“为概念转变而教”策略综述

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1、为概念转变而教”策略综述P. H. Scott,H.M. Asoko, R. H. DriverChildrens Learning in Science ResearchGroup University of Leeds, UK北京师范大学物理系99 级教育硕士 卢俊梅译序言近二十多年来,一个极具活力的研究课题被建立起来了，那就是关于儿童对于科学概念的理解问题。 这一研究的成果详细地记录了包括在广泛科学领域中的有关孩子们对于科学概念的理解的各种详细的信 息在内。本文收集了关于这一研究领域的许多研究成果，它能给我们提供一个关于这一领域的一个总的 观点。(Gilbert and Watts, 1

2、983;Carey, 1985； Driver, Guesne and Tiberghien,1985;West and Pines, 1985).贯穿 这一研究领域的一个共同的主题就是如何认识儿童关于自然现象的现有概念。学习与其说是新知识。新 信息的一片片的累积倒不如说是对儿童关于自然现象的现有概念的发展或对儿童现有概念的转变。已经 提出的建立在这个观点之上的学习模型，它们中的一些是来源于认识论文献 (Posner, Strike, Hewsonand Gertzog, 1982),而另一些则是来自于认知心理学。(Osborne and Wittrock,1983).所有这些著作对于课堂实践

3、 都有佷重要的意义。承认儿童的相异概念的教学方法也得到了研究，发展和检验。这些教学方法包含了 不同的教学策略，涉及到基本理论的各个方面，对于一定年龄的小学生这些方法已经得到了检验并作了 报道。本文是关于那些建立在“学习就是概念转变”这一观点之上的教学策略的文献综述。到目前为止相 异概念这一研究课题在课堂实践中已经有了一定的影响。在Leed，我们正在试验寻找一种能够被广泛使用 的科学教学的方法。这篇综述是为了确认所提议的策略的范围和分析他们所依据的不同的假设。Shuell指出，教师的一个主要任务就是确定哪些学习任务是最适合学生学习的，对于科学教育工作者 和教师来说，一个中心的问题就是教师依据什么

4、来决定教学的目标和选择教学策略？此外，关于儿童的 概念和概念转变这方面的研究用什么来指导，这也是一个急需回答的实践问题。我们认为教师应该在三个水平上来做决定：首先，教师需要营造一个能够促进概念转变的学习环境， 比如提供一个能够互相讨论，思考不同观点的机会。第二步是关于教学策略的选择，我们要从整体上来 把握所选择的策略，使他们在特定的主题上指导教学的结果。第三步，必须考虑选择的具体的学习任务 学习任务要适应所选择的策略，而且经过考虑必须明确特殊的科学领域的要求。要确定合适的教学策略，必须考虑以下四个因素：1 学生原有的观念和态度：学生关于广阔的科学领域的前概念在文献中已被广泛的阐述，但是，现 在

5、需要考虑的是怎样用这些东西来指导教学。2 预期的学习结果的性质：学习结果和用科学方法对这些结果的逻辑性的分析为教学计划的制订提 供了一个原则。3 分析在发展和改变观念的过程中对学生智力的要求：这一分析的焦点集中在认知发展的性质上，要求学习者从现有概念向想要他们得到的结果转变。4考虑能够帮助学生从现有概念向科学概念转化的可能的教学策略。本文致力于回顾文献中关于概念转变的教学策略的四个要素。在提出了一些不同的教学策略之后我们证明和分析这篇综述中出现的理论问题，下面先考虑为概念转变而教所存在的实践问题。促进概念转变的策略综述我们已经确认了两组重要的促进概念转变的教学策略。第一组是建立在认知冲突和冲突

6、问题的解决 基础上的教学策略。第二组是以学习者原有的看法为基础，利用隐喻和类推的方法将其推广到新的领域 这两组策略的基础是不同的，他们分别强调在对学习者进行概念转变教学时，要考虑学习者初始的平衡 点。强调认知冲突及其解决的策略来自于皮亚杰的观点，他认为学习者积极进行参与对知识的重组是学 习的核心。以学生存在的知识结构为基础，并将其扩展到新的领域，在这一放面未能给学习者提供合适 的角色，而是有教师设计方法，为新思路的思考提供“支架”。以认知冲突和冲突问题的解决为基础的教学策略。认知冲突已经被用作为发展为概念转变而教所用方法的基础。这些方法包括创设一定的情景，在这 些情景中可以使学生对一些现象所存

