職業(yè)教育論文-概念改變的教學(xué)策略研究.doc

職業(yè)教育論文-概念改變的教學(xué)策略研究摘要：概念教學(xué)一直是科學(xué)教學(xué)的重要組成部分，其重點(diǎn)之一是改變學(xué)生原有的錯(cuò)誤概念，即概念改變。概念改變的心理過程是建構(gòu)心理模型的過程，其中涉及三個(gè)關(guān)鍵步驟，即認(rèn)識(shí)到異常情況、創(chuàng)建新模型、使用新模型，教師能系統(tǒng)地使用其中的教學(xué)策略，將有助于學(xué)生錯(cuò)誤概念的改變。關(guān)鍵詞：概念改變；心理模型；錯(cuò)誤概念概念教學(xué)一直是科學(xué)教學(xué)的重要組成部分，其目的就是讓學(xué)生正確理解科學(xué)概念。然而學(xué)生在學(xué)習(xí)概念前已經(jīng)對(duì)一些概念有了樸素的理解，這種理解往往與概念的科學(xué)含義不一致，于是概念教學(xué)的重點(diǎn)就變成了改變學(xué)生原有的樸素理解，即概念改變。在中小學(xué)的教學(xué)實(shí)踐中教師發(fā)現(xiàn)學(xué)生存在某些錯(cuò)誤概念卻難以改變。究其原因，其中一個(gè)就是錯(cuò)誤概念不僅僅涉及學(xué)生對(duì)概念命題本身的理解，更可能涉及學(xué)生對(duì)整個(gè)物理系統(tǒng)，乃至本體類別水平的理解（如圖1）。圖1概念改變的難易程度在認(rèn)知心理學(xué)中通常使用心理模型表征學(xué)生對(duì)世界物理系統(tǒng)的理解，只有從根本上改變支撐錯(cuò)誤概念的心理模型，才能真正達(dá)到概念改變的目的。筆者從心理模型的建構(gòu)過程入手，提出了概念改變的三個(gè)關(guān)鍵步驟，在此基礎(chǔ)上系統(tǒng)地梳理了概念改變的教學(xué)策略。而就本體類別水平上概念改變的探討，將另擬一文。一、概念改變的心理過程：心理模型的建構(gòu)學(xué)生在某些概念的理解上會(huì)自然而然地流露出一些不正確的觀念，例如，地球是平的，重物先于輕物落下。人們通常稱之為錯(cuò)誤概念，或中性地稱之為異構(gòu)概念、前概念、樸素概念。我國(guó)學(xué)者在探查學(xué)生的前科學(xué)概念上做過一些研究。1然而幾乎沒有學(xué)者系統(tǒng)地探討如何改變學(xué)生的錯(cuò)誤概念，而這個(gè)問題恰恰是中小學(xué)教學(xué)實(shí)踐亟待解決的問題。在實(shí)踐中教師發(fā)現(xiàn)有些錯(cuò)誤概念難以改變，其中一個(gè)主要原因就是學(xué)生的錯(cuò)誤概念往往涉及對(duì)整個(gè)物理系統(tǒng)的理解。學(xué)生對(duì)一個(gè)概念的理解能夠體現(xiàn)出對(duì)整個(gè)物理系統(tǒng)的理解情況，在已形成的知識(shí)體系中學(xué)生錯(cuò)誤地理解物理系統(tǒng)，那么就不可能正確地理解物理系統(tǒng)的核心概念，所以要改變學(xué)生的錯(cuò)誤概念，并獲得長(zhǎng)期效果，就必然要改變學(xué)生對(duì)整個(gè)物理系統(tǒng)的理解。這與概念改變研究中的一致觀相吻合，持一致觀的人認(rèn)為學(xué)生給出的不正確答案有一致的理解模式。不同的研究者使用不同的方法捕捉這種一致的“模式”。早期，研究者利用學(xué)生的樸素解釋與中世紀(jì)科學(xué)家的理論相似性，從而得出一致觀，于是學(xué)生的樸素解釋被認(rèn)為是“似理論”的。