关键词：科学教学；迷思概念；转变策略
学生在接受学校教育之前，就已经通过对日常生活中的一些现象的观察和体验，形成了许多 概念。在这些概念中，一些是反映客观世界的朴素概念，但更多的是有悖于科学的错误概念 。我们把学生头脑中存在的错误概念或与科学概念不完全一致的认识叫做迷思概念。迷思概 念不能正确地反映事物的本质而仅仅反映事物的一些表面现象，违背了科学道理，对学生正 确地掌握科学概念、形成正确的认识造成一定的障碍。
一、学生迷思概念的成因
1.受日常生活经验的影响
科学作为一门包括物理、化学、生物、地理等知识在内的综合性的理科学科，与日常生活息 息相关。又由于初中生年龄较小，生理、心理还不够成熟，往往只能凭借自己的感性认识、 经验得出结论。例如，学生认为燃烧必须要用火点燃、金属不能燃烧、燃烧必须有氧气参加 等等。据调查，有60％的学生对月相存在迷思概念，认为月亮只有在晚上可以看到，除了天 气状况影响以外；有一半以上的学生认为，夏天、冬天的变化是地球与太阳的距离远近造成 的。
2．受个体认知方式的影响
个体在发展过程中，总是凭借自己喜好的认知方式认识事物。作为一种重要的思维方法，归 纳是人类认识事物本质和发现规律的重要的认知方式。但是，由于学生知识面较窄，经验较 少，思维简单，往往把事物的非本质属性当做本质属性。例如，学生 把鲸当做鱼类，把蝙蝠当做鸟类。从访谈中得知，学生小时候看到麻雀、乌鸦、燕子等，通 过自己大脑简单的分析归纳得出结论，把“会飞”归结为鸟的本质属性，而不能抽象 提炼出鸟的本质特征。所以，就造成迷思概念的出现。
3.受教师授课方式的影响
在课堂教学中，教师常常采用灌输的方式讲授，学生对知识囫囵吞枣，死记硬背，导致对知 识缺乏科学的理解。例如，学生对酸雨的概念理解就存在偏见。他们认为酸雨是酸性的雨水 。殊不知，酸雨的ph值必须小于5．6；而且酸雨不仅包括液态水，还有固态水(如冰雹、雪 等)。有些教师在讲授科学知识或演示实验时，过分地强调某个知识在章节中的作用，而忽 视了对它在整个学科知识体系中的地位和作用的讲解，造成概念的片面性，导致迷思概念的 出现。如在催化剂的教学中，教师为突出催化剂在分解氯酸钾过程中起到加快反应速度的作 用，而忽略了催化剂这个科学概念也有减慢反应速度的作用。教师自身存在着迷思概念，是 学生形成迷思概念的一个不可忽视的因素。
二、迷思概念转变的策略
1.利用科学方法，对学生的迷思概念进行探查——转变迷思概念的前提
用来探查学生有关迷思概念的方法有多种，可以利用访谈法［1］、测验法来研究学 生的迷思概念，也可以采用二阶式多选题的方式来进行研究［2］。近来更有人提出 以制作概念图的方式来探究学生的迷思概念。笔者利用访谈法对呼吸作用与光合作用这个主 题进行探查，研究结果显示，学生对这两个科学概念，头脑中潜存着许多迷思概念：有的学 生认为光合作用会制造蛋白质；有的学生认为绿色植物只有在夜晚(或没有光时)才进行呼吸 作用；有的学生认为绿色植物在有阳光时，放出二氧化碳的量最大；有的学生认为呼吸作用 只发生在叶子细胞中，因为叶子有气孔能交换气体；有的学生认为绿色植物依靠根从土壤中 吸收营养，并储存在叶子中……探查出这些迷思概念，不仅让教师了解了学生学习前的认知 架构，也提供了提升科学教学成效与学习进步的基础。
2．创设问题情境，引发认知冲突——转变迷思概念的契机
建构主义理论认为，学生以自己头脑中原有的认知结构来完成对新知识的理解［3］ 。 当新知与原有的经验相符合时，就会容易理解并接受，纳入认知结构，顺利地完成认知结构 的同化过程。当新知与原有经验矛盾时，则必须经过认知结构的顺应才能接纳新知识。而顺 应过程是有条件的，并且相当困难。教师如果没有采取有效的策略，随着时间的流逝，学生 很容易将顺应建立起来的知识淡化或遗忘。因此，转变迷思概念策略的落脚点应放在如何促 进学生对知识的顺应过程上。科学的历史发展，给我们转变迷思概念以深刻的启示。众 所周知，历次重大科学观念改变之前，都要经历新旧观念的对峙阶段。只有当新旧观念矛盾 日益尖锐，发展成危机、灾难，再也无法规避时，人们才不得不走出他们建造的象牙之塔， 以审视的眼光和批判的思维来对待曾经深信不疑的象牙塔基，从而导致观念的革命性变革。 科学发展的历史是一部人类对知识建构的历史，它与学生个体的知识建构具有雷同的地方。 因 此，迁移到课堂教学中，教师在转变迷思概念时，要先给学生一个“震撼”，引起学生认知 冲突，以使其放弃迷思概念，实现科学概念的构建［4］。例如，在牛顿第一运动定 律教学中，有许多学生持力是维持物体运动的原因这一观点。他们认为，物体受了力，才会 运动，没有受 到力，就会停止。为了消除学生头脑中的错误观念，教师可以创设情境，提出问题：骑自行 车 ，用力蹬车，自行车就走了，但用力压闸时，自行车反倒停下来——这是否与我们认为的“ 物体有 了力就运动”背道而驰呢?此时学生就会对自己已有观念进行质疑，产生强烈探求新知的欲 望。教师应抓住这个转变迷思概念的契机，趁热打铁，促进学生对科学概念的顺应建构。
3.讨论交流，相互辨析——转变迷思概念的途径
现代教育心理学认为，学生的学习过程是“学习共同体”所有成员之间相互讨论交流的过程 。 组织学生讨论交流，相互辨析，不失为转变学生迷思概念的好策略之一。因为学生如果只听 教师讲解，则只是被动地吸收知识，缺少自己对知识结构的主动建构。组织学生讨论，合作 交流，互相辨析，不仅调动了学生的思维积极性，还能够使不同观念相 互交锋，使学生的头脑经历一场“晴天霹雳”，重新构建认知结构。教学实践证明，学生思 维活动越多，学生对迷思概念的错误认识就暴露得越充分，在知识结构中的“根”就挖得也 越 深，科学概念的建立就越牢固。例如，学生对滑动摩擦力的方向存在迷思概念。为了转变这 一认识，教师可以用手握木棒向上作匀速运动，让学生讨论交流。有的同学说“摩擦力的方 向跟运动方向相反”；有的同学说“摩擦力的方向跟运动方向相同”；有的同学反驳：“如 果 摩擦力的方向竖直向下，同时重力的方向也是竖直向下，两个竖直向下的力能使人向上作匀 速运动吗?”通过讨论交流，学生发现用自己原有的概念无法解释现象，从而使学生改变了 自己的认识，建立起正确的概念。
4．整合教学方法，强化、巩固科学概念——转变迷思概念的保证
把建立起来的科学概念全面、深刻、牢固地印留在学生的头脑中，是转变迷思概念的关键。 为此，教师应该优化、整合教学方法，巩固学生已经建立起来的科学概念。
(1)运用随即通达教学法。随即通达教学是斯皮罗等学者提出的，他认为，对同一内容的学习要 在不同时间里多次进行，而每次的情境都需要经过改组，而且目的不同，分别着眼于问题的 不同侧面［5］。这种多次通达，绝不是传统教学意义中的复习，这里的每次通达都 有不同的学习目的，都有不同的问题侧重点。例如，在讲述季风的时候，很多学生将“近地 面气温高气体体积膨胀大气密度变小气流上升气压变低”理解为“气温高气低压 ”。这个迷思概念的产生是因为学生忽略了气压的高低变化是相对于同一水平面而言的。针 对这一情况，在教学大气压受海拔高度的影响时，我重点突出在2000米海拔以内，高度升高 ，温度降低，大气压也降低。而且，我在讲授对流层气温随高度增加而递减的特点时，就落 实 到某地垂直方向的气压总是近地面的比高空的高，并不是气温高气压低。教学实践表明， 运用随即通达教学法能使学生获得对事物全貌的理解，能让学生把自己头脑中的迷思概念与 科学概念进行对照、比较，从而达到对科学概念的意蕴的理解。
(2)采用概念变式教学法。所谓概念变式教学是指在引导学生认识概念属性的过程中，不断变 更所提供材料或事例的呈现形式，使概念的本质属性保持不变而非本质特征不断变化［ 6］。概念变式教学能满足学生的情感需求，激活学生的内心思维，活化学生的知识结构 ，是概念教学的一种好方法。例如初中生对氧化反应存在迷思概念，学生错误地把氧化反应 理解为物质与氧气发生的反应。教师应该说明氧化反应概念中的氧是指能提供氧元素的物质 ，不仅包括氧气，而且还包含氧化物。如氧化铜与氢气反应，二氧化碳与碳反应等，都属 于氧化反应。教师在举例的时候，应抓住氧化反应的关键特征，即得到氧的物质发生氧化反 应 。在教学中通过不同的变式进行比较，突出概念事例的关键特征，舍弃其无关本质的特征， 可以使学生获得正确的概念，有效地转变迷思概念。
(3)制作概念图的方法。概念图是指学习者按照自己对知识的理解，用结构网络的组成来表 达概念的意义及其他概念之间联系的一种网络结构示意图［7］。一般地讲，概念图 包括节点(概念)、连线(有关的概念之间)、层次(不同概念的抽象水平)、命题(两个概念之 间的意义关系)等要素。其基本制作方法是在有关系的概念间连线(箭头)，并在连线上用最 简洁的语言标注描绘其关系的文字。例如，在物质的组成教学中，因这部分知识概念较抽象 ，学生易混淆，存在较多的迷思概念，教师可以帮助学生制作概念图(如图1)。通过概念 图的制作，能使学生清楚地看到各个概念之间的联系，在大脑中形成知识的脉络，促进学生 正迁移和有意义学习的发生，实现迷思概念的转变。
参考文献：
［1］osbome，r．j. & gilbert，j．k．(1980)．a technique for exploring thestudents’view of the world．physics education,50(65)：376-379．
［2］haslam,f．& treagust．d．f．(1987)．diagnosing secondary students’m isconceptions of photosynthesis and respiration in plants using a two-tier multi ple choice instmment．journal of biological education，21(3)： 203-211.
