高中物理迷思概念轉變研究

摘 ?要：為幫助高中學生轉變物理學習中的迷思概念，教師可通過高階反思策略在“引發(fā)認知沖突”與“迷思概念轉變”之間搭建橋梁，探索認知沖突產(chǎn)生后迷思概念轉變成功發(fā)生所需的教學支持。高階反思策略由診斷、聚焦、尋徑、落實四個環(huán)節(jié)組成，它提供了有效的教學原則指導，使教學設計的得出有據(jù)可依，使教學原則的落地有章可循。

關鍵詞：迷思概念;高階反思策略;認知沖突;二階診斷測試;知識創(chuàng)生平臺

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A ? ?文章編號：1003-6148（2020）10-0017-4

1 ? ?問題的提出

新時代普通高中教育的轉型發(fā)展，必然以學校課程改革為落實載體，以中觀層面的學科教學為主渠道。與初中物理教學相比較，高中物理教學更強調(diào)知識的建構過程，注重精準概念的建立。

迷思概念即學生對學習內(nèi)容持有的錯誤的、不科學的觀點和看法。在高中物理學習中，學生廣泛持有迷思概念，必然直接影響教師在幫助學生建構知識、解決問題等學科教學核心環(huán)節(jié)中的教學行為。因此，探索如何在高中物理教學中實現(xiàn)迷思概念轉變，顯得尤為迫切。下文就以“超重、失重”的教學為例，對此加以說明。

2 ? ?迷思概念轉變的障礙

研究表明，對于課堂教學中普遍存在的“灌輸式設計”傾向，迷思概念轉變的障礙主要有三點：

其一，認知沖突不易在個體學習情境中發(fā)生，尤其是對于元認知能力較差的學生。

其二，高中物理學習涉及的物理現(xiàn)象往往比較復雜，學生對其認知大都是零星的、碎片化的。概念轉變過程意味著碎片化認知的修改與整合，而傳統(tǒng)的概念轉變教學策略沒有為這些修改與整合提供必要的認知交互、會話條件。上述兩個話題存在一個共同突破口：設計協(xié)同學習，為學生提供與同伴發(fā)生認知沖突的機會，為不同個體提供碎片化認知修改與整合的機會。

其三，即便引發(fā)了認知沖突，也并不意味著概念轉變成功發(fā)生。學生也有可能會為自己的迷思概念找到其他的適用場景，繼而繼續(xù)忽視精準概念的存在。

3 ? ?破局之道——高階反思策略

高階反思即應用高階思維，通過界定問題、提出假設、開展調(diào)研對需研究的問題全程加以反思、研討。高階反思教學策略對上述問題的破解之道在于：通過教師的高階反思來設置可發(fā)展、可延伸的教學情境以引發(fā)認知沖突，讓學生意識到自己的迷思概念及其不合理之處。教師通過高階反思策略在“引發(fā)認知沖突”與“迷思概念轉變”之間搭建橋梁，探索認知沖突產(chǎn)生后，迷思概念轉變成功發(fā)生所需的教學支持。

筆者認為，教師高階反思內(nèi)容和目標邏輯關系主要有四個環(huán)節(jié)，如圖1所示。

3.1 ? ?診斷

診斷即教師通過高階反思診斷出學生群體迷思概念的內(nèi)容本體和在物理教學中的表征形式。

在“超重、失重”的教學過程中，筆者結合學生對于學習內(nèi)容的常規(guī)認知，設計學習任務，并在授課前、后開展兩類診斷迷思概念的學習任務：

第一類，同伴之間互相撰寫批判性文本并協(xié)同繪制概念圖，可視化學生對學習內(nèi)容的群體認知，從中識別學生持有群體迷思概念的節(jié)點、鏈接或關系（如圖2）。再通過學生的發(fā)聲思維，發(fā)現(xiàn)多數(shù)學生的認知集中在何種情況下會超重或失重并知道重力不變，但多數(shù)學生時間稍長便說不清原因。

第二類，開展二階診斷測試，設計由“什么是重力—為什么初中里我們認為彈簧秤的示數(shù)就是重力的大小”二階段思考題構成的診斷測試，識別學生持有的群體迷思概念及其理由。測試發(fā)現(xiàn)，多數(shù)學生只是知道這兩個結論。這就有力地解釋了以往學生為什么“學了容易忘，學了不會用，學了依然有大量誤解”。

