不言而喻了。

1.4 教材知识的认知局限

1.4.1  汉语文字的迷思

人们对于某一事物现象的描述，常常用生动形象的语言来概括并形成了文字叙述，但有时词不达意，又没有加以说明解释，造成了学习者对科学概念的理解偏差，这就是所说的文字迷思。它是由汉语语系中的词汇带来的影响，一方面是文字对所描述的物理现象概括得不够透彻，从而产生了字面上的理解偏差；另一方面是学生身心发展的局限性和头脑中对词汇的认知的片面性，从而产生了错误理解。这些很容易让学生将概念理解成文字表面的意思。比如在学习“匀加速运动”这一概念时，学生会认为是加速度均匀增大的运动，而实际上是加速度不变的运动，是速度而非加速度在增加。还有“平均速度”的概念，字面上的含义会理解成两个时刻瞬时速度的平均值，而没有理解概念本身的含义是指位移和所用时间的比值。

1.4.2  物理符号的一词多义

物理量对应的符号绝大多数是物理量英文首字母，因此出现一些不同物理量的物理符号相同。比如用相同符号的物理量有重力G和引力常量G，电源电动势E和电场强度E等。不同的物理量有相同的物理符号，对于物理学习会带来很大的误区。解题过程中有些学生应用已知条件时误用了相同符号的其他物理量，有些学生在代入数据运算时错用了相同符号物理量的数据。除了物理量的一词多义带来的困惑，还有物理量的正负号带来的问题。物理中物理量的正负号在不同的物理量上的含义不同，比如矢量上的负号表示方向，标量上表示大小，功的问题上表示做功的效果。这些对教材知识的认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转化策略

迷思概念在高中物理学习过程中，通常具有普遍群体性和难以转变的特征。学生已形成的迷思概念并不会随着新的概念的学习而自动摒弃，行之有效的策略是让学生在学习中出现认知冲突，借机转变已有的迷思概念。[ 1 ]为了更好地转变迷思概念，笔者在高中物理教学中，采用以下教学策略：

2.1  创设问题情境，转变生活经验的负效应

创设问题情境，制造机会让学生暴露原有概念，出现无法解决的问题时，才会意识到原有的概念并非物理现象的最终规律。在产生了“不协调”后再通过分析、比较、运用等系列思维活动，对原有的迷思概念做出改造。课堂中，教师可以寻找学生的迷思概念，针对问题，专门设计相应的典型题目，让学生在答题过程中，出现了认知冲突，这样来刺激学生正面直视暴露的迷思概念和进行反思，进而寻求不同方式和突破口来延伸拓展知识，通过正面分析思考达到解决问题的目的，就会加深对迷思概念的正确理解。学生已有的迷思概念很大程度来自生活具体环境中，教师有意识地在课堂上展示现实生活中想类似的情境，让学生从熟悉的生活经历出发，更容易找出自身的迷思概念。比如传授摩擦力知识时可以设置生活中的物理情境，人走路时，在不打滑的情况下，脚底受到的摩擦力的方向如何？学生很容易想到摩擦力方向与人走动方向相反，正确结果是与走动方向相同。像这样出现跟实际认知的问题产生冲突，更能激发转变错误概念的兴趣。从而使学生的迷思概念被轻松转变，并会记忆深刻。

2.2  发挥实验教学优势，消除思维定势的干扰

中国的考试制度让很多学生成为解题高手，但动手能力差。这是中国教育制度的弊端之一，忽视了学生动手实践的重要性。师生中普遍存在“做实验"不如“讲实验”、为寻求多快而减少动手的教学理念，让学生养成了对概念死记硬背的学习模式，这种学习模式让学生无法真正理解概念的内涵从而引发迷思。其实，学生愿意投入多做实验，教师结合学生思维多演示实验，特别是可以融会贯通的探究性实验，能够激发学生主动学习的积极性。实验中，学生可以切身体验物理规律，通过实践而获取的理论知识是最具说服力的。比起教师的谆谆教导，学生更加相信通过动手实验验证出来的规律，也必然理解得更深刻。比如求解静摩擦力和滑动摩擦力大小的问题，这是物理中经常出现的重难点，问题比较抽象，可以设置这样的实验，利用弹簧测力计水平拉地面上的物体，在物体静止和运动过程中观察弹簧测力计的读数改变的情况，直接获取静摩擦力和滑动摩擦力的大小改变的情况，进一步分析影响摩擦力大小的因素。再设置弹簧测力计拉斜面上的物体，比较斜面上的物体受到的弹力是否与水平面上一样等于物体的重力。这样，让学生在内化物理概念的建构过程中，求真务实地体验从实验的具体情境到对于物理规律的认知，从而纠正思维定势带来的错误理解。

2.3  加强理解教学，提升概念理解的重要性

概念是对事物的共同特征总结归纳出来的，概念的教学是学科教学的基础，改造学生已有的概念，通过教学提高对概念的理解。学习物理概念若一味地死记硬背，而没有深入理解，不分析起因后果，只会生搬硬套在物理学习中一定行不通的[ 2 ]。概念本身可拓展很多内容，并非死记硬背的知识，没有知其所以然，没有全面的理解，会导致迷思概念越来越深。只有深入剖析概念的本质，才能从根本上转变迷思概念，使解题更为直接有效。比如确定滑动摩擦力的方向问题上，不能仅从字面上去记住滑动摩擦力方向与物体间的相对运动方向相反，更需要重视的是理解好“什么样的运动是相对运动”类似的难点，从实际应用去理解相对运动这一概念。这里可以应用叠加体模型进行分析，让学生更好地区分对地运动和相对运动。