7、在的观点明朗化，然后直接对所创造的认知冲突的情景进行挑战。 为随后的学习中试图解决这些冲突提供前提。下文就对引起冲突的教学策略做一回顾。a） 矛盾事件Nussbaum 和 Novick 提出了一种教学过程，他是以皮亚杰提供的观点为基础的，包括四个重要的因 素：1 首先通过他们创设的暴露事件来暴露学生的前概念。2 强化学生对他们自己的和别的学生的构想的意识。3 通过试图解释一个差异事件，引起概念冲突。4 鼓励和引导认知的调整，建立一个与科学概念相一致的新的概念模型。这种方法作为气体结构（包括粒子间真空的概念和粒子运动的概念）教学的方法被使用在年龄从11 岁13 岁的学生中。评价这种教学方法，作者

8、认为它对“激发认知冲突和学习的动机是很成功的。但是 它不能对所有的学生达到预期的效果。在结论中，他们与科学的历史作了比较，认为一个重要的概念并 不能一下子就得到转变，而是需要一个自然的转变过程。b) 不同认知间的冲突Stavy和Berkovitz研究了两种通过引起冲突进行的教学活动，并对他们进行了区别。它们是：学生 对某一物理现象的认识和客观的物理本质之间的矛盾。二是对同一物理事件的两种不同的认知结构的冲 突。他们利用了第二类冲突设计了一个教学策略，目的是为了促进儿童理解温度这一概念。他们特别揭 示了学生描述温度的两种不同的表达方式之间的矛盾冲突：定性的直觉的描述和定量的描述。对于一定 年龄的

9、儿童所存在的定性的知识使得他们对温度的某方面的认识是正确的，然后再鼓励他们应用他们的 现有知识去解决一些定量的问题时产生了冲突。例如，大部分的九到十岁的儿童认为温水加温水还是温 水，然而他们也认为 30 摄氏度的水加30 摄氏度的水就得到60摄氏度的水。这种教学策略把学生的认识记录下来并与设计的实验相联系，使学生意识到他们认识上存在着矛盾 用平均年龄是十岁的小学生作试验，分别让他们单独练习和小组练习，结果作者写道，无论是在单独还 是班级的训练情景中，我们发现靠冲突训练能够促进儿童去理解温度的概念。他们记下了这一成功的策 略并用于儿童理解温度的本质。c) 不同观点间的冲突Cosgrove Osb

10、orne, Champagne, Gunstone and Klopfer and Rowell and Dawson 发展了一种教学法 要求学生清晰地去解决不同观点之间的差异(如学生之间的，教师的，科学书籍上的观点)Cosgrove和 Osborne提出了 “产生式学习的教学模式”它有四个阶段组成：一 预备阶段：教师需要了解科学家的观点，学生的观点和他自己的观点。二 问题阶段：给学生创造机会使其在真实的现实情景中探索概念的来龙去脉，使学生能够阐明他 自己的观点。三 激发兴趣阶段：学习者互相之间对现有的观点进行争论，或赞成或反对，必要时，教师可介绍科学的观点。四 应用阶段：给一个在新的情景中进

11、行应用新观点的机会。作者强调，关于科学观点的选择只有通过实验，类推的方法，让学生去理解它，只有让学生认为它 是合理的，才能让学生积极地去接受它，他们也强调作准备的预备阶段也是非常重要的。这种模式被用来进行电路中电流的教学，并且用在引起兴趣阶段，进行一个测试灯炮两测电流的“判 断性的测试”，对于11-14岁的学生，电流的知识已经多次学习过，作者报告说这种模式成功地帮助学生 改变了对电流的认识，在此之前，学生认为电用光了，现在则认识到电流在电路中流动。d) 观念冲突他们还注意了新观点的稳定性问题，指出那些与学生的直觉知识相反的，而又没有被其他的学习 所强化的概念，非常需要进行更进一步的应用练习.C