［3］张大均．教育心理学［m］．北京：人民教育出版社，2004：127．
［4］梁旭．中学物理教学艺术研究［m］．杭州：浙江大学出版社，2005：188．
［5］李红美．认知灵活性理论与基于网络的研究性学习［j］．中国远程教育，200 3(1)：23．
1化学理论性知识对学生学习的重要作用
理论性知识的学习过程是学生通过积极的思维活动，对各种各样的具体事例进行分析、概括，从而把握同类事物的共同关键特征的过程。在运用化学基本概念和原理去解释化学现象、解决化学问题的过程中，学生对物质的结构、性质和变化的认识也深入到了事物的本质，学生的抽象思维能力也得到了提高。
2促进理论性知识理解的教学策略
2.1概念图策略概念图可以使新旧知识之间、概念之间的关系清晰可见，迫使学习者将这些关系外化。[1]从这个意义上讲，概念图帮助学生加深了对知识的理解。概念图使学生看到概念之间的联系。通过绘制概念图，师生要经过制作、修改、反思、再设计的往复循环来不断完善概念图，这样一方面加深了新旧知识的相互建构，另一方面也能帮助学生学会反思自己的学习过程，从而学会自我导向学习。因此，我们认为，概念图策略是促进学生理解化学知识的一种很好的教学策略。
2.2概念转变教学策略我们教师在课堂教学中，应运用各种可能的、有效的教学策略帮助学生完成错误概念的转变。我们认为在教学过程中可以采用以下策略：
2.2.1设法揭示学生各种错误概念概念转变至为重要的第一步在于揭示学生头脑中的错误概念，如果不能了解学生的错误概念，谈何对其转变。这就要求教师关注学生的已有知识经验。
2.2.2创设情境，引发认知冲突许多促进概念转变的教学是建立在认知冲突基础上，包括创设一定的情境，使学生的认知结构外显化，然后直接对其挑战，从而引起认知冲突，随后的学习是解决冲突的尝试。根据波斯纳的概念转变模式可知，学生实现概念转变必须对自己头脑中已存有的概念不满意。由此可见，有针对性地创设具体情境，引发认知冲突，使学生对原有认知结构中的概念产生不满意，这是实现概念转变的关键。
2.2.3概念同化策略新旧概念各方面的比较，要注意比较的角度和内容，即要有相同的类比，又要有不同的对比，比较的方面可以是结构，知识的内在联系和应用等等。网络概念结构的形成，要注意新知识的纳入，处理好与原有知识的关系，整合体系，形成网络概念结构。例如，化学平衡与离子平衡的概念同化教学策略的应用：第一步，寻找认知结构中与新概念联系的相关的已有的概念。化学平衡包括平衡常数和平衡的移动，如弱电解质的离子平衡涉及解离常数，难容强电解质涉及溶度积常数，它们都有平衡移动的问题，这样，二者的联系就建立起来了。第二步，将新概念与原有概念进行精确类比。化学平衡是针对可逆反应的，离子平衡是针对溶液中离子之间关系的，后者涉及的领域要比前者小一些。弱电解质的解离常数是化学平衡常数的一种，相对于解离常数来说较简单；对于平衡移动来说，难容电解质平衡移动和弱电解质的平衡移动有相似，也有相应的区别，要注意区分。第三步，将相关的概念融会贯通，使新概念以适当的方式纳入认知结构中，形成系统概念网络，使之便于记忆和运用。将离子平衡问题和化学平衡问题相比较后，开始对离子平衡的知识体系有了一定的认识，在相似的基础上寻找不同，进一步完善离子平衡的知识，形成以化学平衡为模版的知识体系。概念同化策略小结：概念同化策略应用也比较广泛，但要注意概念同化的前提是有类似的概念作为同化基础。这个概念可以是结构上的、内容上的、或是有其他角度的相似。
2.3调动学生的主观能动性有通过学生的“学”才能起作用，学生学习的好坏，学习的成功与否，归根到底要看学生自己的主观能动性发挥得如何。随着学生在知识和经验、能力、品德等方面的不断提高，他们一方面仍然要不断地受教师的指引，更多地进行独立的学习和探索；另一方面又逐渐地趋向于成熟，形成自己的思维风格、认知结构、知识体系。
2.3.1合理产生认知冲突教学中合理设置认知冲突，一方面可以唤起学生的思维注意，活跃课堂气氛，另一方面也能激发学生的情绪注意，使学生从情感上参与课堂教学。认知冲突的设置还可以调节教学节奏，使课堂教学有张有弛、有起有伏。如在复分解反应的原理中，有强酸制弱酸的一条原理，即（式略）通过此认知冲突让学生清楚的认识到化学理论具有一定的适有范围，并且可能有一定的特殊情况。在pH的计算中，pH=2的盐酸溶液，求稀释10倍，1000倍，107倍的pH值，从而引发自身矛盾，分析结果后知道在一定情况时要考虑水的电离，并且可以进一步分析什么情况时必须要考虑水的电离。
摘 要
介绍了一种转变前概念的教学策略。以建构主义学习理论为指导，以电磁学六个方面的含前概念的调查问卷为工具，通过对测控专业学员321名学员的问卷调查，得出学员在电磁学存在的一些典型的前概念。根据调查分析的结果，分析了前概念的成因、特点，并提出了转变前概念的教学策略。
关键词
前概念 电磁学 教学策略
Abstract A kind of teaching method is proposed. Using the constructivism as the guideline， the questionnaire with preconception of 6 parts of
electromagnetism as tools， by investigating 321 students， 21 pieces of typical preconception are got. By the results of investigation， analyzing
the traits and the reasons， some teaching method for changing the preconception is proposed.
