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学生进入课堂学习前，已经在日常生活和以往的学习中形成了大量的知识经验即前概念。在这些概念中有的与科学知识相一致，可以是新知识的起点，但更多的与科学理论相违背，而这些概念往往根深蒂固，阻碍着学生对新知识的掌握。因此，怎样有效的转变错误概念是物理教学中要考虑的一个重要环节。
1 错误概念的产生及其影响
所谓错误概念指的是学习者在以往生活与学习中形成的与科学理论相违背的概念。例如：如图1所示，轨道光滑，将小球由A点静止释放，在学习该模型的特点之前，大部分学生凭借直觉都认为小球可以到达与A点等高的B点。可见，错误概念并不是简单的由于理解偏差或遗忘而造成的错误，它们常常与学习者的日常生活经验与直觉联系在一起，对学习者的思维与认知过程有较大的影响。
2 错误概念转化的条件
传统的教学仅关注新知识的讲授，但是新知识并不能自动校正学生原有的错误概念，因此教学后学生在分析具体问题时还是信奉原来的概念。针对以上问题，波斯纳（Posner）在研究了错误概念自身的特点后，提出了错误概念转变的四个条件（如图2所示）。
[TP12GW62。TIF，BP#]
根据波斯纳的理论，要转化错误概念，首先必须对错误概念产生不满，因为只有当学习者发现自己原有的概念已经不起作用时，他们才会愿意去改变这种概念。其次，学习者必须理解新概念，如果不理解则仍会维持原来的错误概念，因此能否理解新概念的真正含义，形成整体理解与深层表征，是学习者接受新概念的前提条件。同时，新概念必须与学习者原来的知识、经验、直觉印象一致，即学习者认为新概念是合理的，才会真正接受。最后学习者还需要看到新概念的价值即有效性，体会到新概念能解决用原来概念难以解决的问题，这意味着学习者以后能将其取代原来的概念。
3 错误概念转化的教学策略
基于波斯纳的概念转变条件，结合高中物理学科的特点，对于物理教学中错误概念的转化可以采用以下的教学策略（如图3所示）
[TP12GW63。TIF，BP#]
（1）创设课堂情境，暴露错误概念
要解决问题，首先要发现问题，因此为了了解学生的真正想法，促进错误概念的转变，教学过程中应当创设开放、互相接纳的课堂气氛，使学生能够大胆表达自己的想法，暴露其错误概念。
教学片断1
师：首先我们来观看一个视频（播放过山车（图4）视频），（拿出实验装置）现有一个实验装置（如图5所示），好比是过山车的轨道，小球相当于过山车，现将小球从A处释放，大家猜测一下小球能否到达与A点等高的B处？
[TP12GW64。TIF，BP#]
生：能。
师：能否说明一下理由？
生：小球在下滑的过程中机械能守恒，当小球达到最高点时动能为零，因此可以达到相同的高度。
点评 过山车是学生感兴趣的内容，课堂结合过山车的视频及实验模型，有利于吸引学生对于问题的注意力，学生对感兴趣的问题自然会踊跃地表达自己的观点，这为问题的展开做了很好的铺垫。
（2）呈现事实结果，引发认知冲突
要让学生产生对错误概念的不满就必需引发其认知冲突，让学生意识到与原有概念相对立的事实或观点，这是转变学生错误概念的最基本的条件。
教学片断2
师：现在我请刚才猜测结果的同学上来演示一下这个实验，检验一下实验结果是否与预测的相同。
学生进行演示实验，结果发现小球没到达最高点就掉下来了，学生们的反应都比较惊讶。
点评 让学生自己来进行实验，更利于引起学生的认知冲突，激发学生深入探索问题的欲望，为错误概念的转变奠定了基础。
（3）分析错误原因，找到错误根源
通过与学生分析其错误原因，找到其错误概念的根源，才能让学生了解其原有概念的不正确之处，学生也就能较为主动的去学习新的概念，为转变错误概念做了准备。