例如，學(xué)生關(guān)于運(yùn)動(dòng)的樸素觀點(diǎn)相似于14世紀(jì)的動(dòng)力理論，兩者都認(rèn)為：（1）一個(gè)物體需要內(nèi)力，并且該內(nèi)力使物體保持運(yùn)動(dòng)；（2）移動(dòng)物體的動(dòng)力漸漸消失，以至于物體漸漸變慢，停止。近期，研究者通過辨識(shí)產(chǎn)生錯(cuò)誤概念的心理模型種類，捕捉學(xué)生樸素解釋的一致模式。Vosniadou和Brewer（1992）2辨識(shí)了兒童理解地球的樸素心理模型。與之相似，Chi等人（1994）3捕捉到中學(xué)生各種人類循環(huán)系統(tǒng)的心理模型。正是這些不正確的心理模型才使得人們產(chǎn)生錯(cuò)誤概念，例如一個(gè)兒童有這樣的樸素心理模型，即“地球是平的”，如果教師告訴他“地球是圓的”，兒童可能會(huì)認(rèn)為“地球像碟子一樣”，中間平坦，四周是圓形的。圖2心理模型的建構(gòu)過程在這里，心理模型是指對(duì)某一特定系統(tǒng)的功能部分及其相互關(guān)系的表征，它是學(xué)生理解、推論和預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)，那么學(xué)生學(xué)習(xí)和理解科學(xué)概念的過程其實(shí)就是建構(gòu)心理模型的過程，學(xué)生概念改變的心理過程也就是從不正確心理模型向正確心理模型轉(zhuǎn)變的過程。所以只有支撐錯(cuò)誤概念的心理模型發(fā)生轉(zhuǎn)變，錯(cuò)誤概念才會(huì)發(fā)生根本的轉(zhuǎn)變，并有良好的長(zhǎng)期效果。從認(rèn)知心理學(xué)的研究中可以這樣描述心理模型的建構(gòu)過程（如圖2），首先學(xué)生在學(xué)習(xí)科學(xué)概念之前已經(jīng)具有理解物理世界的心理模型，這個(gè)心理模型往往是不正確的，如果是正確的心理模型，那么就不存在學(xué)習(xí)的過程，更談不上改變的過程。于是學(xué)生要將自己原有的心理模型與物理系統(tǒng)模型進(jìn)行比較，如果他們能夠認(rèn)識(shí)到兩者之間的差異，就會(huì)產(chǎn)生認(rèn)知沖突，從事各種建構(gòu)活動(dòng)，例如推論（其中包括自我解釋推論）、提問、回答問題、解釋、總結(jié)等等，于是學(xué)生產(chǎn)生新的命題和聯(lián)結(jié)，獲得新的組織原則，一個(gè)新的心理模型就出現(xiàn)了。學(xué)生不斷使用新的心理模型，使之成為自身知識(shí)體系中的一部分，當(dāng)學(xué)生在學(xué)習(xí)新的物理系統(tǒng)時(shí)類似的心理模型建構(gòu)過程將重復(fù)出現(xiàn)。在心理模型的建構(gòu)過程中三個(gè)關(guān)鍵步驟將對(duì)概念改變至關(guān)重要（見下表）：首先，認(rèn)識(shí)到異常情況，即目前的心理模型不能解釋觀察到的數(shù)據(jù)和現(xiàn)象，于是產(chǎn)生認(rèn)知沖突；然后，創(chuàng)建新模型，即通過建構(gòu)活動(dòng)和類比，創(chuàng)建一個(gè)新模型，解釋觀察到的事實(shí)；最后，使用新模型，即在新的情境中基于新模型做出推論和預(yù)測(cè)，并檢驗(yàn)之。二、教學(xué)策略之一：直面錯(cuò)誤概念，引發(fā)認(rèn)知沖突在概念改變的教學(xué)中，第一個(gè)步驟是讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到目前持有的心理模型與接觸到的資料不相符，學(xué)生進(jìn)入課堂的時(shí)候不是帶著空白的頭腦，而是已經(jīng)具有表征物理世界的心理模型，只不過這些模型常常是錯(cuò)誤的。