《新课程高中物理学习中错误资源的开发和利用》.docx

1、新课程高中物理学习中错误资源的开发和利用新课程高中物理学习中“错误”资源的开发和利用结题报告课题负责人： 徐 祯课题执笔人： 徐 祯课题组成员： 傅雪平 叶招环 楼松年 俞翠华 刘光辉 王维卫 夏鹏飞（金外）金华一中课题组二0 0九年十月主 要 内 容学生错误的有效开发和利用是值得认真研究的一个课题。长期以来，高中物理教学存在着资源开发远离学生实际生活的现象，忽视了对包括学生物理学习错误在内的无形课程资源的开发和利用。本文试图通过对学生物理学习中错误的分析和探讨，为课程资源开拓新的领域。首先分别从建构主义论、现代的耗散结构理论，认识学生学习错误的价值。本课题选定两个班分别作为实验班和对照班，在

2、课题实施前，这两个班平均成绩，课堂表现，作业情况均表现相当。本文提供了以下结论：1.错误资源的概念界定为：为高中学生学习物理过程中对物理概念、物理规律或物理研究方法不正确或片面的理解而造成的一些结果。2.介绍了错误资源的收集方法：通过课堂观察学生表现收集错误；通过作业批改收集错误；通过与学生的直接交谈收集错误。3.学生物理学习中错误产生的根源主要包括两方面，即学生的认知结构造成的障碍，学生的不恰当的思维方式造成的障碍。4.充分利用错误资源从教和学两方面展开。对教师而言，学生中出现的错误是一种宝贵的教学资源，对学生而言，自身或同学犯的错误是一种宝贵的学习资源，研究过程中自然形成一套有效教学策略：

3、宽容错误、重视错误，显化错误、利用错误，总结错误、积累错误。5.课题实施后期的问卷调查围绕着六个方面展开，即产生错误几率；易错点；对错误的情感体验；处理错误的态度；对错误的利用；创新意识和批判精神。调查表明，自课题实施以来，实验班学生在对错误的情感体验来说更平和，更少地与“嘲笑、失败、耻辱”等负面体验联系在一起，对待也更宽容，由此对犯错也更富于“冒险精神”，这是创新思维产生的必要条件；对待错误的态度上显得更为理性，由于懂得错误的价值所在，更乐于与同学交流，不再视错误为“敌人”。实验班学生在利用错误方面做得更深入细致，收效也更大，创新意识、批判精神方面的发展更佳。6.对两个班级的定性分析和对两班

4、学习成绩的定量分析也表明，在错误是资源意识引领下的学习，学生的学习主动性、学习兴趣、学习的深度得到较大发展，学习有效性明显，反应在学习成绩跟踪比较上，实验班学生的成绩相对于对照班有明显的进步。7.本课题实施的价值体现在：培养了学生的学习兴趣；激发学生的创造才能；促进学生健康的情感价值观形成；促进了师生的共同发展。反思及创新点：本文希望通过达到变学生物理学习错误为服务于学生和物理教学实践的课程资源的新认识，把以“学科知识”为主的课程资源观念上升到以“人”为本、以“学生”为本的课程资源观念上，充分重视学生的情感和亲身感受，从而实施关心每个学生的“个性化”教学，使物理学习和物理教学更加有效。证明了合

5、理利用错误资源能极大地促进学生的有效学习，促进学生形成批判精神，使学生的情感、态度、价值观得到良好培育。现在教学的重心正从如何教转向如何学，本研究的出发点也是如何帮助学生有效学习，因此前景广阔，但是研究中也遇到不少问题，其中最大的困难在于教师如何探究学生的错误观念，由于受经验以及与学生交往程度的限制，教师在大多数情况下并不清楚学生头脑中存在哪些错误观念，只有等提问或批完作业后才偶有所得，以往在这一方面总处于“守株待兔”的被动局面。若能“主动出击，诱导错误”则将会是另外一种局面，对学生的“先前错误观念”了解会更加深入，目前这一点由于能力、经验所限做得还很不够，是今后我们努力的方向。目录摘要 1一