2.4  优化教学方式，克服教材知识的认知局限

由汉语文字和物理符号一词多义带来的迷思，很大程度是学生学习方法的不成熟和思维能力的不足引起的。所以物理课堂应注重引导学生去理解文字的内涵和提高学生的思维能力。

2.4.1  转变教学模式，引导正确建构物理知识

中国的教师在课堂上往往都直接对学生易错易混点加以强调提醒，但其实效果并不理想。若等到学生出现错误，产生了思维碰撞后再进行纠错，学生的记忆会更深刻，理解也会更透彻。国外学者约瑟夫对不同的概念转变教学模式进行分析后，得出了自己的四步教学模式。认为要转变迷思概念，要分四步进行：（1）学生对概念的理解认识；（2）发现错误后重新建构；（3）建立新的理解认识；（4）对新的理解认识加以应用验证。教师不能一味用讲理论、析概念、练真题的教学模式向学生传授新知识，教师要合理适当地成为学生的听众，倾听并了解学生对物理现象的理解和想法，将学生现有的知识作为概念的增长点，通过实践、探究、合作等方式来科学建构物理知识。物理概念有严谨的科学性，这就要求物理概念的教学重在引导学生去准确理解概念的内涵，从而达到消除迷思概念的目的。[ 3 ]比如在学习自由落体运动的概念时，引导学生从以下两个方面对概念进行剖析：（1）咬文嚼字，理解关键词：有初速度为零和只受重力两个关键词。（2）词語含义剖析：只受重力即不受除重力外的其他外力和忽略空气阻力的影响。

2.4.2  采用合作学习，加深对知识的理解

从新课改的要求，以生为本是重要的教学阶梯，突出学生在课堂学习中的独立思考主体地位，倡导鼓励学生积极主动地组团参与自主学习探究，同时也提升学生分析解决问题和团队合作交流的能力。利用小组合作，让学生之间进行交流探讨，出现思维碰撞，让学生挖出迷思概念，其思维活动越激烈，错误概念暴露越多，认知误区就挖得越彻底，正确科学概念的建立越牢固。比如教师可以用小猴爬树的例子，猴子抓住树干竖直向上匀速爬动过程中，手受到的摩擦力方向如何呢？让学生按小组进行讨论交流。有的观点是“摩擦力方向竖直向下”。有另外观点是“若摩擦力和重力方向均竖直向下，那就无法实现匀速运动”。通过比较借鉴，学生可以从其他同学身上发现自己的分析误区，从而实现迷思概念大范围的转变。小组合作，教师要起引导作用，围绕本节课某个问题以解决问题为目的，以小组讨论形式进行。小组合作要起到好的效果，教师要根据学生已有的学情，来设计要讨论的问题，利用实验演示、材料等给学生搭好问题平台。笔者教学实践证明，采用小组合作教学策略，加强了学生思维活动，加剧了思维碰撞，加快了迷思概念的转变。

2.4.3  运用模型教学，培养逻辑思维能力

物理概念的学习目的不只是为了获得几个物理模型、记得一些公式，还要通过概念学习培养学生的科学探究能力。若学生没有自己体验模型建构，用死记结论和技巧来取代知识的形成过程，也就感受不到科学家们探究物理规律的艰辛。一旦学生觉得物理规律的获取不是件难事，就难以培养科学严谨的精神。模型建构是物理中很重要的科学思维方法，教师应充分利用模型突出重点，究其本质属性，培养学生思维逻辑能力，转变学生思维误区。比如质点、点电荷、弹簧振子等理想化物理模型，自由落体运动、平抛运动、竖直上抛运动等理想化物理过程。在物理模型建构学习中，引导学生分析运用了哪些物理思维方法，如极限法、微元法、类比法等。在模型建构中渗透物理思维方法的学习，让学生转变对物理概念理解的片面性，抛弃错误的迷思概念，形成科学概念。

真正的转变是自我的转变，是从内心和头脑深处对旧知识和错误观念的消除，从而形成正确概念；被动转变只是表面上的转变，是仅对于教师所讲一类题型或一种认知的解释，头脑里还是排斥被动接受的知识，无法使知识融会贯通。这也是纠错后过段时间学生又会出现原先犯过的错误、面对难度拔高的灵活题无从下手的原因。只有自主去寻找思维冲突的根本原因并不断深挖探究，从根本上转变迷思概念的理解，才会在头脑深层意识里建立正确概念，从而能够运用自如。教师要引导学生化被动为主动学习，发现问题后通过学生间的探讨和教师的帮助，促进学生对正确科学概念的理解，经过内化后形成学生自我认知的概念，实现迷思概念的转变。因此自己寻求解决问题的办法才是最有效的策略。

迷思概念的转变并不是一节课或一次训练就可以实现的，也不只是用新的概念去覆盖它就可以的，它应该是个循序渐进的过程。物理中的迷思概念要转化为正确的物理概念，必须建立在学生对物理概念及其规律的正确理解基础上。在物理教学中，教师要预先思考好学生会出现的迷思概念，有针对性地设计一些有效任务，利用合理的教学策略，给学生搭建平台，帮助学生走出迷思概念的误区，使教学成为最有效的“教学相长”。

参考文献：

［1］ 朱顺民，许耀升.探究迷思概念成因，形成正确物理观念[J]，中学物理，2020（6）：15-17.

［2］ 李春来.在问题解决中通过深度学习发展物理观念[J]，物理教师，2019（4）：16-18.

［3］ 赵柳，李春密.基于情境认知促进高中生科学推理能力提升的教学模式研究[J].物理教学，2020，42（2）：13-14.