Key words preconception
electromagnetics
teaching method
一、引言
学习者总是以已有的认知结构为基础来建构对新知识的理解[1]，在学习者己有的认知中有些是与科学概念相一致的，有些是与科学概念不一致的，我们就把这些与科学概念不一致的认知称为“前科学概念”(简称前概念)[2]。近年来，随着认知科学的不断发展，人们越来越认识到学习者头脑中的这些前概念会对学习者接受、形成和发展科学概念产生严重的阻碍作用。因此，探究学习者头脑中存在的前概念并根据学员已有的认知结构采取相应的措施进行概念转变教学，逐渐成为国内外教育心理学界研究的热点。对于军队院校的大专学员（士官）来说更是如此，他们的基础更加薄弱一些，纠正他们头脑中存在的前概念，优化其认知结构显得十分重要。
二、基本概念和研究方法
（一）基本概念。在有关概念及概念转变的文献中，研究者使用了很多不同的名词，其中比较常用的有“前概念(preconception) ”，“错误概念(misconception)”、“相异构想(alternative framework ) ”，“概念框架(conception framework )”[3]。
1、前概念。“前概念”有很多种称谓，苏联心理学家维果斯基把它称为如“孩子的概念”、“替代的概念”；前苏联“日常概念”、“自发概念”。它是指“未经专门教学，在同其他人进行日常交际和积累个人经验的过程中掌握的概念”
“教学前概念”是指“在进行教学之前学生就己持有的概念”。杜伊特(R.Duit)将其化分为错误概念和前概念两部分，同时，他认为错误概念是指“学生在以前的正式学习中形成的错误理解”，其中前概念的含义与前面相同。
2、概念框架。“概念框架”是指学生对自然现象的认识通常并不是个别的孤立的概念，而大都是能形成一种结构并且在自然中得到拓展。现有研究的结果充分地支持了这一观点，学生的概念通常并不是“模糊”观点的集合，而是非常清晰的，尽管从科学角度来看他们的认识范围十分有限。
（二）研究方法。根据研究目的及具体的研究条件，本研究以问卷调查法为主，并辅以个别访谈法对测控专业学员有关电磁学前概念进行研究。问卷中的试题为单项选择题，要求学员不仅要选出答案，而且要说明所做出选择的理由，以期获取学员产生错误推理、错误概念的原因等有用信息。
1、研究内容。由于电磁学涉及的内容较为广泛，在有限的时间内要全面细致研究是不现实的。本研究在阅读相关研究文献基础上，结合电磁学部分的教学内容和要求，具体设置了:电荷、电场线与电场之间的关系、导体的静电平衡、库仑定律、电势与场强之间的关系、真空中的GUSS定理6个方面的内容。
2、研究对象。本研究旨在探查测控专业学员在电磁学中存在的某些前概念。考虑到电磁学的教学时间、学员的具体情况以及论文的进展情况，我们选择了装备指挥技术学院士官系2006， 2007(简称06， 07)级测控专业的部分学员作为被试对象。其中，06级学员己学完电磁学课程一年，并且进行了后继学科电动力学相关部分的学习；07级学员刚刚学习电磁学中有关测试部分的内容，还未进行后继学科电动力学的学习。
3、问卷编订。参考程守沫、江之永的《普通物理学》，赵凯华、陈熙谋的《电磁学》，陈秉乾、舒幼生、胡望雨的《电磁学专题研究》、张静江的《电磁学问题一一分析与思考》，苏铁力、马德录的《电磁学基本概念学习指导》以及四川师范学院电磁学教研室的《电磁学思考题分析与解答》等材料，并参照戴维德(David )等人的电场和磁场概念理解调查问卷(the Conceptual Survey of Electricity and Magnetism)的设计模式，结合长期从事电磁学一线教学的教员的建议，编制了包含20个题目的初始调查问卷。测查题目情况具体如表1所示。主要测查学员在电磁学中存在的前概念。
表1 测查题目及内容分布
测查内容 电荷 电场线与电场关系 导体的静电平衡 库仑定律 电势与场强关系 真空中的GUSS定理
题号 1，10，17 2，7，12 4，9，13， 18 6，11，19 5，14，15，16 3，8，20
三、结果与分析
为进一步分析测控专业学员在电磁学中存在的某些前概念，我们对问卷调查结果进行了统计分析。试卷回收统计情况如表2所示。
表2 试题测试答案统计表
题号 答对率/人数 含前概念回答率/人数 放弃率/人数 题号 答对率/人数 含前概念回答率/人数 放弃率/人数
1 44.5/143 52.6/169 2.9/9 11 42.4/136 50.6/162 3.3/10
2 86.6/278 12.4/56 1.0/3 12 67.7/217 30.6/98 1.7/5
3 79.7/256 17.4/56 2.9/9 13 63.3/203 31.7/102 5.0/16
4 57.6/185 39.5/127 3.0/10 14 51.7/109 45.0/95 3.3/7
5 69.5/223 27.7/89 2.8/9 15 58.7/124 40.3/85 1.0/2
6 44.5/143 52.7/169 2.8/9 16 43.7/92 51.7/109 4.6/10
7 48.6/156 47.0/151 4.4/14 17 52.6/111 44.5/94 2.9/6
8 62.6/201 34.6/111 2.8/9 18 70.5/226 28.6/92 0.9/3
9 67.6/217 30.8/99 1.7/5 19 57.1/183 38.9/125 4.0/13
10 62.5/200 34.2/109 2.3/12 20 64.6/207 32.5/104 2.9/9
1、年级差异。统计结果中发现，对于不同年级得分率有较大差异，具体情况如图1所示。从图中我们发现随着年级的增长，学员的得分率有所提高，这说明从新课教学以及一些其他相关学科的学习，对于一部分前概念的纠正和科学概念的形成是有效的，能够在一定程度上提高学员成绩。
2、概念差异。此外对06、07级6部分测查内容得分率分别进行了统计，统计情况如图2所示。
图2 06、07级各部分测查内容平均得分率
从图2我们可以看出学员在各部分测查内容方面的平均得分也随年级的增长而提高，这也说明通过后继学科的学习能在一定程度上减少学员的前概念，提高学员的学习成绩。这说明通过新课教学可以有效的纠正学员头脑中的前概念并且能有效的帮助学员形成正确的物理概念。07和06年级之间存在明显的差异，这说明后继学科的学习纠正学员的部分前概念。其中库仑定律增幅最高，说明这部分内容存在的前概念多。而真空中的GUSS定理增幅最小，这说明这部分内容存在的前概念最小。这主要是因为库仑定律比较普遍，学员接触的较多一些，而后者学员在学习中接触的较少，所以前概念就少一些。学员具体在库仑定律方面存在的前概念如下表3所示。
表3 在库仑定律方面存在的典型前概念
序号 前概念内容
1 极小的带电物体均可看作点电荷
2 根据公式 可知r∞，E∞3 根据公式 可知r0，无意义四、教学策略
由上面的调查分析判断，电磁学教学的关键在于促进学生的概念转变，学习是否发生是依据概念发展而不是依据新信息的零星积累来判断的。要确定适当的概念转变教学策略，应当考虑以下几个因素：(1)学生原有的概念，促进概念转变的教学首先需要知道学生在概念转变中存在那些常见的问题，从而有针对性的设计教学；(2)分析在发展和转变观念的过程中对学生智力的要求，这种分析集中于学习者从现有概念向预期结果转变的过程中需要经历的智力途径的性质；(3)考虑可能用来帮助学生从现有概念向科学概念转变的各种具体教学对策。促进概念转变的关键在于营造一个有利于概念转变的教学环境，在这一环境中，新旧概念间的矛盾被突出，从而激起学生解决矛盾的愿望，并提供给学生比较充分的解释、交流的机会。根据新旧概念矛盾的激化程度不同，促进概念转变的教学策略可以分为以下两种。
一是充实。充实(Enrichment)指在现存的概念结构中概念的增加或删除，包括对前概念的区分、合并以及增加层级组织。这一途径涉及前概念的量的扩展，是一条“进化”的、连续的途径，发生在学生的原有概念结构同科学概念一致的情况下。这一策略常用的引导学生概念转变的方式有：从学生前概念的积极方面入手，以两种概念的一致点为出发点，逐步过渡到科学概念。对学生存在的错误观念，找出一个情景比较相似但较容易理解的事例，在二者之间建立类比关系，为学生从错误观念走向科学概念架起桥梁；另外，我们可以让学生先动手完成一些简单的实验，然后以试验内容和现象为素材进行讨论，澄清错误概念。
二是重建。重建(Restructuring)意味着创造新结构，这种新结构的建构是为了解释老的信息或说明新信息。这是一条“革命性”的、不连续的途径，它发生在学生的前概念与科学概念不一致或完全冲突的情况下。在这种不连续的情况下，认知冲突起关键作用。这一策略常用的引导学生概念转变的方式是通过学生对某一物理现象的解释来暴露前概念，在与进一步的物理事实的对比中引起认知冲突，从而帮助学生建立起正确的物理概念。这种教学方式使新旧概念之间的矛盾冲突表面化、集中化，对学生头脑中原有的知识结构有一个强烈的震撼，然后通过顺应重新建立新的认知结构。
5、结论
介绍了一种转变前概念的教学策略。以电磁学六个方面的含前概念的调查问卷为工具，通过对测控专业学员的问卷调查，得出学员在电磁学存在的一些典型的前概念。根据调查分析的结果，分析了前概念的成因、特点，最后得出了转变前概念的教学策略。
