關(guān)廣鵬 侯躍平

摘 要：當(dāng)代認(rèn)知建構(gòu)主義認(rèn)為，學(xué)習(xí)是學(xué)習(xí)者通過原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)與從環(huán)境中接受的感覺信息間的相互作用主動建構(gòu)信息意義的過程。在科學(xué)教學(xué)中，學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)中的錯誤概念不但會妨礙對新知識的理解和認(rèn)識，而且會導(dǎo)致產(chǎn)生新的錯誤概念。根據(jù)建構(gòu)主義的觀點(diǎn)，學(xué)生的錯誤概念不可能通過傳統(tǒng)的知識傳授的方法由科學(xué)概念代替學(xué)生的錯誤概念，而必須依靠學(xué)生自己通過概念轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)由錯誤概念向科學(xué)概念的轉(zhuǎn)變。因此，加強(qiáng)對學(xué)生的前概念尤其是錯誤概念向科學(xué)概念的轉(zhuǎn)變的研究就成為科學(xué)教學(xué)一項(xiàng)新的、重要的任務(wù)，同時也是當(dāng)前科學(xué)教學(xué)改革的一個新的視域。

關(guān)鍵詞：教學(xué)改革；前概念；科學(xué)概念；概念轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-010X（2011）01-0048-04

一、概念轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)理論：一種改進(jìn)學(xué)習(xí)的新觀點(diǎn)

在建構(gòu)主義理論基礎(chǔ)上發(fā)展起來的概念轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)（conceptualchangelearning）理論，認(rèn)為科學(xué)學(xué)習(xí)就是學(xué)生原有概念的改變、發(fā)展和重新建構(gòu)的過程，是學(xué)習(xí)者的前概念向科學(xué)概念的轉(zhuǎn)變過程。教學(xué)中，有些學(xué)生雖然正確解答了測驗(yàn)題目，但一旦用深層提問去考察其知識的真實(shí)性時，就常常暴露出與原來正確解答不相一致的錯誤概念。這種現(xiàn)象說明，學(xué)習(xí)并未真正發(fā)生，教學(xué)是不成功的?？偨Y(jié)西方學(xué)者的有關(guān)研究，概念轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)理論主要有以下五種基本思想。

（一）學(xué)習(xí)是轉(zhuǎn)變概念。

概念轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)觀認(rèn)為，學(xué)習(xí)是個體探究、理解、感受客觀事物及其概念形成過程中的質(zhì)的轉(zhuǎn)變，而不僅僅是個體擁有的知識總量的變化。教學(xué)的主要任務(wù)是幫助學(xué)生像科學(xué)家那樣去理解各種事物，轉(zhuǎn)變或加深對周圍世界的認(rèn)識，讓學(xué)生獲得探究具體學(xué)科領(lǐng)域的學(xué)習(xí)方法。

（二）學(xué)習(xí)是內(nèi)容和過程的統(tǒng)一。

概念轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)觀認(rèn)為，學(xué)習(xí)過程（如何學(xué)）和學(xué)習(xí)內(nèi)容（學(xué)什么）是統(tǒng)一的整體，我們不能離開具體學(xué)科內(nèi)容或教學(xué)背景去談所謂的“完善”的、“基本學(xué)習(xí)過程”或傳授所謂改進(jìn)學(xué)習(xí)的各種方法，也不能離開傳授的教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生學(xué)習(xí)的具體方法去比較教學(xué)方法的一般差異和學(xué)習(xí)技能的普遍意義。

（三）教師必須了解學(xué)生的學(xué)習(xí)現(xiàn)狀、典型的學(xué)習(xí)過程和策略，并據(jù)此改進(jìn)自己的教學(xué)。

學(xué)習(xí)是學(xué)生改變自己概念的過程，教學(xué)就是發(fā)現(xiàn)學(xué)生已有的概念并幫助學(xué)生的概念得到發(fā)展。為此，教師必須充分了解學(xué)生相關(guān)學(xué)科知識的現(xiàn)有概念、概念模式和學(xué)生對教育背景的知覺情況，充分運(yùn)用學(xué)生的原有概念創(chuàng)設(shè)教學(xué)的矛盾沖突。要轉(zhuǎn)變學(xué)生的概念，僅僅告訴學(xué)生“正確”的概念是沒有用的，應(yīng)使學(xué)生在一個激勵性的情景中去解決他們對學(xué)科內(nèi)容的現(xiàn)有概念、思維方式與新的教師期望的概念、思維方式間的矛盾沖突，因?yàn)楦拍钷D(zhuǎn)變需要學(xué)生對新舊觀念的積極綜合和相互作用。了解學(xué)生的概念模式不但要了解學(xué)生掌握的學(xué)科知識（概念的“內(nèi)容結(jié)構(gòu)”），而且也要了解學(xué)生掌握的該學(xué)科特有的研究問題的方法論知識（概念的“句法結(jié)構(gòu)”），并設(shè)計(jì)各種方法引發(fā)正確概念的產(chǎn)生。

