{战略管理}科学概念转变教学的理论和策略讲义

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1、科学概念转变教学的理论和策略,浙江师范大学课程与教学研究所 蔡铁权,专题一 概念转变的依据：前概念,目录,1,2,3,前概念与迷思概念,概念转变的教学模式,概念转变的含义， 转变的条件、方式和途径,一、前概念与迷思概念,（一）前概念（preconception）,学生在学习前就存在着对科学事件的个人认识 学生的个人认识是其知识框架的一部分，是学习新知识、解决新问题的基础 学生的前概念虽然可能是错误的，但对于解决日常问题十分有效，这也是为什么学生不愿意放弃前概念的原因之一 学生科学概念的形成与科学家的研究过程是一致的，因此必须重视学生的认识过程,学者及其提出有关前概念用语一览表,学者及其提出有关

2、前概念用语一览表,学者及其提出有关前概念用语一览表,（二）迷思概念（misconception）,“迷思概念”是指学生在接受正规的教育之前，对于自然界的一些现象已有自己的想法，这是其自行所发展出来的概念，是不同于科学家的科学概念的。,个人性,顽固性,情境性,普遍性,不完 备性,历史 相似性,1.迷思概念的特征,1.1 迷思概念的特征(不完备性),台湾学者钟圣校（1993）以访谈法对五、六年级未上过及已上过电动机单元的学生进行调查，并比较六年级学前、学后对此单元的认识，发现皆有迷思概念，唯内容和程度不同。在各类迷思概念的访谈资料中，可发现大量的受访者，其回答不够完整，且这种不完整，不是表达力的问

3、题，而是对问题的思考不周全，以致说出的概念也失之片面或零碎。,1.1 迷思概念的特征(不完备性）,对于迷思概念的不完备性，很多学者也表示了类似的看法。有学者指出迷思概念有别于同领域专家的看法，如Fisher（1986），郭重吉（1989），邱弘毅（1998）。他们指出迷思概念常常是不周全、片面、或是零碎的。学生具有的迷思概念往往不是体系完整的知识架构；对于同一个概念，学生常常出现不周全、甚至相互矛盾的想法。,Driver等人曾指出迷思概念有个人性（personal），个人遭遇相同的事件，接受相同内容的教学，个体会产生不同的解释，以自己的方式来内化经验，建构出自己的定义。 钟圣校指出，许多迷思概

4、念是相当特别的，属个人特有，是学生将信息内化，用自己的经验来建构事物的意义。,1.2 迷思概念的特征（个人性）,裘维钰（1995）综合了Driver等人的看法，认为迷思概念具有个人性，学生以自己的方法来内化他们的经验，建构属于自己的意义，而这些个人的想法会影响获得信息的方法。 邱弘毅（1998）认为有些迷思概念是个别的、是个人所独特拥有的。,1.2 迷思概念的特征（个人性）,有些迷思概念很容易经过教学或简单的解说就得到改变。但有些迷思概念，虽教学时教师提出大量的证据或费许多口舌讲解，仍然一再出现。让学者不得不承认其根深蒂固的存在事实。,1.3 迷思概念的特征（顽固性）,Fisher(1985)

5、认为许多迷思概念拒绝改变，至少在传统教学方法下是不行的，正是这一特性，导致许多学者研究有效的方法来改变学生的迷思概念。 Driver等人(1985)也指出，迷思概念很难被改变，儿童常以自我的意识来诠释学习到的观念，并且加以强化自我的信念，甚至在教学之后，仍不会修正或改变其原本的想法。,1.3 迷思概念的特征（顽固性）,Novak（1988）关于迷思概念的八项原则中提出，概念很早即被获得（concepts are acquired early in life），迷思概念很早即被获得，并且是拒绝修正的（misconceptions are acquired early and are resist