参考文献
1.杜军义.高中学生学习物理的相异构想初探[J].物理教师，2002;(6):1～3
关键词化学前概念相异构想教学策略
前科学概念（前概念）亦称为日常概念，指“未经专门教学，在同其他人进行日常交际和积累个人经验的过程中掌握的概念，其内涵受狭隘的知识范围限制，往往被不适当地扩大或缩小”。学生正式学习某一学科前形成的前概念，有些与科学概念一致，有些与科学概念不相一致，这些偏离或背离科学概念的观点与看法即为“相异构想”。
已有研究表明，学生正式学习化学前已形成大量的相异构想，这些相异构想经正规化学学习后，一部分可以转变，还有一部分难以转化，并影响学生的进一步学习。因此，发现并采用一定教学方法帮助学生转变这些相异构想，一直是迫切需要解决的实际问题。笔者在探析初二学生化学前概念中相异构想成因的前期研究基础上，分析了影响学生相异构想转变的因素，并结合笔者的教学实践研究，提出了促进学生相异构想转变的教学策略。
1相异构想形成特点及影响相异构想转变的因素
笔者前期研究结果表明，相关学科知识掌握的清晰度，日常生活经验丰富的程度，媒体信息的科学性等因素对学生化学相异构想的形成具有一定的影响，且由于思维方法不当，日常生活经验不足等原因，在信息的接收与内化过程中，学生的化学相异构想表现出简单枚举，错误推理，望文生义，主观臆断，思维定势，缺少辨证思维等形成特点。这些特点与学生的元认知水平，认识风格，学习兴趣与动机，教师教学方式，班级学习氛围等因素相互交织，共同制约主体相异构想的转变。
如元认知水平较高，学习兴趣浓厚，思维灵活，学习较扎实的学生，能主动将已有的知识与科学概念相比较，找出差异，正确定位科学概念，并有意寻找一些方法主动监控，调节自身认知过程；在已有观念不能解释新现象和解决新问题时，这些学生较易从新的角度看待问题，寻求问题的答案，从而为相异构想的转变提供更多机会与空间。而元认知水平较低或对学习不感兴趣，学习不踏实的学生，虽然有时能很快接受新概念，但由于仅仅凭外部信息和类似“这是科学的，我应该记住此概念”的潜意识自我强化做出判定，缺少深入有效的证明，因此一段时间后，有些学生记住的仍是自己的最初概念；这些学生发现自己认知错误的可能性较小，纠正相异构想的意识较低，相对前者相异构想较难转变。又如，在科学概念教学中，教师如果忽视学生已有的非科学观念，未采取适当方式引起学生对原有错误观点的不满，或未提供比学生原有的观点更为合适，包摄性更强的学习材料，也会影响学生相异构想的转变。
相对来说，学生通过观察或亲身经历并经抽象逻辑思维而形成的相异构想较难改变。如由于学生在日常生活情景中确实多次观察到“纸张，木柴等物质燃烧需要点燃”，“物质燃烧时有火”的现象等，因而学习化学前有37.0%的学生认为“燃烧需要用火去点燃”“燃烧离不开火”，既使经过一年的化学学习后，仍有24.7%的学生持有这些观点；又如“金，银不会锈蚀”，“金属不能燃烧”等，均表现出较低的转化率。而学生因缺乏辨证思维形成的片面认识，或由于知识经验不足形成的相异构想，较易随辨证思维能力的提高和知识经验的不断积累而转变，如“化学物质是有害的，有毒的”，“空气中主要是氧气，二氧化碳”，“水能变油”等相异构想，表现出较高的转化率。
2促进学生相异构想转变的教学策略
2.1引发学生形成认知冲突
学习时学生是基于原有认知结构理解新知识的，当运用已有经验不能解释新情景时，便引发认知冲突。根据波斯纳等人提出的观念改变模型，让学习者对当前的概念产生不满是促进学生观念转变的重要有效条件。为此，引发学生产生认知冲突，使学生对已有观念产生怀疑与不满，是转变相异构想的首要步骤。
（1）通过合作与讨论引发认知冲突
在教学中，教师可引导学生与他人（同学或老师）就某一问题进行讨论或合作，在讨论或合作中，当学生发现他人观点与自己不同，且比自己的观点更适合解决问题时，往往会对自己的观念提出怀疑，产生认知冲突和求知心理，此时，学生较易接受新的，正确的科学观念。丹瑟里恩的一项研究也表明；学生在合作学习中学到的知识比单独学习时多得多，且合作学习有助于克服错误观念，能使学生超越自己的认识，通过他人与自己不同的观点，看到事物的其他方面，从而形成对事物更加丰富的了解。
（2）通过揭示差异产生认知冲突
当学生看到自己认为“正确”的观点被老师宣布为“错误”时，易引起认识和情感的强烈反差，促使学生找出原有观点错误的原因。如针对学生“金属不能燃烧”的错误观点，教师可以在讲授金属有关特性或铁丝与镁条的燃烧时，呈现出错误观念，并给予纠正，再与学生讨论，总结出正确的观念与解释。
教学中教师也可直接呈现出易使学生产生错误观点的情景（绿色植物通过什么作用吸收二氧化碳，又通过什么作用将二氧化碳释放到大气中），激活学生头脑中与新信息有关的相异构想（如分不清光合作用与呼吸作用，光合作用与蒸腾作用等），然后教师给出正确答案，解释光合作用与呼吸作用，蒸腾现象的区别与联系。该方法在引发学生认知冲突的同时，也帮助学生清晰的理解概念间的关系。
（3）通过创设问题情境引发认知冲突
设置与学生相异构想产生冲突的问题情景，可以让学生充分暴露错误观念，反思自身观点与科学观点之间的差异，激发探究求知的热情。
在教学中可以通过与日常生活联系紧密，能产生与学生原有观点相矛盾的化学实验暴露学生的错误认识，引发认知冲突。例如，可将“在透明玻璃装置中点燃一只蜡烛，并盖上玻盖”与“用聚光镜将阳光聚焦到一章纸上，确保一段时间以上”的实验对比，让学生分析2个实验的异同点，分析燃烧所需的条件，并在交流讨论中让学生发现并转变“燃烧肯定要点燃”，“物质燃烧需要火”等的相异构想。又如教师可通过“水果电池使音乐卡片发出声音”的实验，激发学生思考电能的来源，通过食物情景促进学生转变“电池中的电是通过外界充进去的”、“电池本身带电”等相异构想。
历史上一些科学家或化学家用于打破传统束缚、不懈追求科学真理的资料也可用与创设问题情景。如通过从古代阿那克西米尼认为空气是一种元素，到亚里士多德认为空气是一种物质，再经伽里略通过实验测知空气的重量，至舍勒、拉瓦锡等发现空气中的氧和其他成分的过程，让学生了解人类对空气组成认识不断发展的过程，同时引导学生将这些观点与自己的原有认识进行对比（如有些学生认为空气没有质量、空气中主要含有氧气和二氧化碳），找出自己与科学家之间的认识差异，促进相异构想的转变。
2.2促进学生的认知顺应
当学生产生认知冲突后，如何促进学生的认知顺应是转变相异构想需要解决的第二个问题，为此，笔者根据学生形成相异构想的特点，提出了以下促进学生认知顺应的策略。
（1）通过“对话”促进顺应
对话策略是以让学生产生认知冲突的内容为主题，让学生展开讨论或辩论的方法。在“对话”过程中，教师要引导学生充分发表自己的意见，认真聆听他人的观点，并时刻检验自己与他人观点的正误。例如以“二氧化碳的功与过”为主题，让学生各抒己见，不仅可以让学生认识二氧化碳常见性质与“可灭火、是光合作用的原料、可作气肥”等用途，也让学生了解“温室效应”、“大气污染”等危害，使学生在活跃的氛围中完善和转变头脑中原有的“二氧化碳对人类有害无利”，“二氧化碳是有毒气体”、“把空气中的二氧化碳除去后，空气质量会变好”等一些非科学认识。
（2）加强方法渗透促进顺应
笔者的前期研究表明，许多相异构想的形成是因为学生缺乏一定的科学方法而导致。为此，教师在教学中渗透科学方法教育，引导学生认识科学方法的内涵与适用范围，有助于学生相异构想的转变。如使学生知道简单枚举法是一种不完全归纳法，所得结论并不一定可靠，需经过实践的检验；进行推理时，推理前提的正确性，是保证推理结果正确与否的必要条件之一；用类比方法解释新事物与新问题时，应确保两类研究对象在某些属性或特征上的真实相似，且相似属性与类推属性必须有本质的甚至必然的联系，才能使推论结果具有一定的真确性；有目的、有计划、有步骤的观察是获得更多信息的科学观察方法。
（3）引导主动调控加强顺应
已有研究表明，学生的元认知水平与学习成绩之间呈正关系。同样，学生相异构想的转变也需要学生去反思已有认识、调整已有思维方式，为此，教师应在教学中指导学生主动监控，促进认知顺应地完成。
确立学习目标是学生形成自我监控的重要方面。教师可指导学生认识具体的学习目标，理解自己所要达到的目标水平，并在教师引导下根据目标要求检查自己的学习结果，从而引发学习过程的自我监控；教师可以通过正误实验的设计，引导学生更加积极的思考，去探究事物的内在规律性；教师还可以针对某一知识的学习目标，通过学习提问单，如“看到此概念我想到了什么？”、“我的想法与老师所讲的概念有什么异同点？”等，使学生不断对自己的思维过程和状态进行总结和调整，在自我监控下使自己真正参与相异构想的转变；也可以通过化学日记等方法，将学生关于此知识的已有错误观点与科学观念联系起来，促进相异构想的转变。
2.3促进学生及时反馈
【关键词】 前概念；特征；转变策略
学生在学习物理之前并不是一张白纸，在学习之前或多或少对物理中的一些现象或规律已经有了自己的经验。已经有了自己的思维方式。如学生对落体运动的认识，学生认为轻的物体下落慢，重的物体下落快。还有学生在学习摩擦力之前，学生根据生活经验认为摩擦力是阻力，学过之后学生知道摩擦力不一定是阻力。所谓前概念，是指学生在没有接受正式的物理学教育以前，通过自己的观察、体验和思考对各种物理现象与物理过程的理解和认识叫前概念。学生的前概念对物理教学影响极大，有的物理概念即使教师讲过好多遍，学生仍弄不清楚。作为教师应研究前概念的特征，重建学生的原有知识，提出前概念转变策略，对物理教学是有意义的。
