2008年第6期教育探索
N o 16,2008促进概念转变的教学策略研究
唐小俊
(南京师范大学教育科学学院, 南京210097)
摘 要:科学概念的学习过程并不是新的信息和词汇点滴积累的过程, 而是在教学的影响下, 儿童的前概念不断转变与发展成为科学概念的过程。根据概念转变的不同心理机制, 形成了不同的教学策略, 即建立在认知冲突基础上的教学策略、建立在类比基础上的教学策略和建立在科学史认知分析基础上的教学策略 关键词:概念转变; 前概念; 科学概念; 教学策略
中图分类号:G 42 文献标志码:A 文章编号:1002-0845(2008) 06-0011-02 “概念转变学习理论”认为, 科学概念的学习过程并不是新的信息和词汇点滴积累的过程, 而是在教学的影响下, 儿童的前概念不断转变与发展成为科学概念的过程。该理论与行为主义的学习观, 都把学习过程看做是习得的一系列正确的反应, 与词汇或各种行为的活动相比, 对科学概念的“理解”与“自我建构”。因此, 然而, 学中, 略。基于此, 本文根据概念转变发生的不同心理机制, 初步探索与归纳了三类促进概念转变的教学策略, 并进一步对这三类教学策略在课堂教学中的应用方式展开了初步的讨论。
一、建立在认知冲突基础上的教学策略
建立在认知冲突基础上的教学策略, 重点不在于儿童的主动调适过程, 而是侧重于教师适当的干预, 为儿童建构“科学概念”提供必要的“支架”。一般来说, 建立在认知冲突基础上的教学策略包括三个最基本的步骤:第一是初始阶段, 其要点在于使儿童明确认识自己的“前概念”; 第二是认知冲突阶段, 通过呈现或操作引发儿童的认知冲突; 第三是认知冲突解决阶段, 教师鼓励和引导儿童进行认知调整, 建构科学概念。
由于认知冲突分为三种类型, 因此我们可以根据不同的认知冲突类型将教学策略也分为三种类型:
11解决儿童原有概念与教科书或教师观点之间冲突的
学策略由四个阶段组成:(1) 预备阶段:教师需要理解科学家的观点(科学概念) 、可能是前概念) 和自己的观点; (2) :, , 并鼓励儿童阐明自己的) :、辩护, 教师介绍科学的观点; (4) 应用阶段:给儿童提供各种情境来应用新的观点(科学概念) [1]。
如用这种教学策略进行电路中电流的教学, 在教学之前, 儿童会认为电流会被灯泡“消耗”, 灯泡两侧的电流是不相等的。因此教师可以在挑战阶段, 让儿童进行一个“关键测试”, 即测量灯泡两侧的电流, 结果会使他们发现灯泡两侧的电流是相等的。因此, 测试的结果与儿童原有的概念发生认知冲突, 教师在介绍科学概念之后, 再为儿童提供应用的机会, 便会成功地帮助儿童改变对电流的认识。
从以上分析可以看出, 当儿童原有概念与教科书或教师的观点之间有差异时, 科学概念最好是通过实验、演示
(即具体的操作与探索) 的方法, 来引发儿童的认知冲突。
当然, 在教学之前, 教师对于儿童前概念的了解和科学概念的正确理解也是该教学策略应用的关键。
2. 解决不同认知间冲突的策略
认知冲突还表现为儿童对同一科学事实的两种不同认知结构之间的冲突。有研究者利用这一类型的冲突设计了一种教学策略, 目的是为了促进儿童理解“温度”的概念。他们特别揭示了儿童描述的两种不同的表达方式, 即定性的知觉描述和定量的描述之间的矛盾冲突。对于一定年龄的儿童来说, 对“温度”这一概念的某些定性认识是正确的, 冲突策略利用了儿童的这样的正确认识, 鼓励与引导他们应用这些认识去解决一些定量的问题, 从而引起认知冲突。例如, 大部分9到10岁的儿童认为, 一定的热水加在热水中还是热水, 冷水加在冷水中还是冷水, 然而当他们被问到30摄氏度的水与30摄氏度的水混合在一起, 水的温度是多少时, 他们会认为将得到60摄氏度的水。
这种教学策略的要点在于, 利用精心设计的实验使儿
策略
C osgrove (1985) 等人提供了一种具体的教学策略, 用来
解决儿童原有概念与教科书或教师观点之间的差异。该教