有兩個(gè)典型的不正確心理模型的例子：一個(gè)是曲線動(dòng)量錯(cuò)誤，繩上的一個(gè)球以圓形軌跡旋轉(zhuǎn)，如果任其運(yùn)動(dòng)，球的運(yùn)動(dòng)路徑將會(huì)怎樣？正確的答案是球按照?qǐng)A的切線方向運(yùn)動(dòng)，但有相當(dāng)數(shù)量的人認(rèn)為球應(yīng)按照?qǐng)A形路徑運(yùn)動(dòng)。另一個(gè)是滑落錯(cuò)誤，如果球以一定的速度從桌邊滑出，球的軌跡將會(huì)怎樣？正確答案是球應(yīng)該按照拋物線下落，但有人認(rèn)為球?qū)⑺较蚯斑\(yùn)動(dòng)，當(dāng)動(dòng)量耗盡時(shí)開始下落。這些錯(cuò)誤概念背后往往有更深層次的心理模型支持，上述兩個(gè)錯(cuò)誤概念就涉及對(duì)運(yùn)動(dòng)的根本理解，而且學(xué)生能根據(jù)心理模型，自認(rèn)為正確地解釋一些現(xiàn)象，因此自己意識(shí)不到持有的概念是錯(cuò)誤的，更不必說要改變?cè)械腻e(cuò)誤概念。教師能讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到錯(cuò)誤概念嗎？Clement發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)的物理課堂教學(xué)很少能消除學(xué)生的錯(cuò)誤概念。4那么采取怎樣的策略和方法能讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到異常情況呢？Chinn和Brewer5討論了給兒童呈現(xiàn)異常資料時(shí)所發(fā)生的種種情況：兒童可能會(huì)忽視、擱置、拒絕或排斥這些異常的資料，如此種種舉動(dòng)使前概念得以保持；此外，兒童可能會(huì)對(duì)異常資料重新做出解釋，或?qū)ψ约旱睦碚撟龀霰砻嫘薷模@兩種舉動(dòng)基本上使他們的前概念得以保持；最后一種情況，他們可能會(huì)改變自己的核心觀念，形成某種新的理論和圖式。Chinn和Brewer5鑒別出十一種有助于學(xué)生成為反思理論改變者的教學(xué)策略（如圖3）。這些策略包括削弱前概念的根基；引進(jìn)另一明確且可信的相異理論；給學(xué)生提供清晰且可信的資料，且這些資料與新觀念構(gòu)架相一致，但與舊觀念相異；最后鼓勵(lì)學(xué)生證明這一新觀念的合理性，并做出深加工。圖3成為反思理論改變者的教學(xué)策略這些策略大部分是讓學(xué)生比較原有心理模型與物理系統(tǒng)模型，通過比較促使學(xué)生產(chǎn)生認(rèn)知沖突，認(rèn)識(shí)到自己的心理模型是有瑕疵的，從而推進(jìn)心理模型順利的建構(gòu)。在這一過程中，認(rèn)知沖突的產(chǎn)生直接關(guān)系到后面的建構(gòu)過程。在一項(xiàng)課堂研究中，6要求五年級(jí)和六年級(jí)的學(xué)生預(yù)測(cè)某一結(jié)果，然后進(jìn)行測(cè)量，并解釋為什么測(cè)量的結(jié)果與預(yù)測(cè)的結(jié)果相沖突。例如，學(xué)生拉一張很重的桌子，沒能拉動(dòng)，于是認(rèn)為沒有力作用其上。然而，學(xué)生使用測(cè)力計(jì)，測(cè)到施加在桌子上很大的力。在隨后的課堂討論中，學(xué)生不得不協(xié)調(diào)相互沖突的信息，即物體沒被移動(dòng)，而仍然有力施加其上。那些參與認(rèn)知沖突活動(dòng)的學(xué)生在解決物理問題上顯示出了更大的進(jìn)步?？