1前概念的特征
1.1广泛性
前概念所涉及的物理学内容十分广泛，不仅对那些看得见？摸得着？日常生活中经常接触的事物有较多的前概念，而且对于那些微观的？宇观的和比较抽象的物理知识也存在一些前概念？力学方面：求匀变速直线运动的位移，仍然有一部分学生把物体的运动看成匀速直线运动处理。对静止在斜面上的物体进行受力分析，不少学生受二力平衡的影响，认为支持力的方向与重力方向相反。在运动的合成与分解中，学生把小船在水中的实际航行方向误认为是船在静水中划行方向。热学方面如从区别热水和冷水有了温度概念的体验、冬天搓手取暖等热现象有大量的观察和体验；电学方面也观察到大量的日常现象，如闪电？摩擦起电？电灯泡发光等等；光学方面会观察到平面镜成像？筷子在水中的弯曲？凸透镜的聚焦和放大作用等
1.2顽固性
学生的前概念是在长期过程中积累而形成的，可谓根深蒂固，顽固不化。即使学生学习了科学概念之后，仍会受前概念的影响。例如，如图所示，一个质点从A点沿直线运动到B点的过程中，质点发生的位移是多少？大多数学生回答位移为4m，学生的前意识告诉他质点从A点运动到B点的距离为4m，那他认为位移是4m。位移是描述物置变化的物理量，位移不仅有大小还有方向。质点发生的位移为-4m。即使学了运动和力的关系后，一部分同学认为向前运动的物体一定受到向前的作用力，否则物体不会向前运动。可见学生的前概念相当顽固，要改变学生的前概念，教师要不仅要花大力气还要肯动脑筋。
1.3隐蔽性
前概念是学生内隐的思维结果，是潜移默化形成的。因此，它是以潜在的形式存在，平时并不表现出来。其表现带有隐蔽性，同时前概念还有一种思维惯性，学生自己也很难发现。而在物理教学中讲授科学的物理概念时，学生马上就会联想到他们头脑中的前概念，当学生解释物理问题时，前概念就会马上表现出来。
2前概念转变策略
转变前概念就是在前概念的基础上加以分析和重组，摒弃不正确的认识和经验，建立正确的科学概念。鉴于物理前概念具有广泛性、顽固性、隐蔽性等特征，建议按以下三个步鄹进行物理前概念转变。
首先，要深入了解学生头脑中前概念存在的情况，可以通过谈话、提问、问卷调查等方式让学生充分暴露他们的观点。也可根据自己的经历、经验推断出大多数学生的认识和想法。
其次，针对学生的前概念设计出不同的转变策略。
2.1精心设计能揭示前概念不合理的实验，与前概念造成认知冲突，让学生重组、建构自己的知识结构。
关于落体运动规律，学生认为重的物体下落快，轻的物体下落慢。教师可设计如下实验，取两张质量相同的纸片，把其中一张揉成纸团，让纸片和纸团同时从同一高度由静止释放，让学生观察下落情况。可观察到纸团下落快，纸片下落慢。让学生感到惊奇，质量相同的物体下落快慢不同，从而让学生意识到物体下落快慢与物体的质量无关。再引导学生分析，纸片下落慢是因为纸片受到的空气阻力大，那么在不受空气阻力的情况下物体下落快慢又如何，再让学生观察真空管中金属片、羽毛下落情况。可观察真空管中金属片、羽毛几乎同时下落，让学生认识到物体在不受空气阻力作用下质量不同的物体下落快慢是相同的。学生通过实验意识到自己之前的观点是不正确的，对原有的认识进行重组，建构正确的观点。
2.2列举大量事实，用物理原理、方法加以理论分析，形成科学概念。
关于运动和力的关系，学生根据日常生活中的自然现象认为物体的运动需要力来维持。在推力作用下物体运动起来，撤去推力后物体运动一段距离后停止。物体之所以停止时因为受到摩擦力的缘故，假设不受摩擦力作用，物体将沿原来的方向一直运动下去。伽利略理想斜面实验说明物体在受到合力为零的情况下做匀速直线运动，气垫导轨上的滑块近似做匀速直线运动，牛顿站在前人的肩膀上得出牛顿第一定律。这些实验和规律说明物体的运动不需要力来维持，力是改变物体运动状态的原因。
关键词:高中物理概念;记忆;提取;情境
都说物理难学!难在哪里?难在概念的记忆与应用，不过我们也看到班级内部有一部分学生学习物理很轻松，如果我们教师在教学过程中稍加留意，我们会发现物理学的好的学生在概念的记忆上很全、很牢固，对于不同概念有明显的区分，在提取概念解决问题的过程中也能够很准确地提取，说明学生对概念的辨析能力较强．那么，对于概念的记忆和提取有没有什么技巧呢?本文结合笔者的教学实践就该问题谈几点笔者的思考，望能有助于高中物理教学实践．
一、概念的记忆策略
概念的记忆和保持主要取决于学生的复习过程，虽然主要发生在课外，但这也离不开教师进行策略指导．
1．概念分类策略
物理概念繁多，教师要指导学生进行合理分类，这就是所谓的“概念分类策略”．分类策略一般分为以下几个步骤:(1)归类，学生要将不同类型的概念进行分类整理，结合研究领域的差别、定义方式的差别、具体内容的差别进行合适的类别划分;(2)求同，学生要在同一类概念中寻求共同点，从而对其进行进一步的分类;(3)求异:学生从不同角度和不同层面来辨别概念的差别;(4)联系，学生要结合求同和求异过程的结论，进一步寻求概念之间的联系，从而将概念串联起来，进行整体性理解和记忆．例如，在学过能量的有关概念之后，学生可以先按照能量的形式进行分类:机械能、电磁能、内能、光能、核能等;然后学生再进行求同操作:电能和势能属于机械能;磁能和电能属于电磁能;下一步是求异:学生通过对比明确动能和势能的描述角度不同，动能是与运动有关的能量，势能是与位置有关的能量;最后一步是联系，所有能量之间都可以发生转化，遵循能量守恒定律．
2．概念系统化策略
学生在理解和记忆概念时不能孤立地对概念进行理解，应该将其与其他物理概念放在一起，以知识网络的形式来进行梳理和记忆，从而加深理解、增强记忆．这一策略的具体操作可以分为以下几个步骤:(1)明确概念，首先要明确目标概念的基本内涵;(2)寻找关联，即找出目标概念与其他概念之间的联系;(3)练习和运用，通过练习和运用来熟悉概念间的联系和差别．例如，平抛运动学习之后，教师让学生梳理与之相关的概念，首先就要明确平抛运动的基本形式:水平抛出的物体在重力作用下的运动，然后是寻找关联:平抛运动属于曲线运动的一种，是匀变速曲线运动，平抛运动竖直方向的分运动属于自由落体运动，平抛运动水平方向的分运动属于匀速直线运动，由此我们将平抛运动、曲线运动、匀变速曲线运动、自由落体运动、匀速直线运动等五个概念整理到一起，形成一个知识网络，教师再通过平抛运动具体的问题处理来帮助学生强化理解和应用．
二、概念的提取策略
学习概念的目的在于运用，那么如何指导学生对概念进行提取和运用呢?笔者认为可以从以下两个方面着手．
1．情境类似策略
概念的提取和运用严格地讲应该属于知识迁移能力的表现，物理概念的生成和理解都离不开具体的情境，而学生对问题情境进行分析时，如果能找到与之相似的概念产生情境，那么对应的概念就可以顺利提取出来，由此实现运用．对应能力的培养需要教师提供典型的问题帮助学生强化概念的掌握和理解.
2．自动化策略
信息加工论认为长时记忆的信息一般以两种方式进行反应器:一是长时记忆先回到工作记忆，再通过工作记忆中转到反应器来引起反应，这种情形下，人要通过自我意识对记忆进行提取;二是直接由长时记忆进入反应器，这种情况是自发的，属于人的无意识行为，也就是所谓的自动化策略自动化策略一般可以通过反复操练来形成，因此学生在学习物理概念时，通过反复地练习有助于对物理概念形成熟能生巧的提取技巧．例如高中物理重点概念加速度、磁感应强度、洛伦兹力等，因为这些概念使用频繁，学生很自然就形成了自动化策略．当然，高中物理的概念学习的过程也很重要，本文仅仅是从记忆和提取两个视角进行了策略的探讨，教师在实际教学时还要结合学生的具体情况，予以恰当的方法引导，从而让理论性的策略和学生的学习过程实现完美的整合，促进学生学习效率的提升．
作者:施荣燕 单位:江苏省启东中学
参考文献：
［1］蔡铁权．物理教学丛论［M］．科学出版社2005．
建构主义学生错误概念成因转化策略建构主义者提出，学习是学生通过原有认知结构与环境中的新信息相互作用主动建构信息意义的能动过程[1]。源于日常生活经验或父母的早期教育，儿童在接受正式的教育前，已经获得对外界环境和事物的初步理解，其中有些与科学概念相冲突，影响儿童对科学概念的学习，即“错误概念”（misconception）。
一、错误概念的形成原因及特点
错误概念的形成受学生、教师、学习内容等多种因素的影响。学习的实质是学习者在已有认知的基础上对新刺激、新内容进行新的意义建构，这是建构主义关于学习的最重要观点。在这个过程中，日常概念的干扰、知识的负迁移、心像系统的替代、学生的心理发展水平等，对学生错误概念的形成具有重要影响。
1.日常概念的干扰
日常概念（daily conception）是学生在日常生活中直接观察事物的外部特征而形成的概念。它一般在专门的教学之前获得。随着儿童交往、提问的逐渐扩大，日常概念形成了儿童对于世界的观念建构和再建构。如，刚出生的儿童会认为所有事物都有生命。随着经验的积累，这一观念再次建构为：只有移动的物体才有生命。因为汽车是移动的，所以有生命，而小草是不动的，所以没有生命。由于日常概念往往没有触及对事物的本质理解，因而具有宽泛性、多义性和模糊性等特点，对学生学习科学概念往往造成干扰。例如，学生在学习几何中的“垂直”概念时，根据日常观察和狭义的理解，总是认为，一条直线水平、另一条直线与之相交成90°所形成的图形才叫垂直。又如，生物课上，学生往往认为果实都是可以吃的，鸟类就是会飞的动物等等，不一而足，从而导致错误概念的产生。
2.知识的负迁移
