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浅谈物理错误概念的有效转变

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  【中图分类号】O4-4;G652 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2019)20-0255-01
  物理学是由为数不多的基本概念、规律和原理构成的完整体系,物理概念构成物理学大厦的基石。在进行正规的物理学习之前,学生的头脑并非一片空白,他们对于周围世界已形成了大量的看法和观点,其中不少看法和观点是与科学理论不一致甚至是完全冲突的,这就是错误概念。怎样才能使学生头脑中的错误概念转变为科学概念,成为摆在我们面前的一个重要而又艰巨的教学任务。
  一、概念教学的基本观点
  概念教学是学生在教师的指导下,利用情境、协作、会话等学习环境要素,最终实现对概念的意义建构的过程。学习概念不是教师向学生传递知识的过程,而是学生根据自己先前的认知结构主动地、有选择地知觉外在信息,建构自己理解的过程。
  二、概念转变理论
  概念转变理论认为科学学习是儿童关于自然现象的原有概念的发展或转变过程,而不是新信息的点滴累积过程。概念转变理论具有以下几个特征:
  1.科学概念的建构
  在知识建构过程中,要想建立某一领域的科学模型,就必须建立起这一领域的一系列概念及其相互联系。科学概念是为了理解经验而形成的个体建构。在教学过程中,可以通过头脑风暴和反应,最大限度地鼓励学生自己提出更可行的概念,然后,通过有学生的讨论和实验,肯定其中的一些观点,否定另一些观点,引导学生得出科学的概念。
  2.承认学生的观点
  概念轉变理论,强调学生原有认识和理解方式的重要性。它认为学生的原有认识影响着他们对教师或教材所呈现信息的理解,学生在学习过程中遇到的许多困难都来自于学生对所学现象、所教概念和规律的原有认识。奥苏贝尔说过:“影响学习的唯一最重要因素,就是学习者已经知道了什么,要探明这一点并应据此进行教学。”
  3.强调冲突的作用
  在教学中,有意识地利用冲突可以使这些矛盾明确化,这些冲突存在于科学理论和学生的观点之间,存在于学生现存的两种观点之间,存在于学生持有的解释模型和不能被这种模型解释的事件之间,存在于学生的观点和其他同学的观点之间。
  三、错误概念的基本特征
  大量的调查研究表明,存在于学生头脑中的这些错误概念具有广泛性、隐蔽性及相对稳定性。其主要特征有:
  1.它难以改变。在经过科学教育之后,那些错误概念在特定的情景中依然会“存活”,影响着学生的思维。研究表明,这些错误概念往往不单是由于理解的偏差或遗忘而造成的错误,它常常是与学生的日常直觉经验相联系,植根于一个与科学理论不相容的概念体系,它会对科学物理概念的学习产生极大的干扰作用。
  2.它不仅不易被教师所察觉,就连学生本人也不能自觉地意识到。在复述概念以及解决较明显的或单线索问题时,学生往往会运用教师传授的书面知识作答,但在解释比较复杂的物理现象或实际的新情境中,常常就会不自觉地使用他们的错误概念。
  3.它所涉及的范围相当广泛。这些错误概念广泛存在于各个层次的学生中,优等生也常常有些错误概念。学生不仅对那些看得见、摸得着、日常生活中经常接触的事物有较多的错误概念,而且对那些微观的、宏观的和比较抽象的物理知识也存在不少的错误概念。
  四、物理错误概念转变的基本步骤
  1.诊断错误概念。
  在建立物理概念时,教师首先必须认识并设法了解学生头脑中存在的错误认知。诊断错误概念通常采用的方法有问卷测试、个人访谈及制作概念图等。创设情境,引导学生说出自己的错误概念,此环节的目的是要利用生动直观的情境有效地激发联想,帮助学生唤醒长期记忆中有关的知识、经验和表象,从而使学生隐蔽的错误概念得以激活并明朗化,同时也引发学生的学习动机。教师应注意开放性题目的回答更容易暴露学生的错误概念。
  2.采用适当教学策略,引发认知冲突要实现概念的转变。
  研究表明传统的物理教学对于改变学生头脑中的这些错误概念的作用是微乎其微的。不少教师三言两语地指出学生理解中的错误所在,而把主要精力放在“讲清楚”正确的概念上,以为这样错误概念就会烟消云散,但事实往往与这些教师的主观愿望大相径庭。
  关键是设法给学生一个巨大的“震颤”,以动摇其顽固信念的基础。因此必须使学生切实感受到自己已有的知识经验与科学概念之间的对立与矛盾,从而产生认知冲突,同时也更进一步激起学生的学习动机。
  3.建构新的理解。
  此环节是概念转变教学的核心部分。有的教师急于求成,形成结论的过程完全由教师自己包办代替。这样做的结果是学生的认识往往还停留在感性阶段,或者感性的材料和理性的结论在他们的头脑中,还处于“分离”状态,没有真正实现知识的自主建构。
  在物理教学中,可通过下述紧密相连的三个部分,使学生加深对新概念的认识和理解。首先,澄清学生头脑中错误概念的不合理性,给出合理的科学概念,并对两者进行比较,使学生看到科学概念的合理性。其次,引导学生发现问题后,教师采用适当的教学策略,排除次要因素,抓住主要因素,找出所观察到的一系列现象的共性和本质属性,形成概念。最后促进学生进行推论、问问题、解释或总结等建构活动以及鼓励师生、生生之间进行讨论、交流等。
  4.应用新的理解。
  教学过程中,我们可以发现很多学生在作业或考试中,他们使用科学的概念,在日常生活中,则使用原有的认识,或者“巧妙的”将两套体系进行混合。学生建构起对新概念的理解只是停留在对新概念的初步认识,还需要经过解决一些实际问题来加深这种认识。
  在新概念建立之后,教师要为学生创造贴近生活、贴近自然的不同物理情境的变式,使学生有机会在不同的、新颖的情境中应用物理概念。当学生在应用知识解决问题的过程中,体验到新概念的有效性后,才会加深对新概念合理性的认识,才能把新概念稳固地纳入认知结构中。
  总之,为了促成学生的概念转变,除了有科学理论的指引,教师还要让学生感受到教师的真诚关怀,尤其对学习兴趣不高的学生要多给予鼓励,对学生出现的不足或失误要心平气和地对待,唤起学生对物理概念学习的兴趣和信心,从而最终促成学生的物理错误概念的转变。
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