（四）教師必須了解學(xué)生對問題的態(tài)度和看法。

概念轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)觀認(rèn)為，學(xué)生的學(xué)習(xí)行為和思想與學(xué)習(xí)背景及其對這個背景的知覺密切相關(guān)。因此，要改進(jìn)學(xué)習(xí)教師就應(yīng)了解學(xué)生對學(xué)習(xí)的基本態(tài)度和看法。

（五）必須進(jìn)一步密切教育研究與教學(xué)實(shí)踐的關(guān)系。

概念轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)觀主張把教育研究的結(jié)構(gòu)作為教師教學(xué)的根據(jù)，教師應(yīng)進(jìn)行廣泛的課堂行動研究來達(dá)到理論與實(shí)踐的結(jié)合。

二、推介國內(nèi)的一項(xiàng)實(shí)證研究──“中學(xué)生力學(xué)概念轉(zhuǎn)變的心理機(jī)制研究”

該項(xiàng)研究是綜合應(yīng)用教學(xué)實(shí)驗(yàn)、測驗(yàn)、訪談等多種方法研究中學(xué)生力學(xué)概念轉(zhuǎn)變的心理機(jī)制，主要包括力和速度的概念、力與速度之間的關(guān)系、加速度與運(yùn)動之間的關(guān)系、力與運(yùn)動之間的關(guān)系四個方面。從而為促進(jìn)學(xué)生力學(xué)概念的有效轉(zhuǎn)變提供依據(jù)。筆者認(rèn)為，該項(xiàng)研究對促進(jìn)當(dāng)前中學(xué)物理教學(xué)改革具有重要的啟發(fā)和借鑒意義。其研究結(jié)果如下（引用時略有改動）：

（一）力和速度概念轉(zhuǎn)變的心理機(jī)制。

主要是對力、合力、速度概念三方面進(jìn)行研究。

由表1和表2可知，影響轉(zhuǎn)變的因素主要是思維定勢和相關(guān)概念的干擾，概念轉(zhuǎn)變的心理機(jī)制主要有三種：

第一，理解接受。這種轉(zhuǎn)變方式是與同化有聯(lián)系且有共同之處的一種更高水平的理解概念的方式，是在理解概念時主動修正自己的認(rèn)知結(jié)構(gòu)或?qū)Ω拍畹恼`進(jìn)行分辨，從而提高認(rèn)知水平或有創(chuàng)見地理解概念的方式。力的概念轉(zhuǎn)變的主要障礙之一是學(xué)生能否理解施力物體和受力物體是同時存在的；

第二，實(shí)例分析。通過分析與所研究的概念相關(guān)的實(shí)例，運(yùn)用演繹的方法推導(dǎo)出特殊的規(guī)律，從而對所研究的概念有新的認(rèn)識。也指學(xué)生通過身邊的實(shí)例，并且結(jié)合理論來分析，使原來錯誤的認(rèn)識轉(zhuǎn)變過來；

第三，對比聯(lián)系。通過同一概念內(nèi)相關(guān)問題的對比，轉(zhuǎn)變概念。

（二）力和速度之間關(guān)系概念轉(zhuǎn)變的心理機(jī)制。

主要是對力和速度之間的關(guān)系、從速度考察力以及力引起速度的變化三個方面進(jìn)行研究。

通過上面分析可知，學(xué)生對力和速度之間關(guān)系概念的轉(zhuǎn)變主要有三種方式：

第一，實(shí)驗(yàn)推導(dǎo)。先通過實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生感性認(rèn)識，然后再通過邏輯推理得出合理的解釋，從而使自己頭腦中的原有的錯誤概念轉(zhuǎn)變?yōu)榭茖W(xué)概念。

第二，邏輯推理。邏輯推理是指根據(jù)一個判斷或一些判斷得出另一個新的判斷的思維形式。學(xué)生通過這一心理機(jī)制使一些比較難理解的概念通過嚴(yán)密推理，使前概念轉(zhuǎn)變?yōu)榭茖W(xué)概念。

第三，變式思維。指對同一概念從多個維度進(jìn)行分析，揭示不同的描述方式間的內(nèi)在聯(lián)系，從本質(zhì)上認(rèn)識所學(xué)概念，避免對概念的孤立、機(jī)械的記憶。