迁移是指一种学习情境对另一种学习情境的影响。知识的学习离不开迁移。从两种学习情境相互影响的效果方面看，迁移分为两种：正迁移和负迁移。两种学习互相促进，形成正迁移；两种学习互相干扰或冲突，则形成负迁移。知识的正迁移和负迁移取决于两种学习在内容、过程、环境、条件等方面的相似性。当学生用先前经验和心向去建构内容、环境、条件等已发生变化的新任务时，就会造成对新任务的干扰，影响当前任务的学习。如，两种不同的语言，在语法规则上有很大的差异。学生如果根据先前的语法学习经验来建构另一种语言情境中的语法知识，往往会造成对概念的错误理解。又如，同一种化学物质在不同的条件下会产生不同的化学反应。当条件发生变化后，先前化学反应过程和结果的习得性知识极易形成学生的某种心理定势，对当前的认知产生不利影响，从而导致错误概念的发生。
3.心像系统的替代
1986年，加拿大心理学家Paivio及其团队提出了人脑认知系统的“双重编码”理论[2]。该理论认为，言语系统和心像系统，作为人的大脑认知系统中的两个子系统，分别对不同信息进行编码、存储等处理。前者主要处理言语类信息，后者主要处理声音、图像等非言语类信息。两个系统既独立又联系，既分工又合作。同时运作，可以降低学习负荷，增强理解、记忆能力，大大提高学习效果。这就是人们常说的“左右脑”全脑学习。但是，这两个系统在执行任务时并不是平均运作。多数情况下，某个系统比较强大时，另一个系统就会变得弱小。在早期概念教学中，这种不均衡被教师放大了。幼儿和小学教师在教授具体事物的概念时，一般直接用概念例子进行实物直观或模型直观，启动了儿童的心像系统，却疏忽了对儿童关于概念本质特征的言语信息输入。比如，花朵、交通工具，昆虫等概念。图像等非言语类信息的过多输入使得儿童的心像系统替代了言语系统本应发挥的作用。虽然，心像系统在理解和记忆概念时，有其自身的优点，如丰富性、深刻性、形象性、整体性等，但是它并不能取代概念定义的明确性、不变性和抽象性。最主要的是，它缺少概念定义的排他性。当然，把抽象的定义硬塞给低龄儿童确实不妥，但教师不可不作为，可将反映概念本质特征的抽象语言（即概念定义）进行具体、形象地言语转化后，配合直观教学，以灵活方式呈现出来。教师对概念定义的不作为，导致学生仅仅建立了概念的整体心理映像，对概念本质特征的理解模糊、易变，知其然而不知其所以然，为错误概念的产生提供了土壤。
4.学生心理发展水平的制约
20世纪最著名的发展心理学家Jean Piaget将学生从出生到成人的认知发展分为感知运动、前运算、具体运算和形式运算四个阶段[3]。这就是著名的Piaget认知发展阶段理论。它充分反映了学生心理和认知发展的阶段性差异以及在同一阶段内发展所具有的共性。知识的教学受到学生心理发展水平的制约。因此，教师在教学时，不能无视学生的心理发展水平（即学生的知识背景和认知水平）随意选择教学内容与方法，而应与之保持同步。如果教学内容与方法低于学生的心理发展水平，就会形成无效的教学，学生将得不到发展；超出了学生的心理发展水平，就会造成学生对概念的错误理解，甚至无法理解。例如，小学生的认知发展正处于具体运算阶段，如果数学教师忽略了这一点，对学生传授方程、函数等形式运算的内容，将会导致学生对这些概念的误解甚至不解。
错误概念具有广泛性和隐蔽性。不仅是儿童，即使是在大学生和成人中也屡见不鲜，并深藏于人的观念之中。由于错误概念通常能“解释”一些客观事物的表面现象，符合直观观察，表现出“合理的”一面，因此还具有顽固性。原有的错误概念可以引发新的错误概念，形成知识学习的恶性循环，具有很大的破坏力。
二、概念转化的条件
Posner等人在认知建构理论的基础上，提出概念转化（conceptual change）的条件理论[4]。他们认为，一个人的原有观念要发生转化，应具备四个条件：
一是对原有概念的不满，即它已经无法解释当前发生的学习情境，因而使学习者感到失望。二是新概念的可理解性。学习者能够理解新概念及其组织方式，这是学习者建立新的科学概念的前提条件。三是新概念的合理性。新概念与个体的其他知识经验、信念等保持一致，能够实现有效整合，而不是相互发生冲突。四是新概念的有效性。新概念能够提供对当前学习情境更好的解决方案，体现出巨大的价值和潜力。学生认识到新概念优于原有概念，是实现概念转变的现实动力。
个体的经验背景也是影响概念转化的重要因素。Posner等人称之为“概念生态”（conceptual ecology）[4]。它包含以下几个组成因子：一是认识信念；二是原有概念；三是获取知识的方式；四是解释知识的方式；五是问题解决策略；六是情绪情感；七是对科学本质的看法。概念生态构成的要素，例如问题解决的策略、情绪情感等，对学生学习的过程产生非常重要的影响，也都可能对不同的学习者的概念转化产生影响。1992年，针对该理论由于未重视学生的学习态度和动机所引起的质疑，Posner对此理论作了一些修改，把学习的动机因素也纳入概念生态中，进一步完善了概念转化的条件理论[5]。
三、促进错误概念转化的教学策略
有效的教学策略是实现学生错误概念转化的根本途径。在研究学生的心理发展水平的基础上，根据知识建构的过程和规律，尝试“探测错误概念引发认知冲突建构科学概念运用科学概念元认知监控（反思）”的五步转化法，是促使错误概念向科学概念最终转化的完整的、行之有效的教学策略与方法。
研究学生的心理发展水平，是教育适应学生身心发展规律的必然反映，是教学促进学生发展的客观要求，也是有效教学的基本条件。一切优化的教学都必须适应学生的心理发展水平和阶段特征。中小学生的心理发展多数处于具体运算阶段，在理解和运用概念时，需要具体经验的支持。针对这一心理特点，教师在教学中应综合使用实物直观、模型直观和言语直观，引导学生动手动脑，深入观察和实验，在此基础上进行感性概括，形成感性认识，并在教师的指导下进行理性概括，从而获得正确的概念。
1.探测学生的错误概念
在教学过程中，教师需要探测学生的错误概念。这是实现错误概念转化的前提。在揭示新概念之前，教师应首先尽力去了解学生对当前情境或任务的想法，采用具有揭示力的探测性问题，让学生积极参与，根据自己的理解，大胆推测可能的结果。教师先提供一种开放的问题情境，采用“如果……将会如何”的形式，鼓励学生说出自己的观点。可以先将学生进行分组，学生通过组内讨论充分发表意见，由自选代表进行综合后发言，更有利于激发学生的积极性。
2.引发学生的认知冲突
这是实现错误概念转化的重要环节。怎样制造认知冲突呢？较可行的思路是：诱导学生暴露其原有的概念或想法，创设情境使其与科学概念发生强烈冲突，使学生认识到自己的原有概念与科学概念产生了无法调和的矛盾，让学生产生“震撼”，以动摇其顽固信念的基础，而不得不以批判的眼光审视他曾深信不疑的东西，才有可能发现其原有概念的局限性和错误之处，才能彻底地抛弃它们。
3.建构科学概念
引发学生的认知冲突不是最终目的。当认知冲突的情境发生后，教师应进一步组织学生进行讨论，引导学生去思考现象背后说明的问题，促使学生主动思考造成冲突和差异的深层次原因。在讨论中，教师不要过多地干涉，应该让学生根据自己的理解充分发表意见，自然地进行感性概括。学生通过交流一一呈现对冲突情境的理解，并去粗取精，基本达成一致意见时，科学概念的重建就开始了。教师的任务是：其一，呈现科学概念的定义，深刻揭示概念的内涵与外延。概念的内涵是对概念本质属性的界定，是此概念区别于彼概念的标志，也是解答认知冲突情境的钥匙。概念的外延是概念所反映的对象的具体范围。定义的教学是学习科学概念的关键环节；其二，综合呈现与概念本质特征相关的言语信息和图形图像信息，同时启动学生的“双重编码”系统，培养学生的全脑思维能力，提高学习和记忆效果；其三，呈现足够的概念正例和适当的反例，促使学生对概念理解的精确化。呈现正例，把符合概念本质特征的对象变化范围尽可能包括进来，可以防止“概括不足”；然后呈现适当表面相似的概念反例，可以防止“过度概括”，把不符合概念本质特征的成员排除出去。前者提供对概念的证明，后者提供对概念的辨别。二者的综合使用，则会迅速促使学生对概念定义的精确理解；其四，解释科学概念的可理解性、合理性和有效性。如上所述，新概念要被学生接受是有条件的。教师应该通过科学概念的内涵与外延、科学概念与其他相关概念之间的联系、科学概念的运用等方面的具体解释和直观呈现，使学生在主观上认识到它的种种“优点”，从而在心理上真正接纳它，实现科学概念的重建。
4.运用科学概念
熟练地运用科学概念是检验概念掌握程度的标准，也是概念学习的最终目的。但是，错误概念的彻底转化和科学概念的真正建构不是一朝一夕就能达到的，必须经过反复地运用和练习才可以实现。在概念的运用阶段，教师应考虑到概念对象各种可能的变化类型（变式），通过训练学生对概念对象各种变式的理解与运用，触类旁通，才能促使学生错误概念的最终转化和科学概念的真正建构。
5.元认知监控（反思）
元认知，就是对认知的认知。具体地说，是指认知主体对自身思维和学习活动的自我认识、自我评价、自我监督和自我调控等。元认知对学习状态的改变具有监控、评价、管理等重要功能。在错误概念转化的学习过程中，元认知的参与可以使学生激发学习动机、端正学习态度、提高注意力、选择有效的学习策略等，使学习过程从死板低效变为富有生机和高效。在学习之后，通过反思概念转化的过程及评价学习过程的得失，使概念学习得到升华，学习兴趣得到培养，学习策略得到提高。
――――――――
参考文献
[1] 陈琦，刘儒德.教育心理学.北京：高等教育出版社，2005.
