促進(jìn)初中光學(xué)錯誤概念轉(zhuǎn)變的教學(xué)策略淺談

溫 敏 徐曉梅

（云南師范大學(xué)物理與電子信息學(xué)院 云南 昆明 650500）

在日常生活與學(xué)習(xí)中，學(xué)生自發(fā)建構(gòu)了一些光學(xué)知識經(jīng)驗，如月亮是光源、放大鏡只能將物體放大等，其中有些知識經(jīng)驗是與科學(xué)概念相沖突的錯誤概念，但往往能很好地“解釋”一些表面現(xiàn)象，符合直觀觀察，被學(xué)生認(rèn)為是“科學(xué)合理”的概念，如果這些錯誤概念得不到及時糾正，會導(dǎo)致錯誤的思維，歪曲科學(xué)光學(xué)概念的物理意義，難以理解科學(xué)概念的本質(zhì).因此教師要采取合理有效的教學(xué)策略幫助學(xué)生轉(zhuǎn)變錯誤概念，建立科學(xué)光學(xué)概念體系.

1 初中光學(xué)中常見的錯誤概念

表1 初中光學(xué)中常見的錯誤概念

2 光學(xué)錯誤概念產(chǎn)生的原因

錯誤概念產(chǎn)生的原因是多方面的，只有充分了解了學(xué)生頭腦中錯誤概念形成的原因，才能對癥下藥，順利轉(zhuǎn)變錯誤概念.

2.1 學(xué)生對光學(xué)現(xiàn)象的看法與古代先哲相似

由于有些學(xué)生對先哲盲目信從，當(dāng)古代先哲對光現(xiàn)象的錯誤看法與自己相似時，錯誤概念就自然形成了.如學(xué)生認(rèn)為眼睛能看到物體是眼睛發(fā)出的光照到了物體上，恩培多克勒［1］等也主張眼睛本身發(fā)出某種東西遇到物體所發(fā)出的東西就產(chǎn)生了視覺，兩種觀點很相似，這樣“眼睛能發(fā)光”錯誤概念就形成了.

2.2 學(xué)生根據(jù)光現(xiàn)象的表象來理解光現(xiàn)象

由于學(xué)生的知識有限，通常會根據(jù)表象去理解日常生活中的光現(xiàn)象，但這些表象能幫助學(xué)生“成功”理解所遇到的一些光學(xué)現(xiàn)象，就形成看似合乎邏輯的非實質(zhì)性的觀點.如月亮能照亮夜空，月亮就是光源；生活中的光是五顏六色的，所以光是可見的.

2.3 學(xué)生的概念生態(tài)圈

依據(jù)波斯納（Posner）提出的概念轉(zhuǎn)變模型中概念生態(tài)圈理論，在日常的生活與學(xué)習(xí)中，每個學(xué)生形成了自己的經(jīng)驗系統(tǒng)，在經(jīng)驗系統(tǒng)中不僅有具體的概念、實例，也包括一般信念和觀念，但其中不乏有些經(jīng)驗與當(dāng)前科學(xué)理論相違背.

2.4 來自正式的課堂教學(xué)

由于有些教師的教育觀念陳舊，教學(xué)不創(chuàng)新，只重視知識的傳授，往往把主要精力放在培養(yǎng)學(xué)生解題方法、解題能力和應(yīng)試技巧上，把取得好的考試成績作為唯一目標(biāo)，忽視了靈活運用教材創(chuàng)設(shè)具體課堂情境，不能為學(xué)生間的交流、表達(dá)相互的觀點和教師了解學(xué)生已有的錯誤概念提供更多的機會，教師不能根據(jù)錯誤概念成因調(diào)整教學(xué)策略幫助學(xué)生轉(zhuǎn)變錯誤概念，這樣錯誤概念干擾了新概念的學(xué)習(xí)，影響了學(xué)生正確理解新概念的物理意義，導(dǎo)致產(chǎn)生更多的光學(xué)錯誤概念.

2.5 學(xué)生錯誤的類比遷移

類比遷移是用熟悉問題的解決方法去解決相似新問題的一種問題解決策略，研究表明，由于學(xué)生對初中生缺乏類比推理的心理能力，且對已學(xué)概念理解不夠深刻，在利用所學(xué)知識解決問題時，往往容易形成錯誤的類比遷移而產(chǎn)生錯誤概念.如：用處理水中人像形成的原理來處理水中魚像.