6、、课题研究的现实背景及意义 2（一）现实背景 2（二）研究意义 2二、理论依据 3（一）建构主义理论 3（二）现代的耗散结构创新理论 4三、研究实践 4（一）选定对象 4（二）变量控制 4（三）实施时间 6（四）概念界定 6（五）错误资源的收集 6（六）错误的根源分析 9（七）错误资源的利用 12（八）测量结果 16（九）课题价值 22四、错误资源利用中值得注意的几个问题 23五、课题展望 23参考文献 25附录 26新课程高中物理学习中“错误”资源的开发和利用结题报告 金华一中 徐 祯 傅雪平 叶招环 楼松年 俞翠华 刘光辉 王维卫 夏鹏飞（金外）摘要：多渠道、多方式地开发新的课程资源，是切

7、合提高教学效益、促进课程改革实施的重要途径，高中学生学习物理过程中产生的一些错误是最贴合教学及学习实际的重要课程资源（以下简称“错误资源），错误资源的开发与利用丰富了课程资源，开发和利用错误资源是教学主体性的体现，促进了教师的专业发展，有利于激发学生的学习兴趣，培养批判精神和创新能力。依据建构主义理论，对错误的鉴别、讨论、拓展与当前的学习联系，就是把当前学习内容所反映的事物尽量与原有的认知结构相联系，学习即为有意义的建构，而不是简单的复制。错误资源从学生中来，到学生中去，学生原有的知识经验是新知识的生长点，教师引导学生分析自己和同伴的错误，进行沟通和讨论，不断对自己的和别人的看法反思和评价，把

8、知识整理归类，使知识结构趋向有序。教师是学生意义建构的引导者、激励者和促进者，并非是简单的知识传递者。从现代的耗散结构理论分析，要使人的思维系统进化、创新，则人的思维系统应是一个耗散结构系统，应该具备开放系统、处于非平衡态、内部各因素发生非线性相互作用，产生涨落导致有序等几个条件。错误资源的开发和利用正使学生的思维系统满足了以上条件。研究中错误资源的概念界定为高中学生学习物理过程中对物理概念、物理规律或物理研究方法不正确或片面的理解而造成的一些结果，这是宝贵的课程资源。学生错误产生的根源主要包括两方面，即学生的认知结构造成的障碍，学生的主观因素造成的障碍。对教师而言，学生中出现的错误是一种宝贵

9、的教学资源，对学生而言，自身或同学犯的错误是一种宝贵的学习资源，研究过程中自然形成一套有效教学策略。研究实践，经历了明确时间、选定对象、变量控制、结果测量等几个环节，证明了合理利用错误资源能极大地促进学生的有效学习，促进学生形成批判精神，使学生的情感、态度、价值观得到良好培育。现在教学的重心正从如何教转向如何学，本研究的出发点也是如何帮助学生有效学习，因此前景广阔，但是研究中也遇到不少问题，其中最大的困难在于教师如何探究学生的错误观念，由于受经验以及与学生交往程度的限制，教师在大多数情况下并不清楚学生头脑中存在哪些错误观念，只有等提问或批完作业后才偶有所得，以往在这一方面总处于“守株待兔”的被

10、动局面。若能“主动出击，诱导错误”则将会是另外一种局面，对学生的“先前错误观念”了解会更加深入，目前这一点由于能力、经验所限做得还很不够，是今后我们努力的方向。一、课题研究的现实背景及意义（一）现实背景新课程培养目标体现时代要求。基础教育课程改革纲要指出：“要使学生具有爱国主义、集体主义精神，热爱社会主义，继承和发扬中华民族的优秀传统和革命传统；具有社会主义民主和法制意识，遵守国家法律和社会公德；逐步形成正确的世界观、人生观、价值观；具有社会责任感，努力为人民服务；具有初步的创新精神、实践能力、科学和人文素养以及环保意识；具有适应终身学习的基础知识、基本技能和方法；具有健壮的体魄和良好的心理素

11、质，养成健康的审美情趣和生活方式，成为有理想、有道德、有文化、有纪律的一代新人。”课程资源是决定课程目标能否达成的重要因素之一。充分利用现有的课程资源，因地制宜，多渠道、多方式地开发新的课程资源，是切合提高教学效益、促进课程改革实施的重要途径。教科书不是唯一的课程资源。（二）研究意义1.课改要求教师具有一定的课程开发能力，但教师在广泛利用校内外资源的同时却忽略了学生错误这一潜在的隐性课程资源，学生错误资源的开发与利用丰富了课程资源，顺应了课程改革的发展趋势，对课堂教学改革具有推动作用；错误资源的提出为教师拓宽了思路，使错误资源不再荒废，进而激发了学生的积极性，提高了课堂教学效益。学生学习实践中