[2] Clark，J.M.，Paivio，A.Dual coding theory and education.Educational Psychology Review，1991（Vol 3）.
[3] 皮亚杰，英海尔德.儿童心理学.吴福元译.北京：商务印书馆，1980.
关键词： 高中物理 概念教学 学习策略 深度学习
在高中物理教学中，笔者经常发现不少学生在物理概念的学习上出现较为严重的分化现象，学习效果有明显的差异，相当一部分学生无法正确把握物理概念的学习方法和技巧，缺乏学习策略的有效引导，学习积极性与实际效果存在极大反差。在物理概念教学中注重对学生学习策略的指导尤为必要。下文，笔者结合物理概念教与学的实际，从三个方面谈谈物理概念学习策略的具体应用。
一、遵循认知规律，借巧法促识记
在高中物理概念教学中，教师积极把握和遵循学生的认知规律，这是开展有效教学、促进深度学习的先决条件。只有充分认识了学生的心理特征和认知规律，教师采取的方法和策略才更有针对性，才能为因材施教奠定必要的学情基础。
1.遵循认知规律
相比于初中物理，高中物理概念更具有抽象性。但高中生在智力活动中的感觉、知觉、观察、想象、记忆和思维等方面能力都达到了较高水平，具备学习概念的良好认知基础。所以，教师首先必须认识并把握学生的认知规律，引导他们不仅学会掌握物理概念的形成过程，而且领会概念中蕴含的物理方法和科学探索精神。如，在必修一《运动的描述》单元中，学习物理学科的第一个概念――“机械运动”时，笔者先联系了学生在初中已学过的物理知识，启发他们阅读教材图例并进行讨论，再利用已有的学习经验和现有的辅助资料认识了各种运动形式，从而得出结论：“运动是宇宙中的普遍现象。”按照一般到个别的思维演绎方法，沿着学生讨论获得的学习成果，继续设置问题：“（1）你从座位走到黑板前来，在这一过程中，你的发生了变化？（2）一辆停在路边的轿车和正在路上行驶的轿车有何不同呢？（3）如果说，天上的飞机是运动的，你是根据什么呢？”教师结合这些问题指引学生开展发散性思考活动，启发学生思维。最后，教师启发学生一起成功归纳出“机械运动”的概念。可见，学生在教师的巧引妙导之下经历了从已学经验到讨论学习、从演绎到归纳的思维活动过程，体验到了由现象到本质的认知进程，这些都是教师善于把握学生认知规律和求知心理的充分体现。
2.巧用识记策略
在物理概念学习中，识记能力是学生在把握物理概念文字符号中准确地感知、辨识有关信息，捕捉关键词、句式结构和主体等重要元素，并有效培养整体性联系的能力。它是物理概念学习中最浅层次的能力要求，也是理解、运用能力的重要基础。笔者在教学中主要借鉴了复述认知策略。例如，在必修一“相互作用”教学单元中，笔者引导学生了解了各种“奇特的力现象”，又学习了重力与重心、形变与弹力等关于“力”的知识之后，进入了第三课“摩擦力”的学习；此时，先结合设计好的“摩擦力”流程图，利用复述策略进行延伸拓展，引导他们在“静摩擦力”和“滑动摩擦力”两部分内容的多次复述中更好地识记“摩擦力”概念：“静摩擦力――依据物体的状态确定在0至Fm之间，它与物体间的相对运动趋势相反；滑动摩擦力――F=Fn，与物体间的相对运动方向相反。”教师适时引导学生参与复述，借助形象的“摩擦力”流程图，更进一步激发了识记的目的性，深化了概念识记活动，敏锐准确地提取了概念中的关键信息，保持了概念的稳定记忆。
另外，我们经常发现学生在识记物理概念时存在“先快后慢”的遗忘现象。为了促进学生较长时间地保持良好的识记效果，笔者利用了重复策略指引他们巩固概念记忆效果。其中，有效方法就是指导学生坚持做好“物理概念记忆手卡”，鼓励他们动手在卡片的正面写上主要物理概念的定义、字母符号和中文意义，而在背面写上物理概念所涉及的公式和公式的字母符号代表式，等等。这样，学生就能充分利用闲余时间开展分散记忆。同时，启发他们每隔一些时间段就要做好回忆和自我小测，如果发现在哪个概念上回忆失败了，就在手卡上用红色笔做好标记，下一次回忆时要更加关注，有效提高回忆效率，促进对物理概念的学习。
二、搭建认知结构，深联系获新知
在高中物理概念学习中，促进学生深度学习，不仅要遵循学生认知规律，而且要紧密联系他们的知识经验、思维习惯和学习情感，在此基础上搭建起有益于认知发展的有效结构。当学生建立起符合自己学习特质的认知结构，在学习过程中自觉深入地把握概念的深层意义和内在联系，自由调节学习进程，不断获取新知，深度学习的意义就自然形成了。
1.巧建认知结构
学生的学习效果很大程度上与他们头脑中已形成的知识结构、面临物理新概念时所采取的加工方法有直接联系。如果教师能在学生激发兴趣和迫切求知的时候，恰如其分地指引他们关联新旧知识，探求知识的内在规律，缕清知识点之间的结构关系，就能建立起新的知识结构。如在“直线运动”概念学习时，教师就利用了认知的群集策略，借助知识网络图对概念、特征及类别进行组织整理、归类，建立起概念之间的有机联系，促进概念信息的记忆与理解，使学生在有机的概念体系中形成新的认知结构。
2.精加工获新知
高中物理概念之间存在密切联系，需要教师有效指引学生找寻已学知识与新学概念之间的内在联系，促进新概念的深化理解，更好地激励学生在概念的识记、理解和应用等过程中“生成”新知。在此，笔者经常利用精加工学习策略，巧妙地通过类比和类化的方法，让学生在形象化的认知环境下积极探寻概念的深层内涵。如，在“加速度”概念的学习中，师生一起学习：“速度与加速度二者的方向可能相同或相反，甚至二者的方向不在同一条直线上；加速度与速度二者的方向相同或相反，二者的方向关系决定了速度是增加或减少。”可是学生对这些存在较大的理解难度。于是，教师设置了一个类比：“速度箱子里的苹果总数；加速度每一次放进箱子或从箱子里拿出的苹果数。”通过类比推理，学生理解了：加速度与速度二者的方向相同或相反，二者的方向关系决定了速度是增加或减少，这就好比向箱子里放进或拿出苹果，决定了箱子里的苹果是增加或是减少一样。加速度的大小影响的是速度的增减变化的快慢，这就好比每一次向箱子里放进苹果或从箱子里拿出苹果数目多少，影响了箱子里苹果数目增减变化的快慢，是一样的道理。在此，教师围绕“加速度”和“速度”这两个相似概念，将概念学习与学生已有的生活经验相关联，借助形象的类比，引导学生自觉开展推理精加工，深化学生对加速度与速度变化影响的关系的“生成”。笔者还利用类化的方法，积极把某些相近信息的不同物理概念有机整合在同一网络结构中，如在“比值定义法”学习中，将电容C=Q/U、电阻R=U/I、电场强度E=F/q、磁感应强度B=F/IL等物理量，或将速度V=S/t、加速度a=ΔV/Δt、角速度ω=Δθ/Δt、线速度v=ΔL/Δt等物理量进行类化概括，通过这些物理概念之间的共同本质特征的把握，有利于在类化相似知识的网络结构中促进物理概念性知识的储存，获取更多新知识。
三、调控认知进程，激思维塑能力
在物理概念教学中，教师还应引导学生通过深入阅读、讨论思考、经验分享、实验操作等学习行动，调节和控制概念的认知学习过程，提升学生的思维品质，培养学习能力，完善能力结构。
1.问题单导学
笔者在引导学生学习物理概念时，注重坚持以目标为驱动的学习方法，加强师生之间的互动合作，并在围绕概念目标的学习过程中利用元认知策略，灵活设置问题单指引学生计划、监控、调节概念学习，促进学生计划学习、自主监控、自觉调节，提高学习效率。如，在必修一“摩擦力”教学中，设置如下问题单：（1）制订计划：①摩擦力的概念是什么？②针对摩擦力的概念，我已掌握了哪些关键信息？这些信息对开展摩擦力概念的学习有何作用？③如何计划更好地处理信息、学好概念？④是否还有其他有效办法？⑤我下一步的计划是什么？（教师在此利用了计划策略设计学习计划，引导学生主动捕捉概念中的关键信息，激发学生生成问题，学会分析如何完成学习任务。这样的计划使学生学会了规划和预测自己的学习进程，促进了主动学习。（2）自主监控：①我是否坚持了学习计划？需要采用新计划吗？②我的学习目标改变了吗？目前的学习目标是什么？③我是否正在接近学习目标？（教师在此指引学生对学习进行追踪、自我审问，能让学生在概念学习中增强警觉性，主动注意和修缮学习中出现的问题。）（3）自觉调节：①在学习过程中，哪些方法是有用的？哪些是无用的？②下次我该利用什么不同方法？（教师引导学生根据自己的认知结果做好自我检查，鼓励发现问题，采取必要的补救措施，调节、矫正后续的认知学习，教导他们使用更多的有效策略。）学生在问题单的设置指引下，不断修正和激励思维活动，逐步深化对新概念的感知、识记、理解，提高认知程度和学习能力。