2.6 課外媒介不規(guī)范的言語表達(dá)

隨著科技的發(fā)展，學(xué)生可以通過廣播、電視、報刊雜志、網(wǎng)絡(luò)等多種媒介獲取大量光學(xué)知識，由于物理知識專業(yè)性很強，有些媒介對物理知識表達(dá)不太規(guī)范與科學(xué)，而學(xué)生具有的相關(guān)物理知識少，不能判斷媒體上的光學(xué)知識是否正確、表達(dá)是否規(guī)范，導(dǎo)致學(xué)生形成了錯誤的認(rèn)識，如影、像不分.

3 促進(jìn)光學(xué)錯誤概念轉(zhuǎn)變的教學(xué)策略

由于錯誤概念具有廣泛性、隱蔽性、自發(fā)性、反復(fù)性、負(fù)遷移性等特點，為順利轉(zhuǎn)變錯誤概念，教師要營造生生、師生相互討論交流的課堂，讓學(xué)生的錯誤認(rèn)識能充分地展現(xiàn)出來，要創(chuàng)設(shè)不同的課堂情境，激發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突，然后采取行之有效的教學(xué)策略，使學(xué)生的錯誤概念得以轉(zhuǎn)變，從而建立科學(xué)概念體系.

3.1 營造開放互動的課堂 深入了解學(xué)生的經(jīng)驗世界

奧蘇貝爾有這樣一句名言：“影響學(xué)習(xí)的唯一重要因素，就是學(xué)習(xí)者已經(jīng)知道了什么，要探明這一點，并應(yīng)據(jù)此進(jìn)行教學(xué).”［2］教師要以開放的觀念和心態(tài)，確立“發(fā)展個性、百花齊放”，打破“求同”敢于“求異”的治教方略，為學(xué)生營造一個寬松民主、交流互動的課堂環(huán)境，讓學(xué)生積極主動地參與到課堂中相互討論、表達(dá)不同觀點.學(xué)生在課堂討論交流過程中所表達(dá)出來的原有認(rèn)識是非常好的課程資源，既能讓教師全面客觀地了解到學(xué)生經(jīng)驗世界中存在哪些錯誤認(rèn)識，為實現(xiàn)錯誤概念轉(zhuǎn)變提供良好的教學(xué)契機.學(xué)生在交流討論時，教師要認(rèn)真傾聽學(xué)生的看法與主張，要洞察他們想法的由來，不管學(xué)生的理解和解釋正確與否，教師都要做出積極的回應(yīng)，對有些看來不合邏輯，甚至是很荒唐可笑的觀點，不要譏諷、打擊、壓制，甚至責(zé)罵學(xué)生，而要認(rèn)真深入地分析那些看似荒唐的觀點產(chǎn)生的原因；同時教師要根據(jù)教學(xué)的需要，創(chuàng)新地處理教材，大膽合理地運用各種教學(xué)資源創(chuàng)設(shè)各種課堂情境，做到“以境啟發(fā)、以疑引入”，充分激發(fā)學(xué)生的好奇心，調(diào)動學(xué)生的內(nèi)趨力，使學(xué)生想學(xué)、樂學(xué)，能積極主動學(xué)習(xí)科學(xué)概念，轉(zhuǎn)變錯誤概念.