兩類診斷明確指出 “超重、失重”部分的群體迷思概念就是“示重”，其表征形式就是只記結論，不究原因。

3.2 ? ?聚焦

聚焦即在迷思概念轉變過程中，識別出認知沖突已經(jīng)產(chǎn)生，但迷思概念轉變并未成功發(fā)生的群體迷思概念及其認知發(fā)展路徑。

聚焦可借助知識創(chuàng)生平臺中的9種支架（見表1）或自建支架，分別可視化記錄學生及有經(jīng)驗的教師對這些迷思概念的修改與整合路徑。

教學片段1：教師給出任務，如用彈簧秤測鉤碼重力，在任何情況下彈簧秤的示數(shù)都等于物體重力的大小嗎？學生探究并給出自己的觀點。

生：不是。鉤碼靜止時，彈簧秤的示數(shù)才等于物體重力大小——增加結論。

生：不是。如果彈簧秤豎直向上加速，彈簧秤的示數(shù)不等于物體重力大小——增加反對觀點。

生：如果彈簧秤豎直向下加速，彈簧秤的示數(shù)也不等于物體重力大小——增加觀點。

教學片段2：教師手提彈簧秤緩緩上升、緩緩下降、突然上升、突然下降（使用力傳感器），請同學們觀察拉力大小的變化情況——增加證據(jù)。

……

師：引導學生得出，當物體具有向上的加速度時，物體對懸掛物的拉力大于物體的重力。這種現(xiàn)象我們就稱它為超重——給出結論。

與之類比，當物體具有向下的加速度時，物體對懸掛物的拉力小于物體的重力。這種現(xiàn)象我們就稱它為失重——進行類比。

通過對比師生兩類人的表征結果，便可識別出認知沖突確已發(fā)生——彈簧秤的示數(shù)等于物體重力大小是有具體條件的;認知發(fā)展路徑也逐漸明晰，運用牛頓第二定律進行分析推理確有成效，什么是“示重”已呼之欲出;教師只需乘勢將“示重”再明確總結一下，精準概念便水到渠成。

3.3 ? ?尋徑

尋徑即通過訪談學生和教師，首先分析迷思概念轉變的障礙和產(chǎn)生障礙的原因，其次從學科教學設計與實施層面探索克服這些障礙的條件，再次依據(jù)條件擬定教學原則，最后將這些教學原則以有助于學生迷思概念轉變的方式組織起來，識別出開展學科教學活動的理想序列。

教學活動的理想序列見表2，概念轉變障礙及克服條件示例見表3。

3.4 ? ?落實

落實即整合迷思概念轉變條件、原則和序列，設計與實施教學活動。落實分為設計、實施與評估三個環(huán)節(jié)。設計環(huán)節(jié)初步確定設計流程及操作策略;實施環(huán)節(jié)通過知識創(chuàng)生平臺收集學習過程數(shù)據(jù)，進行動態(tài)分析，給予學生高質量的反饋;評估環(huán)節(jié)分析學生的迷思概念修改與整合路徑和對核心概念的認知層級，并針對評估出的問題迭代，改進設計;最終確立教學活動的設計流程、操作策略。落實環(huán)節(jié)務必根據(jù)實際情況因人而異，不可盲目照搬。

4 結 ? ?語

促進迷思概念轉變發(fā)生的學科教學策略，以往研究多以美國心理學家Posner等人提出的四個概念轉變條件為基礎，但Posner等人并未說明在物理教學實踐中如何實現(xiàn)這些條件。可以直接借鑒、演繹的結論匱乏，向來是該領域研究的難點。

“高階反思策略”（如圖3）不是“目標、內(nèi)容、評價、設計與實施”等教學要素呈現(xiàn)次序的簡單重置，它是以迷思概念轉變?yōu)槟康模瑖@概念有效轉變確定和表述目標，設計學習任務，通過設置真實學習任務的表現(xiàn)性評價，尋求目標達成的路徑，確立教學活動的理想序列，幫助學生對物理概念、規(guī)律的價值和意義不斷形成認知，最終完成迷思概念轉變?？傊?，教學設計的得出有理有據(jù)有技術，教學原則的落地可范可鑒可操作。

參考文獻：

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（欄目編輯 ? ?趙保鋼）