傊鏛imon所說：“認(rèn)知沖突看起來是概念改變過程的起點(diǎn)?！?三、教學(xué)策略之二：促進(jìn)建構(gòu)活動(dòng)，提供具體類比一旦學(xué)生產(chǎn)生了認(rèn)知沖突，認(rèn)識(shí)到他們的心理模型是有瑕疵的，下一步就應(yīng)該進(jìn)行各種建構(gòu)活動(dòng)，創(chuàng)建新模型。在這一過程的教學(xué)中教師應(yīng)促進(jìn)學(xué)生進(jìn)行各種建構(gòu)活動(dòng)，提供具體的類比，幫助他們建立正確的新模型。學(xué)生的建構(gòu)活動(dòng)有推論（其中包括自我解釋）、提問、回答問題、解釋、總結(jié)等等，這些建構(gòu)活動(dòng)將有助于概念改變。Chi3讓學(xué)生學(xué)習(xí)陳述性知識(shí)人類的雙循環(huán)系統(tǒng)時(shí)，14名八年級(jí)的學(xué)生沒有受過任何集中訓(xùn)練，僅在讀完每一句文字后，進(jìn)行自我解釋，而另外十名學(xué)生讀同一文本兩次。開始時(shí)多數(shù)學(xué)生帶有單循環(huán)的心理模型，而在學(xué)習(xí)文本后促進(jìn)自我解釋組有更多的學(xué)生獲得了雙循環(huán)模型，同在促進(jìn)自我解釋組中高自我解釋的學(xué)生比低自我解釋的學(xué)生能夠更深入地理解文本?？梢姶龠M(jìn)建構(gòu)活動(dòng)將有助于學(xué)生心理模型的建構(gòu)。按照Posner等人的觀點(diǎn)，新模型必須是可理解的（新模型必須明白、清晰、具有內(nèi)在的一致性，學(xué)生能容易地理解它）、合理的（新模型是一種可能的替代模型，學(xué)生所使用的數(shù)據(jù)知識(shí)應(yīng)與新模型相符）、有效的（即新模型必須比舊模型在有用性上更可取，學(xué)生并能在新的情境中使用該模型）。8那么怎樣才能更好地理解新物理系統(tǒng)呢？Gentner提出學(xué)生要把新系統(tǒng)與熟悉的系統(tǒng)聯(lián)系起來，由此理解新系統(tǒng)是如何運(yùn)作的。9其實(shí)，很長(zhǎng)時(shí)間以來科學(xué)教學(xué)的策略之一就是將要學(xué)的新現(xiàn)象比擬成另一熟悉的現(xiàn)象，這是由于科學(xué)教學(xué)常涉及理解一些無法直接觀察到的事物，因此參照某些可觀察到的事物或曾有體驗(yàn)的事情能夠更好地促進(jìn)理解。例如，有時(shí)人們把電流比擬為水流系統(tǒng)，在這個(gè)系統(tǒng)中電線像水管，電子像水，電池像水泵，而電阻像水管中窄的部分，有時(shí)人們把電流比做通過走廊的人流。在科學(xué)教育中類比的使用相當(dāng)流行，美國(guó)化學(xué)教育雜志中曾辟有“應(yīng)用與類比”定期專欄。類比已明確地用于幫助學(xué)生克服一些錯(cuò)誤概念，尤其是在一些常見的錯(cuò)誤概念中，使用“橋式”（bridge）類比有很好的效果。在沒有學(xué)習(xí)牛頓第一定律時(shí)，多數(shù)學(xué)生認(rèn)為桌子不會(huì)對(duì)置于其上的書施加向上的力，但他們相信在用自己的手向下壓彈簧時(shí)，彈簧會(huì)發(fā)力，僅以彈簧充當(dāng)類比，通常不能起到改變學(xué)生錯(cuò)誤概念的作用，但使用某種既含原事例（桌子上的書）又含類比事例（手按彈簧）的中間類比（在有彈性的泡沫墊上的書），能夠收到更好的教學(xué)效果。類比很難完美無缺，因此在使用類比時(shí)總會(huì)暴露出某些問題。