促进初中光学错误概念转变的教学策略浅谈

2014-07-14徐晓梅

物理通报 2014年1期

温敏徐晓梅

（云南师范大学物理与电子信息学院云南昆明 650500）

在日常生活与学习中，学生自发建构了一些光学知识经验，如月亮是光源、放大镜只能将物体放大等，其中有些知识经验是与科学概念相冲突的错误概念，但往往能很好地“解释”一些表面现象，符合直观观察，被学生认为是“科学合理”的概念，如果这些错误概念得不到及时纠正，会导致错误的思维，歪曲科学光学概念的物理意义，难以理解科学概念的本质.因此教师要采取合理有效的教学策略帮助学生转变错误概念，建立科学光学概念体系.

1 初中光学中常见的错误概念

表1 初中光学中常见的错误概念

2 光学错误概念产生的原因

错误概念产生的原因是多方面的，只有充分了解了学生头脑中错误概念形成的原因，才能对症下药，顺利转变错误概念.

2.1 学生对光学现象的看法与古代先哲相似

由于有些学生对先哲盲目信从，当古代先哲对光现象的错误看法与自己相似时，错误概念就自然形成了.如学生认为眼睛能看到物体是眼睛发出的光照到了物体上，恩培多克勒［1］等也主张眼睛本身发出某种东西遇到物体所发出的东西就产生了视觉，两种观点很相似，这样“眼睛能发光”错误概念就形成了.

2.2 学生根据光现象的表象来理解光现象

由于学生的知识有限，通常会根据表象去理解日常生活中的光现象，但这些表象能帮助学生“成功”理解所遇到的一些光学现象，就形成看似合乎逻辑的非实质性的观点.如月亮能照亮夜空，月亮就是光源；生活中的光是五颜六色的，所以光是可见的.

2.3 学生的概念生态圈

依据波斯纳（Posner）提出的概念转变模型中概念生态圈理论，在日常的生活与学习中，每个学生形成了自己的经验系统，在经验系统中不仅有具体的概念、实例，也包括一般信念和观念，但其中不乏有些经验与当前科学理论相违背.

2.4 来自正式的课堂教学

由于有些教师的教育观念陈旧，教学不创新，只重视知识的传授，往往把主要精力放在培养学生解题方法、解题能力和应试技巧上，把取得好的考试成绩作为唯一目标，忽视了灵活运用教材创设具体课堂情境，不能为学生间的交流、表达相互的观点和教师了解学生已有的错误概念提供更多的机会，教师不能根据错误概念成因调整教学策略帮助学生转变错误概念，这样错误概念干扰了新概念的学习，影响了学生正确理解新概念的物理意义，导致产生更多的光学错误概念.

2.5 学生错误的类比迁移

类比迁移是用熟悉问题的解决方法去解决相似新问题的一种问题解决策略，研究表明，由于学生对初中生缺乏类比推理的心理能力，且对已学概念理解不够深刻，在利用所学知识解决问题时，往往容易形成错误的类比迁移而产生错误概念.如：用处理水中人像形成的原理来处理水中鱼像.

2.6 课外媒介不规范的言语表达

随着科技的发展，学生可以通过广播、电视、报刊杂志、网络等多种媒介获取大量光学知识，由于物理知识专业性很强，有些媒介对物理知识表达不太规范与科学，而学生具有的相关物理知识少，不能判断媒体上的光学知识是否正确、表达是否规范，导致学生形成了错误的认识，如影、像不分.

3 促进光学错误概念转变的教学策略

由于错误概念具有广泛性、隐蔽性、自发性、反复性、负迁移性等特点，为顺利转变错误概念，教师要营造生生、师生相互讨论交流的课堂，让学生的错误认识能充分地展现出来，要创设不同的课堂情境，激发学生的认知冲突，然后采取行之有效的教学策略，使学生的错误概念得以转变，从而建立科学概念体系.

3.1 营造开放互动的课堂深入了解学生的经验世界

奥苏贝尔有这样一句名言：“影响学习的唯一重要因素，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.”［2］教师要以开放的观念和心态，确立“发展个性、百花齐放”，打破“求同”敢于“求异”的治教方略，为学生营造一个宽松民主、交流互动的课堂环境，让学生积极主动地参与到课堂中相互讨论、表达不同观点.学生在课堂讨论交流过程中所表达出来的原有认识是非常好的课程资源，既能让教师全面客观地了解到学生经验世界中存在哪些错误认识，为实现错误概念转变提供良好的教学契机.学生在交流讨论时，教师要认真倾听学生的看法与主张，要洞察他们想法的由来，不管学生的理解和解释正确与否，教师都要做出积极的回应，对有些看来不合逻辑，甚至是很荒唐可笑的观点，不要讥讽、打击、压制，甚至责骂学生，而要认真深入地分析那些看似荒唐的观点产生的原因；同时教师要根据教学的需要，创新地处理教材，大胆合理地运用各种教学资源创设各种课堂情境，做到“以境启发、以疑引入”，充分激发学生的好奇心，调动学生的内趋力，使学生想学、乐学，能积极主动学习科学概念，转变错误概念.