教学片断3
师：刚才实验的结果与大家所猜测的不同，这是什么原因呢？
生：是不是因为有摩擦力的原因。
师：摩擦力的因素肯定有，但由于该装置的摩擦力很小，而实验现象中小球很早就脱离轨道了，说明摩擦力不是主要的原因。
[TP12GW65。TIF，Y#]
师：首先大家的机械能守恒思想肯定正确的，但这里为什么得到的结论不正确？我们先来回忆一下以前遇到过的一个问题（如图6所示）：斜面与平面均光滑，忽略能量的损失，从左侧斜面A处静止释放的小球能否到达右侧等高处B？
生：能。
师：正确，但我们同样是利用机械能守恒，为什么这里又是正确的？看来问题不是出在机械能守恒这个定律上，大家来思考一下这两个模型的不同之处。
生：在第一个模型中是小球是圆周运动而第二个模型中小球是直线运动。
师：非常好，我们发现两个模型所描述的运动属性是不同的。
评价 通过有层次问题的铺设与展开，同时结合新旧模型之间的比较，使学生逐步体会到原来概念的错误之处，找到错误的根源。
（4）抓住问题本质，理解新的概念
在找到错误根源之后，对新的概念进行详细的分析，抓住问题的本质，帮助学生对新概念的理解。
教学片断4
师：既然我们找到了两个模型中运动属性的不同之处，那么我们来回忆一下做圆周运动的物体在最高点的受力情况应满足什么条件？
生：合力提供做圆周运动所需的向心力，即F合=m[SX（]v2[]R[SX）]。
师：很好，那么请大家思考在我们刚才的圆轨道模型中，小球在最高点的最小速度可以是零吗？
生：不行，因为在最高点小球合力的最小值为mg，因此最小速度为[KF（]gR[KF）]。 [TP12GW66。TIF，Y#]
师：正确，在圆轨道模型中，小球要通过轨道最高点的速度至少是[KF（]gR[KF）]（如图7所示），现在我们能否利用这个结论来解释一下为什么刚才的实验中，小球还没运动到轨道的最高点就下落了呢？
生：在直线运动中，由于小球在最高点的速度为零，因此利用机械能守恒定律，小球能到达最高点，但在圆轨道上，如果小球能到达最高点，那么根据机械能守恒，小球在最高点的速度为应为零，但由于该模型小球到达最高点的速度至少为[KF（]gR[KF）]，因此小球到不了最高点。
师：非常好，我们发现小球到不了最高点并不是机械能守恒定律失效了而是由于小球的运动特点造成的。
评价 教师通过问题的引导，帮助学生总结出圆轨道模型中小球在最高点的受力情况及速度的最小值，并以此出发对两个模型进行辨析，达到让学生真正理解新概念的目的。
（5）根据新的概念，实践原有问题
教学片断5
师：现在要使小球可以到达圆轨道的最高点，请同学们计算一下小球的释放点在哪？
生：根据机械能守恒及小球最高点的速度可得
[JZ]mgh=[SX（]1[]2[SX）]mgR，
故释放点在第一次释放点的上方[SX（]1[]2[SX）]R。
师：请你上来做一下实验，从你确定的释放点释放，观察结果。
生：实验结果表明小球能到达最高点。
评价 将学生学习的新概念应用于原来的模型，再结合亲自实验的验证，能使学生对新概念有更好的认识，体会其正确性，从而真正接受新的概念。
（6）运用新的概念，解决新的问题
教学片断6
[TP12GW67。TIF，Y#]
师：如果我将刚才的轨道模型改为一根管子（如图8所示），试问小球从A处释放，如忽略摩擦力，小球能否到达与A点等高的B处？
生：可以到达，因为小球在该模型的最高点合力的最小值可以为零，根据合力等于向心力的关系，故最小速度为零。
师：非常正确，大家已经能根据具体模型的特点来分析物体的运动特征了。
评价 通过对模型的拓展，考查学生对新概念的迁移能力，使学生真正掌握了新的概念，最终达到了转变原有错误概念的目的。
4 总结