（三）加速度和運(yùn)動之間關(guān)系概念轉(zhuǎn)變的心理機(jī)制。

主要是對加速度、加速度和速度之間的關(guān)系、物體運(yùn)動狀態(tài)的改變、加速度和運(yùn)動之間的關(guān)系四個方面進(jìn)行研究。

通過上述分析可以看出，加速度和運(yùn)動之間關(guān)系概念的轉(zhuǎn)變方式主要有四種：

第一，抽象概括。抽出事物的本質(zhì)屬性或特征，在此基礎(chǔ)上，把所有反映出的事物本質(zhì)屬性結(jié)合為一個整體，形成關(guān)于事物的整體的和一般的認(rèn)識，進(jìn)而把這種一般的認(rèn)識推廣到同類事物，把握同類事物的共同性和一般性。

第二，邏輯推理。指根據(jù)一個判斷或一些判斷得出另一個新的判斷的思維形式。在推理過程中，學(xué)生應(yīng)用了相關(guān)推理、比例推理、組合推理等方法。

第三，實(shí)例演繹。實(shí)例分析是通過分析與所研究的概念相關(guān)的實(shí)例，運(yùn)用演繹的方法推導(dǎo)出特殊的規(guī)律，從而對所研究的概念有新的認(rèn)識。

第四，理解接受。如物體運(yùn)動狀態(tài)的改變，學(xué)生在注意到物體運(yùn)動狀態(tài)的改變是通過速度來判斷的，而有關(guān)速度變化的類型與速度的關(guān)系是不難理解的，這樣學(xué)生通過自己理解就能判斷出物體運(yùn)動狀態(tài)的改變。

（四）力和運(yùn)動之間關(guān)系概念轉(zhuǎn)變的心理機(jī)制。

主要是對加速度大小的表征、力和運(yùn)動之間的關(guān)系、力和運(yùn)動之間關(guān)系的應(yīng)用三個方面進(jìn)行研究。

通過上述分析可以看出，力和運(yùn)動之間關(guān)系的概念轉(zhuǎn)變主要有三種：

第一，邏輯推理。指根據(jù)一個判斷或一些判斷得出另一個新的判斷的思維形式。例如：對于合外力決定物體的加速度，學(xué)生通過教師引導(dǎo)這樣理解：物體的運(yùn)動狀態(tài)發(fā)生改變需要有合外力的作用；物體的運(yùn)動狀態(tài)發(fā)生改變速度就發(fā)生改變；速度發(fā)生改變就有加速度。所以合外力是加速度的決定因素。

第二，實(shí)驗(yàn)聯(lián)系。即把某一類實(shí)驗(yàn)事物的共同特征與人們曾遇到過的概念聯(lián)系起來，從而獲得新的設(shè)想。

第三，抽象思維。即以概念為思維材料，以概念、判斷和推理的形式來反映自然界事物的運(yùn)動規(guī)律，達(dá)到對自然界客觀事物的本質(zhì)特征和內(nèi)在聯(lián)系的認(rèn)識過程，從而形成正確的概念。

三、概念轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)的教學(xué)模式和教學(xué)策略

（一）教學(xué)模式。

概念轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)即由學(xué)生的前概念轉(zhuǎn)變?yōu)榭茖W(xué)概念，這一過程需要以學(xué)生已經(jīng)存在的概念結(jié)構(gòu)作為重建的基礎(chǔ)。這一模式一般程序是：（1）定向。教師創(chuàng)設(shè)特定的探究性問題情境，為學(xué)生的自主探究學(xué)習(xí)定向；（2）概念引出。引導(dǎo)學(xué)生回憶自己的不充分的思想（錯誤概念）嘗試解釋問題；（3）概念重建。這一環(huán)節(jié)可以通過實(shí)驗(yàn)、討論、澄清和交換概念，揭示和解決沖突情境，建構(gòu)新概念，并作出恰當(dāng)評價；（4）概念應(yīng)用。學(xué)生應(yīng)用新概念解決新情境問題；（5）反思概念變化。通過將新概念與自己先前已有概念的比較，反思概念轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)的過程。

（二）教學(xué)策略。

如何實(shí)現(xiàn)概念轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)呢？1982年納斯鮑姆和諾維克（Nassbaum&Novick;）根據(jù)建構(gòu)主義思想，提出了促進(jìn)學(xué)生錯誤概念轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)的三步教學(xué)策略（或稱三步教學(xué)法），其基本內(nèi)容包括：