12、生成的错误资源是课程资源的重要组成部分。这种课程资源就存在于教学过程之中，游离于师生之间，而这些正是教育的契机，具有潜在的教育价值和意义。2. 开发和利用错误资源是教学主体性的体现，是实现课堂教学目标（潜在的、隐性的）的必要条件。“因材施教”“见机行事”是实施有效教学、提高教学质量的关键。学生的知识技能、学习过程与方法、情感态度价值观紧密联系、相得益彰。通过对错误资源的研究，有助于教育工作者更为全面、深刻地了解学生的优势和不足，根据学生的特点给予学生有针对性的指导，进而有效地提高教学质量。3.来源于自身或同伴的错误总能立即引起学习兴趣，注意力自然高度集中，研究有利于激发学生的学习兴趣，培养批判

13、精神，加强自主学习，提高探究能力。能促进学生的情感、态度、价值观的良好发育。4.研究有利于教师教育智慧的提升，促进了教师的专业发展。在利用错误资源的过程中需要教师在短时间内对学生的表现作出及时的反应，这对教师的教学机智是极大的挑战，教师在不断的实践与反思中积累着教育的智慧，使教师这一职业的专业性特点逐渐凸现出来，真正实现了教师的专业化。二、理论依据（一）建构主义理论1.知识观建构主义理论认为知识总是和认知者有关，与认知者在特定情境中孜孜不倦的求知过程相联系。在具体问题的解决中，总是要针对具体的问题情境对原有的知识进行再加工和再创造。而学生对知识的真正理解，只能由学生基于自己的经验背景而建构，且

14、具体的情境不同，意义的建构过程及程度也不同，学生理解的深度亦不同。知识不是对现实的纯粹客观的反映，也不是对问题的最终答案，它只不过是人们对客观世界的一种解释和假说，且随着人们认识程度的深入而不断升华和改写。2.学习观建构主义理论认为学习是获取知识的过程，这种过程并不是简单的信息输入、复制和提取，而是学生新旧知识之间或学生与环境之间的反复的、双向的相互作用的意义建构过程。“意义建构”是指弄清事物的性质、规律以及事物之间的内在联系，是学生在原有经验的基础上对知识意义的再理解、再创造的过程，这种过程的完成是别人不能代替的。学习中要把当前学习内容所反映的事物尽量与原有的认知结构相联系，并对这种联系认真

15、的思考，而“联系”与“思考”是意义建构的关键。学习又是一个反复发现错误、并逐渐消除错误的过程。因为错误会引起学生经历冲突或不平衡，可以帮助学生更好地实现顺应，因此错误是有意义学习所必不可少的。3教学观建构主义理论认为教学并不是对知识的传递，而是对知识的处理和转换。教师不能由外向内地给学生装进新知识，而只能把学生原自有的知识经验作为新知识的增长点，引导学生不断地将新知识与原有经验进行比较，当二者发生认知冲突时，学生的学习欲望和有意义学习随即发生。学生学习过程中出现的错误，属于学生原有的知识经验、知识背景，新知识的建立与之密切相关，被动的复制式学习只能获得一些简单知识的学习，复杂知识的学习必须通过

16、学生与知识的相互作用，主动建构。对错误的鉴别、讨论、拓展与当前的学习联系，就是把当前学习内容所反映的事物尽量与原有的认知结构相联系，并对这种联系认真地思考，而“联系”与“思考”是意义建构的关键。错误资源从学生中来，到学生中去，学生原有的知识经验是新知识的生长点，教师引导学生分析自己和同伴的错误，进行沟通和讨论，不断对自己和别人的看法反思和评价，把知识整理归类，使知识结构趋向有序。教师是学生意义建构的引导者、激励者和促进者，并非是简单的知识传递者。（二）现代的耗散结构创新理论耗散结构理论是研究远离平衡态的开放系统从无序到有序的演化规律的一种理论。耗散结构是指处在远离平衡态的复杂系统在外界能量流或