学生前概念中的错误概念，由于其产生原因的复杂性，因此要改变它并不容易，但我们可以通过创设特定的情境，采用适当的教学方法与策略，使学生在认识到原有概念的错误后能接受新的概念，最终达到转化错误概念的目的，同时也使我们的教学更加生动有效。
1 错误概念的产生及其影响
所谓错误概念指的是学习者在以往生活与学习中形成的与科学理论相违背的概念。例如：如图1所示，轨道光滑，将小球由A点静止释放，在学习该模型的特点之前，大部分学生凭借直觉都认为小球可以到达与A点等高的B点。可见，错误概念并不是简单的由于理解偏差或遗忘而造成的错误，它们常常与学习者的日常生活经验与直觉联系在一起，对学习者的思维与认知过程有较大的影响。
2 错误概念转化的条件
传统的教学仅关注新知识的讲授，但是新知识并不能自动校正学生原有的错误概念，因此教学后学生在分析具体问题时还是信奉原来的概念。针对以上问题，波斯纳（Posner）在研究了错误概念自身的特点后，提出了错误概念转变的四个条件（如图2所示）。
[TP12GW62。TIF，BP#]
根据波斯纳的理论，要转化错误概念，首先必须对错误概念产生不满，因为只有当学习者发现自己原有的概念已经不起作用时，他们才会愿意去改变这种概念。其次，学习者必须理解新概念，如果不理解则仍会维持原来的错误概念，因此能否理解新概念的真正含义，形成整体理解与深层表征，是学习者接受新概念的前提条件。同时，新概念必须与学习者原来的知识、经验、直觉印象一致，即学习者认为新概念是合理的，才会真正接受。最后学习者还需要看到新概念的价值即有效性，体会到新概念能解决用原来概念难以解决的问题，这意味着学习者以后能将其取代原来的概念。
3 错误概念转化的教学策略
基于波斯纳的概念转变条件，结合高中物理学科的特点，对于物理教学中错误概念的转化可以采用以下的教学策略（如图3所示）
[TP12GW63。TIF，BP#]
（1）创设课堂情境，暴露错误概念
要解决问题，首先要发现问题，因此为了了解学生的真正想法，促进错误概念的转变，教学过程中应当创设开放、互相接纳的课堂气氛，使学生能够大胆表达自己的想法，暴露其错误概念。
教学片断1
师：首先我们来观看一个视频（播放过山车（图4）视频），（拿出实验装置）现有一个实验装置（如图5所示），好比是过山车的轨道，小球相当于过山车，现将小球从A处释放，大家猜测一下小球能否到达与A点等高的B处？
[TP12GW64。TIF，BP#]
生：能。
师：能否说明一下理由？
生：小球在下滑的过程中机械能守恒，当小球达到最高点时动能为零，因此可以达到相同的高度。
点评 过山车是学生感兴趣的内容，课堂结合过山车的视频及实验模型，有利于吸引学生对于问题的注意力，学生对感兴趣的问题自然会踊跃地表达自己的观点，这为问题的展开做了很好的铺垫。
（2）呈现事实结果，引发认知冲突
要让学生产生对错误概念的不满就必需引发其认知冲突，让学生意识到与原有概念相对立的事实或观点，这是转变学生错误概念的最基本的条件。
教学片断2
师：现在我请刚才猜测结果的同学上来演示一下这个实验，检验一下实验结果是否与预测的相同。
学生进行演示实验，结果发现小球没到达最高点就掉下来了，学生们的反应都比较惊讶。
点评 让学生自己来进行实验，更利于引起学生的认知冲突，激发学生深入探索问题的欲望，为错误概念的转变奠定了基础。
（3）分析错误原因，找到错误根源
通过与学生分析其错误原因，找到其错误概念的根源，才能让学生了解其原有概念的不正确之处，学生也就能较为主动的去学习新的概念，为转变错误概念做了准备。
教学片断3
师：刚才实验的结果与大家所猜测的不同，这是什么原因呢？
生：是不是因为有摩擦力的原因。
师：摩擦力的因素肯定有，但由于该装置的摩擦力很小，而实验现象中小球很早就脱离轨道了，说明摩擦力不是主要的原因。