案例1：在學(xué)習(xí)“看不見的光”時［3］，為了解學(xué)生對“看不見的光”存在哪些錯誤認(rèn)識，課堂上，教師先讓學(xué)生觀察激光筆（多色）、電視遙控器、風(fēng)扇式電暖氣、驗鈔筆等工作時所發(fā)出的光，然后提出問題：我們平時能看到哪些顏色的光，舉出哪些物體能發(fā)出紅外線、紫外線，這些物體發(fā)出的光是什么顏色的？有哪些方面的應(yīng)用？紅外線、紫外線是光嗎？將學(xué)生分成多個小組，鼓勵學(xué)生圍繞上述問題展開激烈地討論，然后讓每組學(xué)生代表回答討論結(jié)果及陳述相應(yīng)的理由.在學(xué)生在自由討論期間，教師要積極參與到學(xué)生的交流討論中，認(rèn)真聽取學(xué)生在討論過程中各自所持的觀點與主張，詳細(xì)了解學(xué)生對“不可見光”存在哪些錯誤概念及產(chǎn)生錯誤的原因.例如，看到醫(yī)院的紫外線燈、銀行的驗鈔機、滅蚊燈等發(fā)出藍(lán)紫色的光，遙控器燈、風(fēng)扇式電暖氣、白熾燈等發(fā)出紅光，所以認(rèn)為紫外線是藍(lán)紫的，紅外線是紅色的，它們是可見光；因為平時看到的光是各種顏色的，所以認(rèn)為所有的光是可見的.這些錯誤概念產(chǎn)生原因是學(xué)生看到這些光現(xiàn)象的表象后，沒有對表象進(jìn)一步求證，而是將表象誤認(rèn)為是光現(xiàn)象的本質(zhì)，從而導(dǎo)致了錯誤概念的形成.

3.2 創(chuàng)設(shè)情境 引發(fā)認(rèn)知沖突 轉(zhuǎn)變錯誤概念

錯誤概念與科學(xué)概念之間的沖突是在一定的課堂情境中發(fā)生的，學(xué)生能否體驗到認(rèn)知沖突是促進(jìn)錯誤概念轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵，只有讓學(xué)生體驗到錯誤概念與科學(xué)概念對立時產(chǎn)生的認(rèn)知沖突，才會激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，主動轉(zhuǎn)變錯誤概念建立新概念.教師要加強物理實驗，充分利用圖形、圖片、視頻資料、多媒體課件等手段，為學(xué)生提供豐富的感性材料，通過師生、生生間相互討論，使學(xué)生充分意識到原有認(rèn)識與新概念之間嚴(yán)重對立，然后通過實驗探究、演示實驗、舉特例反例、類比法等方法，引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷知識發(fā)生、發(fā)展的過程，并投入到積極的科學(xué)思維活動中，使知識發(fā)生正向遷移，從而轉(zhuǎn)變錯誤概念.

案例2：通過學(xué)生實驗，轉(zhuǎn)變錯誤概念

為轉(zhuǎn)變學(xué)生對平面鏡成像規(guī)律的錯誤認(rèn)識，教師應(yīng)組織學(xué)生進(jìn)行下面的實驗：先點燃桌面上的蠟燭，觀看鏡子中燭焰的像在何處？前后移動鏡子，觀察鏡中燭焰像的大小有什么變化？燭焰像的大小真的變化了嗎？為什么？將書本擋住燭焰，在鏡中還能看到燭焰的像嗎？用書本放在鏡子正后方，還能看到鏡中燭焰的像嗎？將手指放在燭焰像的位置，手指是否會燒痛呢？實驗過程中，教師要鼓勵學(xué)生自由討論、交換看法，使他們對平面鏡成像所持的前概念更加明朗化，明確意識到自己與其他同學(xué)的想法，通過經(jīng)歷自主實驗過程，使學(xué)生體驗到認(rèn)知沖突，再通過師生總結(jié)、分析實驗結(jié)果，讓學(xué)生真正理解平面鏡成像的實質(zhì)，實現(xiàn)錯誤概念的轉(zhuǎn)變.

案例3：通過演示實驗，轉(zhuǎn)變錯誤概念

為使學(xué)生透徹理解凸透鏡成像的規(guī)律，教師可以通過演示實驗使學(xué)生能清楚看到凸透鏡成像的過程，先安裝好實驗儀器，調(diào)節(jié)燭焰與光屏位置，使?fàn)T焰在光屏上成清晰的像后，將光屏拿開，讓學(xué)生在光屏前后方向觀察，看能否看到燭焰的像；當(dāng)燭焰成倒立放大的實像時，用一塊圓形黑紙擋住凸透鏡的中央部分，觀察像的亮度與形狀；如果擋住凸透鏡的上半部或下半部分，觀察像的亮度與形狀；如果用黑紙將燭焰擋住一半，觀察像的亮度與形狀，如果用黑紙板將燭焰全部擋住，觀察像的亮度與形狀.通過觀察實驗現(xiàn)象與教師對實驗現(xiàn)象的解釋，學(xué)生就會發(fā)現(xiàn)自己原來對凸透鏡成像規(guī)律的認(rèn)識與實驗結(jié)果不一致甚至相反，認(rèn)識沖突就瞬間被激發(fā)，錯誤概念也隨之發(fā)生轉(zhuǎn)變.