6、ant to modification）。 Wandersee等人（1994）认为以传统的教学策略，迷思概念非常顽强且不易消失。 林楷植（2002）通过研究发现迷思概念用传统的教学策略是不易改变的。,1.3 迷思概念的特征（顽固性）,Tytler(1998)的研究指出，在大气压力的科学概念中，认为学生利用具有多重的概念来了解现象，而多重概念是以情境的特征形成。 裘维钰（1995）指出迷思概念具有变易性，常前后不一致，有时同样的问题，因其所处的情境不同，学生往往会有不同的解释。 邱照麟（2000）研究指出，迷思概念具有不稳定性，因学科知识的不足或思考问题不够周详，同一问题在不同的情境中，会出现相

7、互矛盾的想法。,1.4 迷思概念的特征（情境性）,迷思概念在教学历程中的变化，可从统计教学前、中、后三段，迷思概念出现率消长的情形得知。可发现某些迷思概念确实普遍性较高。例如学生普遍都有“假设的内容必须是正确的”这种程序性知识迷思概念。综观全球各地可发现许多一样的迷思概念。,1.5 迷思概念的特征（普遍性）,Fisher(1975)的研究也指出，单一或少数的迷思概念具有普遍性。 Wandersee等人（1994）认为，学习者带进正式科学课程的迷思概念跨越年龄、能力、性别和文化藩篱。,1.5 迷思概念的特征（普遍性）,郭重吉（1989）综合各学者关于迷思概念的看法，认为，迷思概念具有同时存在不同

8、个体的普遍性。 邱照麟（1998）也指出，某些迷思概念却是相当普遍化的，不管年龄、文化、或是性别等的不同，都具有相同的迷思概念。,1.5 迷思概念的特征（普遍性）,Fisher(1975)提出，有些迷思概念具有其历史背景，即可能来自同一领域中在早期被接受的观点。 Wandersee等人（1994）指出，今日学生的迷思概念和前代科学家对自然现象的解释非常相似。虽然没有足够证据显示学生在学习科学概念上重蹈覆辙，但研究者建议科学史可被用来鼓励和帮助学生发现自己概念上的弱点。,1.6 迷思概念的特征（历史相似性）,郭重吉（1989）认为，迷思概念可能是在同一领域中，早期所能被接受的想法。 裘维钰（19

9、95）认为，概念发展类似于科学史的演进：有些迷思概念具有历史渊源，即在早期的时候，该学科领域的专家也持有和今日学生相同的迷思概念。,1.6 迷思概念的特征（历史相似性）,教师因素 教科书因素,文化语言 社会互动,日常的观察与经验 原有知识的不足,个人 因素,社会文化 因素,教师与教科 书因素,2.迷思概念产生的原因,（1）日常的观察与经验 迷思概念可能起因于学生企图去理解每天日常生活中的经验，透过此理解的过程，学生会发展自发的概念，其中也会包括某些迷思概念。 例： Erickson和Triberghien(1989)“热的概念”,2.1 迷思概念产生的原因(个人因素),（2）原有知识的不足 A

10、usubel(1968)有意义学习理论认为，“要使学生达到有意义的学习，必须先由学生所知教起”，了解学生所知，必先了解学生在学习概念或知识前，可能已存在一些有别于科学家的想法或概念。学生原有的想法可能成为学习的阻碍，因为学生在学习时，是以其先入为主的观点来解释所见所闻，因此他们所得的结论和解释很可能会和教师或课本所要教的不同。由此可见，学生原有知识的不足很可能引发其迷思概念的产生。,2.1 迷思概念产生的原因(个人因素),（1）文化语言 学生除了与物理环境的接触外，学生也可能会从他们生活的社会环境中获得一些迷思概念。因为他们所使用的语言、文化的信念与他人的互动，也是迷思概念主要的来源。我们的日

11、常用语保留了许多概念，数百年来这些概念在科学里就被认为是过时的。 例：“太阳升起来了”,2.2 迷思概念产生的原因(社会文化因素),（2）社会互动 在日常生活中，与朋友、父母和其他人的交往谈话中，学生舍取了零星的科学知识和另有概念。其他信息来源如媒体，也提供了科学知识，虽然这种科学知识，由科学家观点来看并不一定正确。这类的概念来源也许比教室上课的影响力大，因为上自然课时间只有几小时，而其他时间，学生则面对各种的来源刺激。由此，学生在与社会互动过程中产生迷思概念，因为他们会倾向于简化科学概念，而使得他们更易了解这个社会。,2.2 迷思概念产生的原因(社会文化因素),（1）教师因素 有许多研究指出