12、hampagne, Gunstone and Klopfer提供了一种以对 话为基础的策略，他们称之为观念冲突，这是专门用来改变学生在特定的范围内的陈述性知识 的.（例如，物体的运动），它包括以下几个步骤：1学生要明确他们用于解释或预言一个通常的物理情景的观念（例如，关于向外排气的气球的运动）2每个学生对自己的预言或观念作进一步的分析，并向全班同学介绍.3学生们尽力阐明自己的观点是正确的，经过讨论和争论，每一个学生能清楚地搞通了关于运动的 来龙去脉。4指导者演示物理情景（例如，释放气球）使用科学概念进行理解解释。5 进一步的讨论，允许学生对他们的分析和科学的分析进行比较。据报道，这种策略被运用

13、在中学生和实习的教师中，作者认为思考讨论互相之间的观点，考虑与真 实世界现象相关的情景对于促进观念的转变是很重要的，他们同时也指出必须激励学生，提高讨论的质 量，促进课程的构建.e） 提出新概念，解决冲突，检验应用除了这种在教学开始时通过引起与学生的前概念的冲突以促进概念转变之外.Rowell and Dawson还 提出了一种策略，在新概念被提出以后，使学生的前概念和新概念之间的冲突得以解决.这种方法与历 史上科学，哲学的平衡理论的发展是一致的，以下面的前提为根据：1一个理论只能被另一个更好的理论所代替，而不会仅仅在遇到一些矛盾的事件无法解释时被抛弃。 2一个较好的理论的建构并不需要涉及一个

14、直接敌对的由个人考虑的与此相关的知识。3尽管认知的改变包含策略和元认知策略的知识，他们也不必被建构在一起.这一教学方法包含六个步骤：1学生已建立了考虑相关问题的观点.2讨论并将起内容记录下来，为随后的思考作准备.3告诉学生将要教给他们的理论能够解决这些问题，而且在知识的建构和随后的学习过程中会给予 他们帮助，它的评价与他们提议的相异概念是对立的。4被提出的新的理论必须与在课堂上已经可以接受的基础知识连接.5要求学生用新的理论解决问题，从而来证明这个理论是否被自己建构，这个过程要记录下来以便 给每一个学生提供第二次认识的机会.6每个学生对步骤2和5的结果进行比较，检查这一观点的性质起初的检测是直

15、接针对在测试中 的刺激问题的记录的叙述.随后的检测就尽可能地包含了许多相关的情景.那就是使学生得到的元认知 的知识.Dawson 回顾了对于初学者在给他们介绍化学变化时所使用的这种方法以发展学生的与科学的观点相一致的认识为基础的教学策略相对于那种引起冲突并要求学生解决的教学策略，第二组教学策略是建立在学生现有的知识的基础 之上的。随后的教学都在学生这些现有的想法的基础上向科学认识和拓宽。Clement et al （1987）提出并验证了一套类推的教学策略，在力学领域里，增加有益的直觉的应用，减 少有害的直觉的应用。这个策略假定在学生掌握定量的规律之前，给学生提供机会建立对现象的定性直 觉的理

16、解力，这样可以促进概念的转变。并且，在误解的对象和锚结的例子之间形成相关的类比来发 展学生的理解力，建立联接性策略并使用它来发展这些关系趋近学生的直觉的知识。由 Brown 和 Clement 描述的这种联接性策略包含四步：1 创设一个问题情景，使学生的与讨论的主题相关的错误概念显露出来。例如，大多数学习物理的 学生对于静止在桌子上的一本书会受到向上的力，往往产生错误的概念，学生中最典型的观点是，桌子 是被动的，不能施加向上的力。2 指导者举出一个使学生认为与上述问题相似的例子（例如，一只手举着一本书），这个例子要求只 须用学生的直觉就能解决，这个例子称为：一个锚结的例子或简单说是一个“锚”（锚的直接知识被一个 天真的学生作为一种信赖被下定义，这个学生简单地将它和接受的物理理论一致起来，这个信赖可以被 组装和默