[TP12GW65。TIF，Y#]
师：首先大家的机械能守恒思想肯定正确的，但这里为什么得到的结论不正确？我们先来回忆一下以前遇到过的一个问题（如图6所示）：斜面与平面均光滑，忽略能量的损失，从左侧斜面A处静止释放的小球能否到达右侧等高处B？
生：能。
师：正确，但我们同样是利用机械能守恒，为什么这里又是正确的？看来问题不是出在机械能守恒这个定律上，大家来思考一下这两个模型的不同之处。
生：在第一个模型中是小球是圆周运动而第二个模型中小球是直线运动。
师：非常好，我们发现两个模型所描述的运动属性是不同的。
评价 通过有层次问题的铺设与展开，同时结合新旧模型之间的比较，使学生逐步体会到原来概念的错误之处，找到错误的根源。
（4）抓住问题本质，理解新的概念
在找到错误根源之后，对新的概念进行详细的分析，抓住问题的本质，帮助学生对新概念的理解。
教学片断4
师：既然我们找到了两个模型中运动属性的不同之处，那么我们来回忆一下做圆周运动的物体在最高点的受力情况应满足什么条件？
生：合力提供做圆周运动所需的向心力，即F合=m[SX（]v2[]R[SX）]。
师：很好，那么请大家思考在我们刚才的圆轨道模型中，小球在最高点的最小速度可以是零吗？
生：不行，因为在最高点小球合力的最小值为mg，因此最小速度为[KF（]gR[KF）]。 [TP12GW66。TIF，Y#]
师：正确，在圆轨道模型中，小球要通过轨道最高点的速度至少是[KF（]gR[KF）]（如图7所示），现在我们能否利用这个结论来解释一下为什么刚才的实验中，小球还没运动到轨道的最高点就下落了呢？
生：在直线运动中，由于小球在最高点的速度为零，因此利用机械能守恒定律，小球能到达最高点，但在圆轨道上，如果小球能到达最高点，那么根据机械能守恒，小球在最高点的速度为应为零，但由于该模型小球到达最高点的速度至少为[KF（]gR[KF）]，因此小球到不了最高点。
师：非常好，我们发现小球到不了最高点并不是机械能守恒定律失效了而是由于小球的运动特点造成的。
评价 教师通过问题的引导，帮助学生总结出圆轨道模型中小球在最高点的受力情况及速度的最小值，并以此出发对两个模型进行辨析，达到让学生真正理解新概念的目的。
（5）根据新的概念，实践原有问题
教学片断5
师：现在要使小球可以到达圆轨道的最高点，请同学们计算一下小球的释放点在哪？
生：根据机械能守恒及小球最高点的速度可得
[JZ]mgh=[SX（]1[]2[SX）]mgR，
故释放点在第一次释放点的上方[SX（]1[]2[SX）]R。
师：请你上来做一下实验，从你确定的释放点释放，观察结果。
生：实验结果表明小球能到达最高点。
评价 将学生学习的新概念应用于原来的模型，再结合亲自实验的验证，能使学生对新概念有更好的认识，体会其正确性，从而真正接受新的概念。
（6）运用新的概念，解决新的问题
教学片断6
[TP12GW67。TIF，Y#]
师：如果我将刚才的轨道模型改为一根管子（如图8所示），试问小球从A处释放，如忽略摩擦力，小球能否到达与A点等高的B处？
生：可以到达，因为小球在该模型的最高点合力的最小值可以为零，根据合力等于向心力的关系，故最小速度为零。
师：非常正确，大家已经能根据具体模型的特点来分析物体的运动特征了。
评价 通过对模型的拓展，考查学生对新概念的迁移能力，使学生真正掌握了新的概念，最终达到了转变原有错误概念的目的。
4 总结
学生前概念中的错误概念，由于其产生原因的复杂性，因此要改变它并不容易，但我们可以通过创设特定的情境，采用适当的教学方法与策略，使学生在认识到原有概念的错误后能接受新的概念，最终达到转化错误概念的目的，同时也使我们的教学更加生动有效。