17、物质流的维持下，通过自组织形成的一种新的有序结构。从现代的耗散结构理论分析，要使人的思维系统进化、创新，则人的思维系统应是一个耗散结构系统，要实现这一点，必须使思维系统：为一个开放系统（对教与学的启示：思想开放、教材开放、资源开放、教学过程开放、教学时空开放等）处于非平衡状态（对教与学的启示：要求不满足于传统教学方法与学习方法、具有怀疑态度、批判精神、勇敢质疑和争论等）；内部各因素发生非线性相互作用（对教与学的启示：既注重正面的理解，也重视反面的质疑，培养学生多种思维方法和方式，通过引导学生的多种思维方法和方式发生非线性相互作用来激发求异等创新思维）；产生涨落导致有序（对教与学的启示：注重知识

18、和方法的积累，优化学生的认知结构，引导广泛研究，激发批判性思维、创造性思维）。耗散结构理论揭示了物理学习的科学机制，并提出了思维系统进化、创新的条件。学生发现错误就是对原认知平衡状态的冲击，揭示错误原因就是使学生的思维系统远离原有平衡态，处于非平衡态；结合错误资源的教学情境、学习过程，就是使教学方法、学习方法、时间、空间、资源都处于开放状态；结合错误的修正及相关知识的拓展，渗透多种方法、技能，它们的非线性组合，有利于激发学生的创新思维；通过对错误的讨论、鉴别、深化，使学生构建一个概括、清晰、稳定的认知结构，有利于产生认知涨落导致有序，激发批判性思维、创造性思维。三、研究实践（一）选定对象课题组

19、选定两个班分别作为实验班和对照班，在课题实施前，这两个班平均成绩，课堂表现，作业情况均表现相当。（二）变量控制课题开始实施后，两班的作业量、作业内容，授课时数、个别辅导答疑时间均相同，任课教师与课题实施前也无任何变化，即仍然分别由两位水平相当的教师分别执教各自原来的班级。所不同的是，对照班仍按原来的教学行为、教学习惯实施教学，学生仍按原先的学习习惯学习，学习行为没有本质的变化。实验班教师通过一系列宣传渗透，改变了学生对待错误的观念，学生的学习行为发生了深刻的变化，同时教师的教学行为也做了相应的改变。具体对比见下表。实验班对照班教学内容高二学年，高三上学期浙江省教学指导意见规定的教学内容高二学年

20、，高三上学期浙江省教学指导意见规定的教学内容作业内容高二学年，高三上学期教学内容对应的校本作业高二学年，高三上学期教学内容对应的校本作业作业量180（总）180（总）批改次数180（总）180（总）授课时数210（总）210（总）答疑时间120（总）120（总）任课教师教学骨干教学骨干思想观念有比较强烈的错误是宝贵资源的观念，对待错误是经常性关注，深层次关注教师和学生均无并无明确的错误是资源的观念，对待错误也是传统惯常的偶有关注，浅层关注授课方式教师非常注重挖掘错误观念并展示，引导学生积极讨论错误，激发学习的自主性教师非常注重知识的正面讲解，但几乎不在课堂上展示错误，给予学生讨论错误的时间相当

21、的少批改方式除了批出对错，同时分析学生出错原因，并加以记录分析只是批出对错，偶尔关注学生出错原因，几乎没有分析记录个别辅导答疑重点在于探究学生头脑中的错误观念，总是尽可能给学生机会表达他们的观点，将他们的“错误观念”拉出来，然后帮助他们用新观念替代答疑时特别强调正面解答，讲解仔细耐心，但几乎不关注头脑中的错误观念，若有涉及，基本属于被动无意，并无强烈视错误为资源的观念，因而并无主动关注学生头脑中的错误观念具体要求要求实验班学生有错必究，不放过任何一个疑点，对错题务必找到错因，不因找到正确答案而放弃对问题的全面认识要求学生及时订正作业，掌握正确的解答，但无特别强调探究错因（三）实施时间课题实施时

