概念变化：搭桥策略与交互式演示的有效性

学生在真正学习新的科学概念之前，常常需要对根深蒂固的错误概念进行重组，因为这些错误概念会干扰学习。正如上面（参见第三、四章）所回顾的那样，人们花费很多时间和精力，通过经验和观察来建构物理世界，他们会固守这样一些观点——无论它们与科学概念的冲突有多大——因为这些固守的观点帮助他们解释一些现象，对世界做一些预测（比如，为什么一块岩石比一片叶子下落的更快）。

有一种教学策略叫做“搭桥”，已经成功地帮助学生克服那些顽固的错误概念（Brown，1992；Brown and Clement，！993）。搭桥策略试图在学生的正确观念（称为抛锚概念）和错误观念之间通过一系列类似情景架起一座桥。开始时运用抛锚式直觉，即弹簧上放着一本书，弹簧向上弹出，作用于书，问学生把一本书放在一个长长的类似弹簧的板块的中间，板的两头被固定，书是否受到板块向上力的作用。弯曲的板块看上去似乎起到与弹簧一样的作用，这一事实使很多学生同意弹簧和弯曲的板块都对书有一个向上的作用力。对一个不同意这个观点的学生而言，老师可以通过让学生把手垂直放在一个弹簧的顶端，往下推，再把手放在类似弹簧的板块中间往下推，然后问在这两种情况下，她的手是否感到有一种向上的力阻挡她下推。通过这种对学生信念的动态探索，通过帮助学生想方设法解决相冲突的观点，学生学会了建构前后一致的观点，这种观念则可以运用到更大范围的情景中去。

另一种帮助学生克服顽固错误观念的有效策略是通过互动的课堂演示（Sokoloff and Thornton，1997；Thornton and Sokoloff，1997）。这种方法在大学的物理入门课的大班教学中使用效果很好。开始时老师先对演示做一些总体介绍，比如在一条汽轨（air track）上有两辆汽车发生碰撞，一辆是静止的轻型车，一辆是重型的，正向静止的汽车驶去。每一辆车上都装有一个电子“探测器”，能把碰撞时作用于汽车的力通过大屏幕及时显示出来。老师先让邻座的学生讨论所给情景，并记下他们对这两辆车相撞时是否一辆对另一辆的作用力更大或者两辆车的作用力相等。

绝大多数学生错误地预言那辆行驰的重型车对那辆静止的轻型车的作用力更大。这再一次说明，建立在经验基础上的预测看上去似乎很有道理——学生们知道一辆行驶中的马克牌卡车撞向一辆静止的大众牌甲壳虫小轿车，结果肯定是甲克虫车受损更严重，学生把这解释为，马克牌卡车对大众牌小轿车的作用力更大。然而，尽管对大众牌小轿车的损坏更大，牛顿第三定律揭示两个相互作用的物体彼此之间的作用力和反作用力相等。(www.xing528.com)

当学生做出预测并记录下来后，老师进行演示，学生看见屏幕上的探测针记录的力的强度相等但是在碰撞过程中方向却相反。学生们还讨论了其他几种情况：假如两辆车以相同的速度驶向对方情况会是怎样的？假如情况刚好相反，重型车静止不动，而小轿车驶向它情况又会是怎样的呢？学生们先做预测然后看两车相撞时所显示的实际力量。在所有的情况下，学生们看到的都是两车的作用力方向相反，但大小相同。在老师的主持下，学生们进行了讨论，然后，开始根据牛顿第三定律建立起与他们的观察和经验一致的观点。

与提供反馈研究相一致（参见第三章）的另一项研究表明，学生目睹两辆车相撞时所显示的力，能帮助他们克服错误概念。延迟20—30分钟的时间来显示实时发生的事件的图形数据会极大地影响学生对基本概念的学习（Brasell，1987）。

事实证明，不管是搭桥策略还是交互式演示策略都有助于学生永久地克服错误概念。这一发现是教学科学（teaching science）的一大突破，因为很多研究指出学生有时会模仿考试中的正确答案，他们错误地认为这可以根除错误概念的出现。但是，在相隔几周或几个月以后再来考学生时，他们常常还会犯同样的错误（Mestree，1994）。