12、，教师是迷思概念的来源。教师有可能在教学过程中有错误的诠释，缺乏对科学知识的本质的了解，或是企图简化概念，而来提供对于概念描述，教师对儿童迷思概念缺乏察觉心及兴趣、教师认为讲述时只要涵盖概念，学生就能理解学会。教师过分强调讲述法，如此都可能使学生产生迷思概念。,2.3 迷思概念产生的原因(教师与教科书因素),（2）教科书因素 教科书是学生迷思概念的来源之一，Summers(1983) 发现在不同的教科书中对于热有不同定义的方式，似乎都会困扰学生，使学生获得不同的热的概念，例如常把热与内能混在一起，或把热当作物质的热质理论。（ heat改为heating ） Stavridou和Solomoni

13、dou(1998)的研究指出，大部分的教科书对化学反应的呈现总是有两个反应物，因此很多学生会认为化学反应需有两个反应物才可以进行。（呈现多样化学反应）,2.3 迷思概念产生的原因(教师与教科书因素),二、前概念转变的含义，转变的条件、方式和途径,概念转变一般被定义为现有概念的转变（如，信念，观念或思维的方式）。现有知识或信念的转变或重构是概念转变与其他学习方式的区别。在概念转变情形下，现有概念得到了根本的转变甚至被取代，成为学生用来解决问题、解释现象和在他们世界中活动的概念框架。 概念转变可以理解为，学习过程中新、旧经验相互作用的过程，是新经验对已有经验的改造与重构过程。,（一）前概念转变的含

14、义,（一）前概念转变的含义,Ausubel在教育心理学：一种认知观(1968年)中写道：“如果我不得不把教育心理学的所有内容简约成一条原理的话，我会说：影响学习的最重要的因素是学生已知的内容。弄清了这一点后，进行相应的教学。”,大卫奥苏伯尔（David Ausubel）,1.概念转变的条件,（二）概念转变的条件与影响因素,波斯纳等提出了 概念转变的四个条件,对现有概念的不满（dissatisfied）,新概念的可理解性（intelligibility）,新概念的合理性（plausibility）,新概念的有效性（fruitfulness）,2.概念转变的影响因素 反例(anomalies)：不

15、满足的主要来源就是在概念生态中，必须有反例存在。 类比或隐喻(analogies and metaphors)：类比与隐喻可以提供新的观念，使得新的概念变得可理解。 认识论信念(epistemological commitments)：大多数的知识领域都具有判断何者为成功解释的标准。,（二）概念转变的条件与影响因素,2.概念转变的影响因素 形而上的信念与概念(metaphysical beliefs and concepts)：在科学观念里，关于宇宙具有秩序、对称，或是不混乱的信念，通常在科学工作时决定了新概念应该被接受或是丢弃； 其他的知识(other knowledge)：新的概念必须要比

16、在其他领域的知识，或是竞争的概念，具有更多发展的前途。,（二）概念转变的条件与影响因素,1.概念转变的方式 丰富：在现存的概念结构中概念的增加或删除。人们在生活中获得的大量知识充实着他们原有的知识，包括对现存概念结构的区分、合并及增加层级组织。这一途径涉及原有概念结构的量的扩展(enlargement)。 重建：创造新结构，这种新结构的建构或为解释旧的信息，或为说明新信息。心理学家对不同的重建类型作了区分。其一是区分弱势(weak)与根本(radical)重建。,（三）概念转变的方式与途径,2.概念转变的途径 连续途径 试图避开在不连续途径中的基本重建的需要，其概念转变开始于同科学概念一致的学生原有概念结构或对已有概念的重新解释。 在第一种情况中，概念的变更和目标概念的协调是逐步发展起来的。 在第二种情况中，“重新解释”策略稍有不同，与之类似的是虽然它也是从学生的原有概念开始，但对它已用新的方式作出了解释。,（三）概念转变的方式与途径,2.概念转变的途径 不连续途径 不连续途径的显著特点是学生已有概念与