收稿日期:2008-02-12
作者简介:唐小俊(1978-) , 男, 安徽宣城人, 博士研究生, 从事科学与技术原理研究。
童意识到他们认识上存在的矛盾或不一致性, 从而引发儿童的认知冲突。
3. 解决儿童原有概念与同伴群体之间冲突的策略
三、建立在科学史认知分析基础上的教学策略
在传统的科学教学中, 面对纷至沓来的新的观点与理论, 儿童逐渐形成了这样的观念, 即这就是真理, 学习它、记住它就可以了。这样久而久之, 不仅儿童原有的概念仍然保留, 历史性的、进化着的科学理论被神圣化、教条化, 学生们不知道这个理论从何而来, 为什么会是这样, 他们只能记住和说出, 而不能真正理解。这种学习科学的态度与科学精神明显是格格不入的。而在科学教学过程中利用科学史可以让学生意识到科学理论不是一成不变的, 而是发展和进化的, 从而进一步增强儿童概念转变的动机与积极性, 同时也培养了儿童的怀疑与批判的科学精神。
一般来说, 建立在科学史认知分析基础上的教学策略适用于科学史上某一位科学家曾经研究过的自然现象, 如落体的变化、植物从哪里获得食物以及燃烧现象等。而教学的过程则分为以下三个基本的阶段:在教学的最初阶段, 让儿童注意力集中于需要转变的某一个概念上, 由此产生一个需要解决的问题, 并引发儿童的原有概念。教学的第二阶段, 。一般来说, 教师要) ;3) 举例说明当;4) 引导儿童讨论或探索这些信息;5) 按日期和事件发展顺序简要地总结历史上的研究;6) 引导儿童讨论为什么古代科学家会有那种观点;7) 作可以用来检验某种观点有效性的可能的实验(判决性实验) 。教学的第三阶段是教师讲解当前的科学概念, 即教科书对这种自然现象的解释。这时, 教师的讲解将与科学史上的观点形成对比。同时, 教师还要通过实际操作(包括验证性实验) 来证明科学概念, 这会为儿童的概念转变提供必要的认知冲突。
建立在科学史认知分析基础上的教学策略, 主要让儿童认识到, 早期的科学家在解释一些自然现象时与他们一样有类似的前概念, 这样会使他们得到一种心理上的支持, 增强概念转变的积极性与动机(即可以增加概念转变的“概
) , 从而有利于儿童的概念转变。从另一方面念生态因子”
除了上述两种常见的认知冲突类型, 还有一种认知冲突是发生在儿童同伴群体之间的, 这一教学策略的依据可追溯至维果茨基的社会建构理论。Cham pagne 等人针对这一类型认知冲突, 提出了一种以“对话”为基础的概念转变的教学策略, 这一教学策略渴望消除儿童所持有的前概念中“特有”的偏见。该教学策略主要包括以下步骤:(1) 使儿童明确他们用于解释或预测一个常见科学现象的科学原理;
(2) 每个儿童对自己的预测或解释做进一步的分析论证; (3)
儿童们尽力阐明自己的观点是正确的, 经过讨论与争论, 使每个儿童都能明确自己对有关情境中科学现象的看法; (4) 教师进一步演示科学现象, 并用科学概念进行解释; (5) 进一步讨论, 让儿童对他们自己的分析与科学的分析进行比较。 二、建立在类比基础上的教学策略
Nersessian (1989) 指出, 类比不仅是利用逻辑推论以解决
问题的方式来引导我们思考, 同时类比本身就是在做推论的工作和产生解决问题的方案。
将类比策略应用到概念转变教学中, 可以说是将儿童的前概念作为教学的出发点或“支点”, , 前概念, , 念与科学概念之间架起了一座“桥”。因此, 建立在类比基础上的教学策略在概念转变教学中应用最广泛的就是“架桥”策略(bridging strategy ) 。
布朗和克莱门特提出并验证了架桥策略在概念转变教学中的应用问题。其架桥策略的四个基本的步骤如下
[2]
:
11创设一个“靶子”问题(target case ) , 用以暴露儿童正
在讨论的相关主题的前概念。例如, 大多数初学物理的儿童对于静止在桌面上的书会受到向上的力, 往往产生相异的概念。儿童一般会认为桌子是被动的, 不可能对书施加向上的力。