例如太陽(yáng)系與原子相類比，這樣可能有助于學(xué)生構(gòu)想原子中的電子與原子核的關(guān)系，但同時(shí)也可能會(huì)使學(xué)生做出并不確切的推論。某個(gè)學(xué)生可能會(huì)猜想，既然行星與太陽(yáng)間存在重力吸引，那么在電子與原子核之間也可能存有這種吸引力；電子是在單一的平面上圍繞著原子核運(yùn)動(dòng)的。這些顯然是錯(cuò)誤概念。因此類比可能對(duì)學(xué)生有幫助，但也可能會(huì)誤導(dǎo)學(xué)生。在有些情況下，學(xué)生可能過分地拓展類比，建構(gòu)一些不正確的概念。例如，在日常生活中有這樣一個(gè)例子，許多人會(huì)認(rèn)為恒溫加熱器在加熱房間時(shí)像水龍頭一樣操作，只要將刻度盤的指針調(diào)得更高，房間便會(huì)熱得更快。因此，為了防備類比的過分?jǐn)U大或誤用，在教學(xué)中應(yīng)引介多方面類比?？梢?，好的類比應(yīng)具有更顯著的語(yǔ)義上的相似性，結(jié)構(gòu)上的對(duì)應(yīng)性，以及實(shí)用上的相關(guān)性。類比能引發(fā)學(xué)生對(duì)主題的思考，但也應(yīng)明確比喻的局限性。教師應(yīng)當(dāng)指出類比在何處是不適用的，不確切的。此外，教師應(yīng)盡量使用學(xué)生熟悉的那些事物作類比，應(yīng)清晰地表明類比之間在語(yǔ)義和結(jié)構(gòu)上的相互對(duì)應(yīng)?？傊瑹o論促進(jìn)學(xué)生的建構(gòu)活動(dòng)，還是提供相似而具體的模型作類比，都能幫助學(xué)生替換不正確的心理模型，建構(gòu)正確的新模型。四、教學(xué)策略之三：使用新建模型，檢驗(yàn)研究假設(shè)雖然新的心理模型已經(jīng)建立起來，但整個(gè)的建構(gòu)過程還沒有結(jié)束，如果要使心理模型真正地成為知識(shí)體系中的一部分，還要知道如何運(yùn)用心理模型，并在此基礎(chǔ)上做出解釋、推論和預(yù)測(cè)，這樣才算完成整個(gè)的概念改變過程。于是學(xué)生要在新的情境中運(yùn)用新模型來解釋和預(yù)測(cè)。有可靠的證據(jù)表明，高中生在科學(xué)推理的兩個(gè)重要方面都存在相當(dāng)?shù)睦щy，即產(chǎn)生理論和解釋數(shù)據(jù)。例如，Klahr10讓學(xué)生指出，在稱做BigTrack的程控玩具車上RPT按鈕能夠做些什么。學(xué)生可以在控制板上以任何順序按下按鈕，于是可以觀察到車的運(yùn)行情況。大多數(shù)兒童僅僅考慮到一個(gè)理論，而忽視與之相沖突的結(jié)果，并且只是不斷地重復(fù)檢驗(yàn)同樣的理論。在一個(gè)計(jì)算機(jī)模擬生物實(shí)驗(yàn)中，11大多數(shù)學(xué)生懷有一個(gè)理論開始實(shí)驗(yàn)，并做實(shí)驗(yàn)意圖證實(shí)這個(gè)理論（即通常所說的證實(shí)偏見）。當(dāng)結(jié)果數(shù)據(jù)與他們的理論相沖突時(shí)，大多數(shù)學(xué)生傾向于忽視這些結(jié)果，繼續(xù)試圖證實(shí)他們的理論。所以，大多數(shù)學(xué)生不能判斷數(shù)據(jù)是否駁斥了理論，并且在某種程度上不會(huì)系統(tǒng)地檢驗(yàn)假設(shè)。怎么做才能提高學(xué)生檢驗(yàn)假設(shè)的能力呢？當(dāng)Lawson和Snitgen12在如何檢驗(yàn)生物理論假設(shè)上，提供了直接教學(xué)時(shí)，學(xué)生在科學(xué)思維測(cè)驗(yàn)分?jǐn)?shù)上提高很大。