22、间由2007年9月开始，至2009年1月为止。（四）概念界定错误资源主要是指来源于高中学生在学习物理知识的过程中对物理概念、物理规律或物理研究方法不正确或片面的理解而造成的一些结果。表现形式包括学生的书面作业或课堂行为中出现的不正确、不严谨、不规范的问题。这些出现的问题，经过细致的剖析、提炼的过程，可以成为教师难得的教学资源和学生宝贵的学习资源。“错误”资源具有动态性、多样性、针对性、直接性、重复性等特点。来源于学生的错误资源，可分为两类，由于不理解物理概念的确切含义，会导致一些不同而相似的概念混淆而引发错误，称为概念性“错误”资源。由于规律理解有偏差，主要表现为相似规律的混淆或对规律的片面理

23、解，或不分题目具体情景、选用不恰当的规律，或对规律的适用条件和应用范围把握不当，或将有条件的结论，进行无条件的推广而引发的错误称作规律性“错误”资源。学生的课堂表现或作业中所提供的信息，是宝贵的课程资源，我们应该允许它合法地进入课程，特别是进入教学过程，否则，学生就被排斥在课程与教学之外了，他们如何能够成为学习的主人？如何能够感受到学习的意义?同样的道理，如果老师自己的经验、理解、智慧、困惑、问题等不能合法地进入教学过程，他们自身也就被排斥在课程和教学之外了，他们就只能是一个传声筒。这样，教学过程就演变成为一个纯粹的客观学习过程，这个过程除了与考试有关外，与他们的生活、与他们的人生无关。教师的

24、教学工作似乎成了一个纯粹的技术活儿，教师专业发展的重心似乎就是教学技巧。所以，一个有意义的教学过程，除了具有学习客观知识的特点之外，还应该成为师生共同建构知识和人生的生活过程。只有当广大师生的生活、经验、智慧、理解、问题、困惑、情感、态度、价值观等因素能够真实地进入课程、进入教学过程的时候，教师和学生才会真实地感受到教学过程是他们的人生过程，是他们生命的有机组成部分，教学才有可能真正地促进学生的健康成长和健全发展，才有可能不断地提高教师的专业发展水平，才有可能普遍地恢复它应有的生机和活力。（五）错误资源的收集1.通过课堂观察学生表现收集错误课堂是教师与全体学生直接交流的主阵地，是学生获得知识的

25、最重要环节，宽松和谐的课堂氛围下，学生们各抒己见，各种或正确或错误的思想在此碰撞，这是一个收集错误的好时机。【例】有些国家的交管部门为了交通安全，特制定了死亡加速度为5000m/s2（g=10m/s2）这数值警示世人。意思是如果如果行车加速度超过此值，将有生命危险。这么大的加速度，一般车辆是达不到的，但是如果发生交通事故时，将会达到这一数值。试判断：两辆摩托车以54km/h的速度相向而撞，碰撞时间为0.0015秒，驾驶员是否有生命危险？ 经过各自独立思考后，课堂上很快形成两种不同意见。观点一：初54km/h换算为15m/s，相对速度为30/s，V的大小为30m/s，利用a=V/t得出a=200

26、00m/s2，大于500g,有危险；观点二：两辆车的末速度为0，可知V的大小为15m/s，利用a=V/t得出a=10000m/s2，大于500g,有危险；部分学生皱眉不语。接着展开讨论。有学生支持观点一，反对观点二：“相撞是两辆车的共同行为，应该用相对速度带入运算”也有学生支持观点二，反对观点一：“如果利用两车之间的相对速度的话，算出来的加速度怎么会是一辆车的？” 经过教师点拨，得出研究运动先要确定研究对象，再选择合适的参考系，选择其中的一辆车为研究对象，以地面为参考系，可知观点二是正确的。2.通过作业批改，收集错误作业批改是教师与学生书面交流的最重要的通道，从卷面可以了解许多信息。同样的错误

27、结果可能由不同的原因和过程引起。与一般批改不同，我们不仅要采集学生出现的错误更要采集出错深层原因，以便找到相应的教学策略，帮助学生有效学习。教师所做的工作具体步骤如下：对各题进行错误率统计，找准问题对错误率较高的题，研究学生的解题过程，记录错因针对错因，深究学生为什么会出错，思考出错的思维背景【例】如图所示，用跟水平方向成角的推力F推重量为G的木块沿天花板向右运动，木块和天花板间的动摩擦因数为，求木块的加速度大小。 作业批改后统计，此题的错误率高达48%。表面原因是，学生想当然认为正压力等于物体的重力，所以f =G，接着得出a=(Fcos-G)/m的错误结果。正确的解答是，画出规范的受力分析图