21教师举出一个符合儿童直觉的类比例子。例如, 让(anch oring 儿童用手托住一本书, 这个例子被称之为“锚例”exam ple ) 。“锚例”的直觉含义是初学者所持有的和科学理论
来说, 儿童通过科学史来探索科学概念, 这种教学从本质上说是一种探究的过程, 从而使儿童更加深刻地理解自己所获得的科学概念, 实现真正意义上的概念转变。不过, 应用该教学策略时, 要注意到并不是所有的概念转变都适合运用这种策略。另外, 该教学策略也较为费时, 对教师的要求也非常高。
参考文献:
[1]Cosgrove ,M. and Osborne ,R. (1985) Less on Framew orks for Changing Children ’s Ideas. In :Learningin Science :The im plications of chil 2dren ’s science ,Osborne R. and Freyberg P. Heinemann.
[2]Brown,D. E. and Clement ,J. (1989) Overcom ing m isconceptions by
analogical reas oning :abstract trans fer versus explanatory m odel con 2struction Instructional Science 18:237～261.
基本相容的信念, 这种信念可以是明确的, 也可以是缄默的。
31教师要求儿童在“锚例”和目标概念之间做出明确类
比, 并试图建立类比关系。
41如果儿童没有接受这种类比, 教师再试图找到一种
架桥类比(或者一系列架桥类比) , 即在目标和“锚例”之间插入“概念化的中介物”。例如, 儿童虽然不能理解在桌面上的书会受到向上的力, 但能够理解在自己的手向下压弹簧时, 弹簧会产生弹力。因此, 可以用放在弹簧上的书作为概念化的中介物。
〔责任编辑:许 佳〕
2008年第6期教育探索
N o 16,2008促进概念转变的教学策略研究
唐小俊
(南京师范大学教育科学学院, 南京210097)
摘 要:科学概念的学习过程并不是新的信息和词汇点滴积累的过程, 而是在教学的影响下, 儿童的前概念不断转变与发展成为科学概念的过程。根据概念转变的不同心理机制, 形成了不同的教学策略, 即建立在认知冲突基础上的教学策略、建立在类比基础上的教学策略和建立在科学史认知分析基础上的教学策略 关键词:概念转变; 前概念; 科学概念; 教学策略
中图分类号:G 42 文献标志码:A 文章编号:1002-0845(2008) 06-0011-02 “概念转变学习理论”认为, 科学概念的学习过程并不是新的信息和词汇点滴积累的过程, 而是在教学的影响下, 儿童的前概念不断转变与发展成为科学概念的过程。该理论与行为主义的学习观, 都把学习过程看做是习得的一系列正确的反应, 与词汇或各种行为的活动相比, 对科学概念的“理解”与“自我建构”。因此, 然而, 学中, 略。基于此, 本文根据概念转变发生的不同心理机制, 初步探索与归纳了三类促进概念转变的教学策略, 并进一步对这三类教学策略在课堂教学中的应用方式展开了初步的讨论。
一、建立在认知冲突基础上的教学策略
建立在认知冲突基础上的教学策略, 重点不在于儿童的主动调适过程, 而是侧重于教师适当的干预, 为儿童建构“科学概念”提供必要的“支架”。一般来说, 建立在认知冲突基础上的教学策略包括三个最基本的步骤:第一是初始阶段, 其要点在于使儿童明确认识自己的“前概念”; 第二是认知冲突阶段, 通过呈现或操作引发儿童的认知冲突; 第三是认知冲突解决阶段, 教师鼓励和引导儿童进行认知调整, 建构科学概念。
由于认知冲突分为三种类型, 因此我们可以根据不同的认知冲突类型将教学策略也分为三种类型:
11解决儿童原有概念与教科书或教师观点之间冲突的
