學生在學習物理課程之前頭腦里并不是一片空白，通過日常生活的各種渠道和自身的實踐，在無形中養成了他們獨特的思維方式。“迷思概念”的轉變就是認知沖突的引發和解決的過程。
“迷思概念”的轉變是新舊知識經驗相互作用的集中體現，是新經驗對已有經驗的影響和改造。在外界的相互作用過程中，學生常常會遇到已有經驗無法解釋的新現象、新觀點，面對新舊經驗的不一致，學生會體驗到一種沖突，為了解決沖突，學生可能對原來的觀念進行調整、改造，使其順應于新情境。“迷思概念”的轉變就是認知沖突的引發和解決的過程。
在初三物理“阿基米德原理”的教學中，按傳統的教學安排是對“阿基米德原理”進行驗證，即證明：浸在液體中的物體受到的浮力大小等于排開液體的重力大小。在以前的教學過程中，學生首先通過視頻觀察潛艇、認識浮力，然后通過“把小氣球按入水中”的小實驗體驗浮力的大小，最后學生觀察演示“把掛在彈簧秤上的石塊浸入盛滿水的水杯”時彈簧秤讀數的變化等實驗，從而提出猜想“浮力大小與排開液體的多少有關”。學生通過分組實驗分別測出浮力大小及排開液體重力大小來證明“阿基米德原理”；然后通過數學表達式的推導得出影響浮力大小的因素是“液體的密度”和“排開液體的體積”與其他因素無關。這樣的教學安排看似順利地完成了教學任務，其實對于學生思維的發展是極其不利的。尤其是在提出猜想的教學環節中，通過演示實驗強迫性地植入了浮力的大小與排開液體的多少有關的知識，而忽視了學生心中存在的疑惑，從而導致學生在分析浮力問題時受“迷思概念”的影響而出現錯誤判斷。
為了能充分了解學生心中的“迷思概念”，從而把“迷思概念”轉化為“科學概念”，我對“阿基米德原理”這一內容的教學過程進行了改變。
在學生認識并體驗了浮力之后，并不直接引導學生猜想“浮力與排開液體的多少是否有關”，而是拋出問題“浮力的大小與哪些因素有關？”直接引出學生心中的疑問。此時，課堂中的學生討論非常熱烈，紛紛提出自己的觀點。關于物體的有：物體質量、物體體積、物體密度、物體浸入液體的體積；關于液體的有：液體密度、在液體中的深度。在這六種猜想中其實只有“液體密度和浸入液體的體積”對浮力大小有影響，可見關于浮力的影響因素學生心中存在很多“迷思概念”。如何才能消除學生心中的疑惑，有效地把“迷思概念”轉化為“科學概念”并加以鞏固？在教學過程中組織學生討論交流，不失為轉變學生“迷思概念”的好策略之一。因為學生如果只聽教師講解，則只是被動地吸收知識，缺少自己對知識結構的主動建構。組織學生討論、合作交流、互相辨析，不僅調動了學生的思維積極性，還能夠使不同觀念相互交鋒，使學生的頭腦經歷一場“激辯”，重新構建認知結構。
在以上猜想中，學生對于物體體積、液體中的深度是否會影響浮力大小產生的爭議最大，有三種典型的觀點。甲方根據“熱氣球在氣囊充滿空氣體積變大后加熱才能升空”提出“物體的體積越大，浮力就越大”的觀點。乙方根據“掛在彈簧秤上的物體在浸入水中的過程中，彈簧秤示數逐漸變小”，提出“物體浸入液體深度越深，受到的浮力越大”的觀點，同時指出，即使物體體積很大，但浸入液體的深度很淺時受到的浮力不一定大，浮力大小與物體體積無關，反駁了甲方的觀點。丙方根據“掛在彈簧秤上的物體浸沒在水中后，即使增加深度但彈簧秤示數不變”，提出物體受到的浮力與深度無關”的觀點，反駁了乙方的觀點。三種截然不同的觀點其實都是指向“物體浸入液體的體積”這一因素。在教學過程中，教師并不急于點破，而是在演示了“掛在彈簧秤上的物體逐漸浸入水中的過程直至浸沒”后提出了兩個問題，引發學生思考。“深度對浮力的影響分界點在哪里？”“怎么描述深度對浮力的影響更為合理？”學生通過思考，恍然大悟，原來深度對浮力的影響應該一分為二：物體浸沒之前，深度越深受到的浮力越大；浸沒后浮力與深度無關。就在學生以為找到了影響浮力的因素時，教師提出第三個問題“深度的變化究竟改變了什么物理量，導致浮力發生了改變？”再次使學生陷入沉思。分組討論后，有同學發現，深度對浮力的影響之所以一分為二的原因就在于“物體浸入液體的體積”影響浮力大小的因素既不是“物體體積”也不是“深度”，而是“物體浸入液體的體積大小”。當然，根據“阿基米德原理”的描述，影響浮力大小的因素應該是“液體密度”和“排開液體的體積”。在此，利用初二所學“排水法”測量物體體積的原理，把“物體浸入液體的體積”轉化為“排開液體的體積”。最后，學生終于明白原來物體受到的浮力是與排開的液體有關，通過測量最終驗證了“阿基米德原理”。
整個教學過程中，雖然花了大量的時間在辨析浮力的影響因素，但是這是非常值得的。通過辨析，學生既破除了心中“迷思概念”的禁錮，建立了“科學概念”，又經歷了阿基米德得出“浮力大小等于排開液體重力”這一觀點的探究過程，把建立起來的“科學概念”全面、深刻、牢固地印在頭腦中。
湯華
上海市三門中學