案例4：通過舉特例、反例等方法，轉(zhuǎn)變錯誤概念

為消除小孔成像與小孔形狀有關(guān)的錯誤想法，教師可以拿太陽照耀下樹林下形成許多圓形亮斑為例來說明.這些圓亮斑其實是太陽光經(jīng)樹葉間的縫隙（相當(dāng)于形狀各異的小孔）所成的像，太陽是圓的，像（光斑）也是圓的，像與物體的形狀相同，所以物體通過小孔所成的像的形狀與物體的形狀相同，與小孔的形狀無關(guān)；對紅外線的錯誤認(rèn)識，教師可以通過舉反例來說明，如學(xué)生自己、桌椅、墻壁等無時無刻都在發(fā)出紅外線，但我們根本看不到它們發(fā)出的紅外線，更不用說是紅色的.要轉(zhuǎn)變學(xué)生對紫外線是紫色錯誤認(rèn)識，教師直接向?qū)W生解釋，之所以看到紫外線燈和驗鈔機發(fā)出的光是藍(lán)紫色的，是因為它們發(fā)出外線里含有少量可見的紫光和藍(lán)光.

3.3 加強情境練習(xí) 鞏固所學(xué)物理概念

在學(xué)生初步建立新概念后，教師要為學(xué)生創(chuàng)造貼近生活、貼近自然的情境練習(xí)，使學(xué)生有機會在不同的、新穎的情境中應(yīng)用物理概念，同時教師要引導(dǎo)學(xué)生深化和活化概念，對相似和易混淆概念進(jìn)行對比，進(jìn)而建立概念之間的聯(lián)系，以豐富和發(fā)展對概念的意義建構(gòu)，達(dá)到對概念的深刻理解與靈活運用.下面列舉幾道典型的光學(xué)習(xí)題，用以鞏固所學(xué)知識.

（1）下列現(xiàn)象中，不能說明光是沿直線傳播的是

A.小孔成像 B.影子的形成

C.日食和月食 D.岸上楊柳在水中的倒影

（2）一個三角形物體經(jīng)六邊形的小孔成像后，像是

A.六邊形 B.三角形

C.五邊形 D.無法確定

（3）關(guān)于平面鏡成像，下列說法正確的是

A.物體遠(yuǎn)離平面鏡，像也遠(yuǎn)離平面鏡，像變小

B.物體遠(yuǎn)離平面鏡，像也遠(yuǎn)離平面鏡，像的大小不變

C.物體靠近平面鏡，像的位置不變，像的大小不變

D.物體靠近平面鏡，像靠近平面鏡，像變大

（4）在凸透鏡成像規(guī)律的研究中，燭焰在凸透鏡對面的光屏上成清晰的像，這時用白紙板將燭焰擋住一半，則

A.像的亮度變暗了，形狀不變

B.像的亮度變暗了，形狀變?yōu)樵瓉淼囊话?/p>

C.像的亮度不變，形狀變?yōu)樵瓉淼囊话?/p>

D.像的亮度不變，形狀也不變

總之，教師要注重精心策劃課堂教學(xué)，優(yōu)化教學(xué)方式，創(chuàng)設(shè)開放的、相互接納的課堂，使學(xué)生充分展現(xiàn)經(jīng)驗世界中的錯誤概念，在創(chuàng)設(shè)的課堂情境中引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突，讓學(xué)生主動轉(zhuǎn)變光學(xué)錯誤概念，建立科學(xué)光學(xué)概念體系.

1 （法）羅曼·羅蘭著.恩培多克勒·斯賓諾莎的光芒.趙英暉譯.上海：上海人民出版社，2013.185

2 郭玉英.物理新課程教學(xué)案例研究.北京：高等教育出版社，2008.59

3 中華人民共和國教育部.義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)八年級實驗教科書（物理）.北京：人民教育出版社，2006.54～55