学策略由四个阶段组成:(1) 预备阶段:教师需要理解科学家的观点(科学概念) 、可能是前概念) 和自己的观点; (2) :, , 并鼓励儿童阐明自己的) :、辩护, 教师介绍科学的观点; (4) 应用阶段:给儿童提供各种情境来应用新的观点(科学概念) [1]。
如用这种教学策略进行电路中电流的教学, 在教学之前, 儿童会认为电流会被灯泡“消耗”, 灯泡两侧的电流是不相等的。因此教师可以在挑战阶段, 让儿童进行一个“关键测试”, 即测量灯泡两侧的电流, 结果会使他们发现灯泡两侧的电流是相等的。因此, 测试的结果与儿童原有的概念发生认知冲突, 教师在介绍科学概念之后, 再为儿童提供应用的机会, 便会成功地帮助儿童改变对电流的认识。
从以上分析可以看出, 当儿童原有概念与教科书或教师的观点之间有差异时, 科学概念最好是通过实验、演示
(即具体的操作与探索) 的方法, 来引发儿童的认知冲突。
当然, 在教学之前, 教师对于儿童前概念的了解和科学概念的正确理解也是该教学策略应用的关键。
2. 解决不同认知间冲突的策略
认知冲突还表现为儿童对同一科学事实的两种不同认知结构之间的冲突。有研究者利用这一类型的冲突设计了一种教学策略, 目的是为了促进儿童理解“温度”的概念。他们特别揭示了儿童描述的两种不同的表达方式, 即定性的知觉描述和定量的描述之间的矛盾冲突。对于一定年龄的儿童来说, 对“温度”这一概念的某些定性认识是正确的, 冲突策略利用了儿童的这样的正确认识, 鼓励与引导他们应用这些认识去解决一些定量的问题, 从而引起认知冲突。例如, 大部分9到10岁的儿童认为, 一定的热水加在热水中还是热水, 冷水加在冷水中还是冷水, 然而当他们被问到30摄氏度的水与30摄氏度的水混合在一起, 水的温度是多少时, 他们会认为将得到60摄氏度的水。
这种教学策略的要点在于, 利用精心设计的实验使儿
策略
C osgrove (1985) 等人提供了一种具体的教学策略, 用来
解决儿童原有概念与教科书或教师观点之间的差异。该教
收稿日期:2008-02-12
作者简介:唐小俊(1978-) , 男, 安徽宣城人, 博士研究生, 从事科学与技术原理研究。
童意识到他们认识上存在的矛盾或不一致性, 从而引发儿童的认知冲突。
3. 解决儿童原有概念与同伴群体之间冲突的策略
三、建立在科学史认知分析基础上的教学策略
在传统的科学教学中, 面对纷至沓来的新的观点与理论, 儿童逐渐形成了这样的观念, 即这就是真理, 学习它、记住它就可以了。这样久而久之, 不仅儿童原有的概念仍然保留, 历史性的、进化着的科学理论被神圣化、教条化, 学生们不知道这个理论从何而来, 为什么会是这样, 他们只能记住和说出, 而不能真正理解。这种学习科学的态度与科学精神明显是格格不入的。而在科学教学过程中利用科学史可以让学生意识到科学理论不是一成不变的, 而是发展和进化的, 从而进一步增强儿童概念转变的动机与积极性, 同时也培养了儿童的怀疑与批判的科学精神。
一般来说, 建立在科学史认知分析基础上的教学策略适用于科学史上某一位科学家曾经研究过的自然现象, 如落体的变化、植物从哪里获得食物以及燃烧现象等。而教学的过程则分为以下三个基本的阶段:在教学的最初阶段, 让儿童注意力集中于需要转变的某一个概念上, 由此产生一个需要解决的问题, 并引发儿童的原有概念。教学的第二阶段, 。一般来说, 教师要) ;3) 举例说明当;4) 引导儿童讨论或探索这些信息;5) 按日期和事件发展顺序简要地总结历史上的研究;6) 引导儿童讨论为什么古代科学家会有那种观点;7) 作可以用来检验某种观点有效性的可能的实验(判决性实验) 。教学的第三阶段是教师讲解当前的科学概念, 即教科书对这种自然现象的解释。这时, 教师的讲解将与科学史上的观点形成对比。同时, 教师还要通过实际操作(包括验证性实验) 来证明科学概念, 这会为儿童的概念转变提供必要的认知冲突。