2.激思维塑能力
思维是科学素养的核心。在概念教学中，教师启发学生参与思考交流，锻炼逻辑思维，养成思维品质，提高思维能力，这是组织教学、促进学生能力发展的突破点。如，在必修二“向心加速度”概念教学中，特别注重这一概念的有序引入与探究推导，创造有利条件指引学生参与互动交流、讨论探究。教师围绕向心加速度的方向和大小展开推导，设计了如下探究环节：（1）建模型，激思维。先借助建立“一个物体以速率v、做半径为r的匀速圆周运动”物理模型（图略），接着启发学生应用假设思维：“假设经过Δt时间间隔，物体从A运动到B，转过的圆心角为Δθ，从而可以确定出物体一定时间Δt内在A、B两点的速度变化Δv”；（2）分析，归纳。教师引导学生开展动态分析：“当A运动到B的时间Δt变得越小，物体转过的圆心角Δθ则越小”，从而归纳出速度变化Δv的方向；（3）提问题，建概念。教师及时提出问题，引发学生思考：“速度在变化，想一想，加速度的大小与方向如何变化呢？”学生积极参与思考分析，凭借已学的加速度定义、加速度大小与方向、速度变化方向等知识，很好地建立起了“向心加速度”概念。可见，通过具体的探究活动，学生不仅领略了有效的推导方法，而且体验了物理概念的推导探索过程，在活动中激活了创新思维，更强化了推理探究能力。
总之，高中物理概念的学习过程就是一个富于严密逻辑性的学习推理过程。教师坚持应用有效策略，在优化概念教学的活动中促进学生有效识记、获得新知、发展思维，使学生在深入学习物理概念的同时，掌握应用学习策略的技巧，体验自主自觉的学习活动，促进能力和素质的发展，品味有“深度”的学习进程。
参考文献：
【关键词】POE策略；乙醇；教学设计
POE策略[“预测（Predict）―观察（Observe）―解释（Explain）]是建立在“观察渗透理论”哲学观念和建构主义、人本主义、前概念、概念转变等教育理论基础之上的新型演示策略。强调以学生为本，通过营造宽松、自由、民主的氛围，激发学生的学习热情，以问题为核心，激发和维持学生的学习动机。POE策略的关键之处是当学生观察到的现象与预测不一致的时候，必须自己来解释他们对科学现象的理解。这说明了POE策略增强了学习活动的指向性和目的性，比传统的演示策略更有利于探测学生前概念的本质，能够有效促进学生前概念和迷思概念的转变。
乙醇是常用的饮品，优质的燃料，它也是烃的衍生物的一种代表物质。学生已经学习了甲烷，乙烯以及苯，因此对有机物的一般性质有了初步的认识，而且对有机物“结构决定性质”这一学习方法有了一定的体会，所以采用POE教学策略，即预测―观察―解释策略。主要的过程是实验前学生根据已有知识预测实验结果，阐明理由，教师演示操作，学生在教师的引导下，对实验过程和实验数据进行观察和记录，最后通过讨论分析实验现象和数据，得出实验结论，从结论中总结化学原理或理论。
一、POE教学策略的实施
二、教学过程
【引入】生活中有一种常见的物质，它具有水的外形，火的性格，它是什么物质？
【学生】酒精
【过渡】其实酒精的主要成分就是今天要学习的乙醇。
探究一、乙醇的物理性质
【提问】能用什么方法鉴别出无水乙醇和水？
【P―预测】通过闻气味的方法，有特殊香味的是无水乙醇。
【实验】请同学们将酒精涂在你的皮肤上，你有什么样的感觉？你闻到了什么？
【O―观察】无色液体、有特殊香味、皮肤感觉凉爽。
【E―解释】乙醇具有挥发性。
探究二、乙醇的分子结构
【过渡】我们了解了乙醇一些物理性质，那乙醇的分子式和分子结构到底是怎样呢？
【创设知识情境】已知乙醇的相对分子质量为46，0.2mol乙醇在纯氧中完全燃烧后生成17.6gCO2和10.8gH2O，通过计算确定乙醇的分子式（乙醇分子中仅含C、H、O三种元素）。
【结论】通过李比希元素分析法计算得出乙醇的分子式为C2H6O
【提问】乙醇的分子和哪种烃分子最相近？请搭建出该烃的球棍模型。
【实验】搭建乙烷（C2H6）分子的球棍模型，培养学生的迁移能力和动手操作能力。
【提问】在乙烷（C2H6）分子结构中嵌入1个O原子（即得到C2H6O），有几种情况并组装，请写出它们的结构式。
【P―预测】有两种情况：
【实验】定量实验探究乙醇的结构式
【O―观察】金属钠沉在无水乙醇液面下，不断反应并产生气体，反应过程中钠块会上浮，试管壁发热。消耗的乙醇和生成的氢气的物质的量之比为2：1。
【E―解释】1.无水乙醇密度小于水
3.乙醇中羟基―H的活性弱于水，反应较缓慢。
【总结】乙醇的结构与乙烷和水有相似性，乙烷能燃烧，水能与钠反应，乙醇也具有这样的性质。然而乙烷中的氢不易被置换而乙醇中―OH中的氢易被置换，像这样决定有机化合物化学特性的原子或原子团叫做官能团。
【举例】卤素原子（―X）、羟基（―OH）、硝基（―NO2），烯烃中的双键等
探究三、乙醇的化学性质
【过渡】那么乙醇这种结构还决定它有哪样的性质和用途呢？
【提问】乙醇有火的性格就是说乙醇能燃烧，大家是否能写出它的燃烧反应方程式。
【讲述】利用这个性质，乙醇可做新型的燃料乙醇汽油。利用它一方面减少了有毒气体的排放，同时节约了石油资源，解决了我国的能源危机。然而乙醇汽油的生产消耗了大量的玉米，从而出现了汽车与人争粮食的社会问题，造成新的粮食危机。看来任何事情都要辩证的去对待。
【提问】乙醇能溶在汽油中说明乙醇的什么性质？
【E―解释】乙醇能溶于多种有机物
【过渡】乙醇有火的性格不仅是因为能燃烧，还因为乙醇可以让人喝了之后发烫、面红。不同的人喝酒后的现象不同，其原因是什么呢？
【E―解释】酒精在人体发生一系列的反应CH3CH2OH―CH3CHO―CH3COOH―CO2―排出体外，放出热量。这就是喝酒的人容易发热，脸红的原因。而第一步生成的乙醛是种有毒的液体，刺激人的中枢神经。饮酒过量时，甚至会导致死亡。
【提问】乙醇在铜或银催化的条件下能与氧气反应，其产物可能是什么？能观察到什么现象？（提示：CH3CHO是有刺激性气味液体）
【P―预测】有刺激性气味液体生成，氧气过量时可能有醋味液体生成，生成能使澄清石灰水变成浑浊的气体
【实验】乙醇的催化氧化，模拟乙醇变乙醛的反应，注意观察现象。
【O―观察】红色Cu受热变成黑色CuO，热的黑色CuO伸入乙醇中变成光亮红色，液体沸腾，反复多次后，在试管口闻到刺激性气味。
【投影】利用动画演示微观反应机理，形象生动有助于化解难点，使学生对于醇催化氧化的断键方式得到巩固。
2.金属Cu在反应前后不变，做催化剂
3. 乙醇催化氧化的机理是氧气结合羟基上的氢原子和羟基碳上的氢原子生成水。
【过渡】乙醇催化氧化的产物乙醛的危害之大，那么如何检验人是否喝酒了呢？
【讲述】检验酒驾原理。酒精的快速检测：让驾车人呼出的气体接触载有经过硫酸酸化处理的氧化剂三氧化铬的硅胶，可测出呼出的气体中是否含有乙醇及乙醇含量的高低。如果呼出的气体中含有乙醇蒸汽，乙醇会被三氧化铬氧化成乙酸，同时橙红色的三氧化铬被还原成绿色硫酸铬。
【投影】 与酸性高锰酸钾溶液或酸性重铬酸钾（K2Cr2O7）溶液反应，被直接氧化成乙酸。
【提问】乙醇似水似火，用处多多，通过今天的学习，你掌握了它的哪些用途，以及决定它这种用途的性质？
【归纳总结】乙醇的三个主要的性质：与钠反应，燃烧及催化氧化。
三、教学反思
1.本节课的教学中，密切结合学生已有的生活体验创设问题情境，让学生运用已有的化学知识去“P―预测”会有何种现象发生，可能得到何种结果。从生活中学生熟悉的物质入手，激发起他们的学习兴趣、探究的欲望，再过渡到物质化学性质的学习，这样比较符合学生的认知规律。通过探究实验让学生“O―观察”有何现象发生，并记录观察结果。再让学生“E―解释”所观察到的现象和结果。同时充分利用多媒体教学手段，借助微观机理的宏观化，帮助学生理解抽象的反应机理。
2.化学概念的建立，经过了复杂化、抽象化的过程，是化学学习中较为困难的部分。基于建构主义学习理论，学生学习前具有的丰富的生活经验和已有认知导致其存在着正确或迷思的概念，其中迷思概念的干扰使得学生难以将新的材料与原有认知结构进行有效连接。POE策略的使用建立在学生了解实验或事实情境的基础上，可以引发学生的认知冲突，发现现实与预测的不一致性，从而形成正确的解释，实现概念的转变。这符合学生的认知发展规律，它不仅对演示实验的教学和探究式教学具有指导作用，而且对以实验为特色的科学教学也具有启示意义。
【参考文献】
[1]顾江鸿，史小梅，李春密.预测―观察―解释――一种基于现代教育研究的演示策略[J].教育科学研究，2009（5）：54-56
购物车(0)