案例1：在学习“看不见的光”时［3］，为了解学生对“看不见的光”存在哪些错误认识，课堂上，教师先让学生观察激光笔（多色）、电视遥控器、风扇式电暖气、验钞笔等工作时所发出的光，然后提出问题：我们平时能看到哪些颜色的光，举出哪些物体能发出红外线、紫外线，这些物体发出的光是什么颜色的？有哪些方面的应用？红外线、紫外线是光吗？将学生分成多个小组，鼓励学生围绕上述问题展开激烈地讨论，然后让每组学生代表回答讨论结果及陈述相应的理由.在学生在自由讨论期间，教师要积极参与到学生的交流讨论中，认真听取学生在讨论过程中各自所持的观点与主张，详细了解学生对“不可见光”存在哪些错误概念及产生错误的原因.例如，看到医院的紫外线灯、银行的验钞机、灭蚊灯等发出蓝紫色的光，遥控器灯、风扇式电暖气、白炽灯等发出红光，所以认为紫外线是蓝紫的，红外线是红色的，它们是可见光；因为平时看到的光是各种颜色的，所以认为所有的光是可见的.这些错误概念产生原因是学生看到这些光现象的表象后，没有对表象进一步求证，而是将表象误认为是光现象的本质，从而导致了错误概念的形成.

3.2 创设情境引发认知冲突转变错误概念

错误概念与科学概念之间的冲突是在一定的课堂情境中发生的，学生能否体验到认知冲突是促进错误概念转变的关键，只有让学生体验到错误概念与科学概念对立时产生的认知冲突，才会激发学生的学习兴趣，主动转变错误概念建立新概念.教师要加强物理实验，充分利用图形、图片、视频资料、多媒体课件等手段，为学生提供丰富的感性材料，通过师生、生生间相互讨论，使学生充分意识到原有认识与新概念之间严重对立，然后通过实验探究、演示实验、举特例反例、类比法等方法，引导学生经历知识发生、发展的过程，并投入到积极的科学思维活动中，使知识发生正向迁移，从而转变错误概念.

案例2：通过学生实验，转变错误概念

为转变学生对平面镜成像规律的错误认识，教师应组织学生进行下面的实验：先点燃桌面上的蜡烛，观看镜子中烛焰的像在何处？前后移动镜子，观察镜中烛焰像的大小有什么变化？烛焰像的大小真的变化了吗？为什么？将书本挡住烛焰，在镜中还能看到烛焰的像吗？用书本放在镜子正后方，还能看到镜中烛焰的像吗？将手指放在烛焰像的位置，手指是否会烧痛呢？实验过程中，教师要鼓励学生自由讨论、交换看法，使他们对平面镜成像所持的前概念更加明朗化，明确意识到自己与其他同学的想法，通过经历自主实验过程，使学生体验到认知冲突，再通过师生总结、分析实验结果，让学生真正理解平面镜成像的实质，实现错误概念的转变.

案例3：通过演示实验，转变错误概念

为使学生透彻理解凸透镜成像的规律，教师可以通过演示实验使学生能清楚看到凸透镜成像的过程，先安装好实验仪器，调节烛焰与光屏位置，使烛焰在光屏上成清晰的像后，将光屏拿开，让学生在光屏前后方向观察，看能否看到烛焰的像；当烛焰成倒立放大的实像时，用一块圆形黑纸挡住凸透镜的中央部分，观察像的亮度与形状；如果挡住凸透镜的上半部或下半部分，观察像的亮度与形状；如果用黑纸将烛焰挡住一半，观察像的亮度与形状，如果用黑纸板将烛焰全部挡住，观察像的亮度与形状.通过观察实验现象与教师对实验现象的解释，学生就会发现自己原来对凸透镜成像规律的认识与实验结果不一致甚至相反，认识冲突就瞬间被激发，错误概念也随之发生转变.

案例4：通过举特例、反例等方法，转变错误概念

为消除小孔成像与小孔形状有关的错误想法，教师可以拿太阳照耀下树林下形成许多圆形亮斑为例来说明.这些圆亮斑其实是太阳光经树叶间的缝隙（相当于形状各异的小孔）所成的像，太阳是圆的，像（光斑）也是圆的，像与物体的形状相同，所以物体通过小孔所成的像的形状与物体的形状相同，与小孔的形状无关；对红外线的错误认识，教师可以通过举反例来说明，如学生自己、桌椅、墙壁等无时无刻都在发出红外线，但我们根本看不到它们发出的红外线，更不用说是红色的.要转变学生对紫外线是紫色错误认识，教师直接向学生解释，之所以看到紫外线灯和验钞机发出的光是蓝紫色的，是因为它们发出外线里含有少量可见的紫光和蓝光.

3.3 加强情境练习巩固所学物理概念

在学生初步建立新概念后，教师要为学生创造贴近生活、贴近自然的情境练习，使学生有机会在不同的、新颖的情境中应用物理概念，同时教师要引导学生深化和活化概念，对相似和易混淆概念进行对比，进而建立概念之间的联系，以丰富和发展对概念的意义建构，达到对概念的深刻理解与灵活运用.下面列举几道典型的光学习题，用以巩固所学知识.

（1）下列现象中，不能说明光是沿直线传播的是

A.小孔成像 B.影子的形成

C.日食和月食 D.岸上杨柳在水中的倒影

（2）一个三角形物体经六边形的小孔成像后，像是

A.六边形 B.三角形

C.五边形 D.无法确定

（3）关于平面镜成像，下列说法正确的是

A.物体远离平面镜，像也远离平面镜，像变小

B.物体远离平面镜，像也远离平面镜，像的大小不变

C.物体靠近平面镜，像的位置不变，像的大小不变

D.物体靠近平面镜，像靠近平面镜，像变大

（4）在凸透镜成像规律的研究中，烛焰在凸透镜对面的光屏上成清晰的像，这时用白纸板将烛焰挡住一半，则