建立在科学史认知分析基础上的教学策略, 主要让儿童认识到, 早期的科学家在解释一些自然现象时与他们一样有类似的前概念, 这样会使他们得到一种心理上的支持, 增强概念转变的积极性与动机(即可以增加概念转变的“概
) , 从而有利于儿童的概念转变。从另一方面念生态因子”
除了上述两种常见的认知冲突类型, 还有一种认知冲突是发生在儿童同伴群体之间的, 这一教学策略的依据可追溯至维果茨基的社会建构理论。Cham pagne 等人针对这一类型认知冲突, 提出了一种以“对话”为基础的概念转变的教学策略, 这一教学策略渴望消除儿童所持有的前概念中“特有”的偏见。该教学策略主要包括以下步骤:(1) 使儿童明确他们用于解释或预测一个常见科学现象的科学原理;
(2) 每个儿童对自己的预测或解释做进一步的分析论证; (3)
儿童们尽力阐明自己的观点是正确的, 经过讨论与争论, 使每个儿童都能明确自己对有关情境中科学现象的看法; (4) 教师进一步演示科学现象, 并用科学概念进行解释; (5) 进一步讨论, 让儿童对他们自己的分析与科学的分析进行比较。 二、建立在类比基础上的教学策略
Nersessian (1989) 指出, 类比不仅是利用逻辑推论以解决
问题的方式来引导我们思考, 同时类比本身就是在做推论的工作和产生解决问题的方案。
将类比策略应用到概念转变教学中, 可以说是将儿童的前概念作为教学的出发点或“支点”, , 前概念, , 念与科学概念之间架起了一座“桥”。因此, 建立在类比基础上的教学策略在概念转变教学中应用最广泛的就是“架桥”策略(bridging strategy ) 。
布朗和克莱门特提出并验证了架桥策略在概念转变教学中的应用问题。其架桥策略的四个基本的步骤如下
[2]
:
11创设一个“靶子”问题(target case ) , 用以暴露儿童正
在讨论的相关主题的前概念。例如, 大多数初学物理的儿童对于静止在桌面上的书会受到向上的力, 往往产生相异的概念。儿童一般会认为桌子是被动的, 不可能对书施加向上的力。
21教师举出一个符合儿童直觉的类比例子。例如, 让(anch oring 儿童用手托住一本书, 这个例子被称之为“锚例”exam ple ) 。“锚例”的直觉含义是初学者所持有的和科学理论
来说, 儿童通过科学史来探索科学概念, 这种教学从本质上说是一种探究的过程, 从而使儿童更加深刻地理解自己所获得的科学概念, 实现真正意义上的概念转变。不过, 应用该教学策略时, 要注意到并不是所有的概念转变都适合运用这种策略。另外, 该教学策略也较为费时, 对教师的要求也非常高。
参考文献:
[1]Cosgrove ,M. and Osborne ,R. (1985) Less on Framew orks for Changing Children ’s Ideas. In :Learningin Science :The im plications of chil 2dren ’s science ,Osborne R. and Freyberg P. Heinemann.
[2]Brown,D. E. and Clement ,J. (1989) Overcom ing m isconceptions by
analogical reas oning :abstract trans fer versus explanatory m odel con 2struction Instructional Science 18:237～261.
基本相容的信念, 这种信念可以是明确的, 也可以是缄默的。
31教师要求儿童在“锚例”和目标概念之间做出明确类
比, 并试图建立类比关系。
41如果儿童没有接受这种类比, 教师再试图找到一种
架桥类比(或者一系列架桥类比) , 即在目标和“锚例”之间插入“概念化的中介物”。例如, 儿童虽然不能理解在桌面上的书会受到向上的力, 但能够理解在自己的手向下压弹簧时, 弹簧会产生弹力。因此, 可以用放在弹簧上的书作为概念化的中介物。
〔责任编辑:许 佳〕