在一項(xiàng)具有典型意義的研究中，13七年級(jí)的學(xué)生參與為期三周的科學(xué)教學(xué)單元，單元重視科學(xué)思維，其中包括集中考察一些題目，例如“為什么酵母、面粉、糖、鹽和溫水在一起會(huì)產(chǎn)生氣體？”參與的學(xué)生在科學(xué)和科學(xué)研究的觀念上有了相當(dāng)大的提高?？傊?，有不斷出現(xiàn)的證據(jù)表明教師可以傳授科學(xué)推論，幫助學(xué)生以新建的模型為基礎(chǔ)做出推論和假設(shè)。五、總結(jié)概念改變教學(xué)被納入到心理模型的建構(gòu)框架中來探討，目的有兩個(gè)：其一，概念改變不能僅僅從概念本身入手，更重要的是要關(guān)注支撐錯(cuò)誤概念的心理模型，這往往是概念難于改變的更為重要的原因。第二，從概念改變的心理過程，即建構(gòu)心理模型這一認(rèn)知過程著手，以一種新的視角梳理概念改變教學(xué)的方法和策略，能使人們更加明晰不同的策略和方法是在建構(gòu)模型的哪一步驟起作用，以期改善概念改變的教學(xué)。但同時(shí)也要指出，不能片面地割裂整個(gè)心理模型的建構(gòu)過程，而單單促進(jìn)某一步驟的學(xué)習(xí)，忽視其他步驟的教學(xué)，在這里之所以展現(xiàn)一個(gè)完整的建構(gòu)過程，就是期望教育工作者能從系統(tǒng)而完整的建構(gòu)過程來考慮概念改變教學(xué)，運(yùn)用多種策略和方法，從不同的心理模型建構(gòu)階段，更有效地促進(jìn)學(xué)生錯(cuò)誤概念的改變過程。參考文獻(xiàn)：1王磊，蘇伶俐，黃燕寧.初中生化學(xué)前科學(xué)概念的探查科學(xué)學(xué)習(xí)心理的研究J.心理發(fā)展與教育，2000，（1）：3742.2VosniadouS,BrewerWF.Mentalmodelsoftheearth:AstudyofconceptualchangeinchildhoodJ.CognitivePsychology,1992，24:535585.3ChiMTH,deLeeuwN,ChiuMH,LaVancherC.Elicitingself-explanationsimprovesunderstandingJ.CognitiveScience,1994,18:439447.4ClementJA.StudentspreconceptionsinelementarymechanicsJ.AmericanJournalofPhysics,1982,50:6671.5ChinnCA,BrewerWF.Theroleofanomalousdatainknowledgeacquisition:atheoreticalframeworkandimplicationsforscienceinstructionJ.ReviewofEducationalResearch,1993,63:149.6VosniadouS,IonnidesC,DimitrakopoulowA,PapademetriouE.DesigningLearningenvironmentstopromoteconceptualchangeinscienceJ.LearningandInstruction,2001,11:381419.7LimonM.Oncognitiveconflictasaninstructionalstrategyforconceptualchange:acriticalappraisalJ.LearningandInstruction,2001,11:357380.8PosnerG,StrikeK,HewsonP,GertzogW.Accommodationsofscientificc