28、，由竖直方向合力为零可得FN=Fsin-G，因此有：f =(Fsin-G)，a=(cos-sin)F/+g。本题出错的浅层原因是摩擦力求解错误，而摩擦力的求解错误是因为正压力的求解错误引起的，深层原因是正压力等于重力的观念符合生活中的经验，属于前物理观念，再加上初中时接触了大量压力等于重力的物理情境，以至于“压力等于重力”的观念如此深刻，仿佛已经溶进学生的血液，要想不出错是很困难的。另一深层原因为没有形成良好的物理解题习惯，想不到画规范的受力分析图帮助解决问题。同样地，研究学生在学习过程中的错误，学生自己也要采集他们在学习过程中所产生的错误。学生对自身错误资源的收集利用，是最适合自身的学习反思

29、，这时应建立专门的错题集，具体步骤如下：（1）学生自己先收集批改后的练习的解答过程中的错误；（2）进行错误归因；（3）寻求正确解答，要求书写规范，逻辑严密；这种方法可以帮助学生逐步学会自己分析问题、解决问题，学生在分析的过程中已经对问题进行了更深层的思考，可以自己解决一些较简单的问题。3.与个别学生直接交谈，收集错误主要在个别辅导时间段与学生直接交谈。这种途径可以较好地解决第一种方法中的一些不足：（1）在第2种方法中，容易受到习题的限制，大大影响了学生所反应问题的覆盖面，在老师与学生的交谈中可以涉及各种问题，了解学生的各种错误；（2）第2种方法也不能反应学生对问题思考过程中的具体细节，这样会影

30、响教师对学生中存在问题的认识。有些学生不能认识自己的错误，通过交谈老师可以帮助他找到具体的错误所在。在跟学生交谈的过程中还可以给学生一些学习心理上的辅导，达到事半功倍的效果。【例】如图11所示，在光滑水平面上有一质量m1=20kg的小车A，通过不可伸长的轻绳与质量为m2=25kg的拖车B相连，质量为m3=15kg的物体C放在拖车的平板上，与板间摩擦系数为0.2，开始拖车静止，绳未拉紧，当小车以v0=3m/s的速度向右运动时，求 三者以共同速度运动时的速度大小； 物体C在B车上移过的距离。学生的解答过程是这样的。 得， 算到这里他说已经算好了，教师以为他是在审题上出了错误，算成了“C相对地面的位

31、移”，于是教师提醒，题意是要求计算“C在B车上移过的距离”。于是他马上觉得自己错了，又重新做了起来，写了利用动能定理得：得， 写到这里他用很惊奇的眼光看着教师说“没错啊？”。到这时教师就明白他是对规律的理解上存在错误，即这两个公式所要求对应的研究对象的力、加速度、速度、位移都应该对应的是同一个参照系。C物体受到的力、速度都是相对地面的，所以得到的位移也应该是相对地面的。通过实时的观察和交流可以得到更为正确的信息，这位同学不是审题出错而是概念性错误。（六）错误的根源分析1.学生的认知结构不清晰或不合理造成的障碍认知心理学家认为：学生学习物理的过程是头脑中原有的知识结构与新知识相互作用的过程。若学生头脑中原有的知识结构不合理或存在具体的错误，新知识与之融合便会出现障碍。正如下面这则故事中的小鱼。有一条鱼，它很想了解陆地上发生的事，却因为只能在水中呼吸而无法实现。它与一个小蝌蚪交上了朋友。在小蝌蚪长成青蛙之后，便跳到陆地上。几周后青蛙回到池塘，向鱼汇报他所看到的。青蛙描述了陆地上的各种东西：鸟、牛、人。鱼根据青蛙说的做出想象，对每一样东西的描述所作的图画表征：每一样东西都带有鱼的形状，只是根据青蛙的描述稍作调整人被想象为用鱼尾巴走路的鱼、鸟是长着翅膀的鱼、奶牛是长着乳房的鱼。”学生学习物理过程中容易出现的学习障碍主要表现在：（1）先入为主，即错误的前物理观念在