1．揭示學(xué)生的前概念，這是實(shí)現(xiàn)概念轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)的前提。

了解或診斷學(xué)生的前概念的最有效方法是進(jìn)行個別訪談。具體地說，在教學(xué)中，教師應(yīng)有意識地引導(dǎo)學(xué)生暴露自己的思想。教師不僅可以借此更好地了解學(xué)生的已有概念，而且外部的表達(dá)也必然會促使學(xué)生的自我意識和自我反省，而后者正是概念轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)的一個必要條件。如：當(dāng)一個密閉燒瓶中一半的空氣被抽出以后，瓶內(nèi)的空氣會發(fā)生什么變化？研究者請有關(guān)談話學(xué)生在黑板上畫一幅瓶中剩余空氣的圖形，并作出描述和解釋。這種方法能使教師清楚地揭示學(xué)生有關(guān)燒瓶中剩余空氣狀態(tài)的前概念。

2．引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突，這是實(shí)現(xiàn)概念轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)的契機(jī)和動力。

所謂認(rèn)知沖突，就是學(xué)生原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)與新現(xiàn)象之間無法包容的矛盾。學(xué)生在學(xué)習(xí)新的科學(xué)知識之前，頭腦絕不是一片空白，而是有了形形色色的原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)，在學(xué)習(xí)新知識時，他總是試圖以這種原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)來同化對新知識的理解。當(dāng)遇到不能解釋的新現(xiàn)象時，就會引發(fā)認(rèn)知沖突。一旦引發(fā)認(rèn)知沖突，就能激起學(xué)生的求知欲望和好奇心，促使學(xué)生進(jìn)行認(rèn)知結(jié)構(gòu)的同化和順應(yīng)。引發(fā)認(rèn)知沖突的方法很多，教師即可通過師生合作學(xué)習(xí)中的討論和交流，交換師生間對同一問題的概念的不同看法，使學(xué)生在認(rèn)知沖突中接受新的正確的科學(xué)概念。也可設(shè)置專門的教學(xué)情境，使學(xué)生處于某種認(rèn)知沖突之中，從而激發(fā)其克服錯誤概念的強(qiáng)烈動機(jī)。

3．鼓勵認(rèn)知順應(yīng)，這是實(shí)現(xiàn)概念轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)的關(guān)鍵。

按照皮亞杰（J. Piaget）的觀點(diǎn)，學(xué)生改變原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)的主要機(jī)制是順應(yīng)。所謂順應(yīng)，是指對原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)的調(diào)整和改變，以便更好地理解和接納新現(xiàn)象。也就是說，當(dāng)新知識與原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)有較大的差異或矛盾時，必須將原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整和改變，通過順應(yīng)學(xué)習(xí)才能接納新知識，解決認(rèn)知矛盾，實(shí)現(xiàn)由原有的前概念向新的科學(xué)概念的轉(zhuǎn)變。

在科學(xué)教學(xué)中，一般可以通過探究性實(shí)驗(yàn)來引發(fā)和解決認(rèn)知沖突，實(shí)現(xiàn)認(rèn)知順應(yīng)，重建新的科學(xué)概念。這里，實(shí)驗(yàn)實(shí)際上發(fā)揮了兩個作用：一是通過實(shí)驗(yàn)觀察引發(fā)認(rèn)知沖突，使學(xué)生陷入認(rèn)知失衡狀態(tài)；二是通過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察，進(jìn)一步確認(rèn)了科學(xué)概念，并修改或轉(zhuǎn)變了原有的錯誤概念?；蛘呓處熢谔岢鼋?jīng)驗(yàn)性的證據(jù)并加以討論之后，應(yīng)給學(xué)生提供同化新概念的支持和幫助，并對現(xiàn)有的概念作詳盡論述，使學(xué)生對情境中的問題所持有的概念進(jìn)行重新建構(gòu)。這里，教師必須精心選擇案例，以便通過實(shí)例分析消除學(xué)生頭腦中錯誤的選擇性概念，建立起科學(xué)的概念。

總而言之，我們認(rèn)為，關(guān)于概念轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)的研究，是當(dāng)前科學(xué)教學(xué)改革的需要，是運(yùn)用建構(gòu)主義理論指導(dǎo)科學(xué)教學(xué)的需要。如何發(fā)現(xiàn)學(xué)生頭腦中那些樸素的、不全面的、甚至是錯誤的概念（前概念），采用何種教學(xué)策略幫助學(xué)生將這些前概念轉(zhuǎn)變?yōu)榭茖W(xué)概念，仍然是擺在我們面前需要深入探討的重大問題。

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