概念轉(zhuǎn)變理論在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中的運(yùn)用

王璞+孫銘明

一、概念轉(zhuǎn)變理論的形成

許多教師在教學(xué)中都發(fā)現(xiàn)，不同的學(xué)生對(duì)一個(gè)新知識(shí)的理解與體驗(yàn)相差很大。有些學(xué)生對(duì)要學(xué)習(xí)的知識(shí)能夠迅速地接受和運(yùn)用，一點(diǎn)就通，而有的學(xué)生對(duì)新知識(shí)的學(xué)習(xí)則顯得木訥和陌生，需要讀兩三遍新知識(shí)才能熟練。由此可見，學(xué)生并不是空著腦袋來學(xué)習(xí)新知識(shí)的，在接觸新事物之前，每個(gè)學(xué)生都有自己的科學(xué)前概念。

科學(xué)前概念的形成是一個(gè)積累的過程，學(xué)生的年齡思維特點(diǎn)、日常的生活經(jīng)驗(yàn)以及社會(huì)文化背景都會(huì)影響他們科學(xué)前概念的形成。首先，學(xué)生處于不同的年齡階段，認(rèn)知發(fā)展水平不同，思維特點(diǎn)也就存在差異;第二，學(xué)生日常的生活經(jīng)驗(yàn)不同，在頭腦中儲(chǔ)存的知識(shí)也就不同;第三，社會(huì)文化的差異導(dǎo)致學(xué)生文化觀念的不同。隨著學(xué)生接受正規(guī)的學(xué)校教育和判斷事物能力的提高，科學(xué)前概念也會(huì)不斷更新、發(fā)展以適應(yīng)新概念。

有關(guān)學(xué)生科學(xué)前概念的研究最早要追溯到皮亞杰1929年出版的《兒童關(guān)于世界的概念》中對(duì)兒童自然觀念的探討，但他并沒有明確提出概念轉(zhuǎn)變理論。20世紀(jì)70年代以來，發(fā)展心理學(xué)中的認(rèn)知學(xué)派對(duì)兒童科學(xué)前概念及概念轉(zhuǎn)變進(jìn)行了大量的研究。直到1982年，康奈爾大學(xué)教育系的鄱斯納、斯特萊克、修森和格特左戈四位教授在《科學(xué)教育》第66卷第2期上聯(lián)名發(fā)表了《科學(xué)觀念的順應(yīng)：建立觀念轉(zhuǎn)變理論》一文。文章以皮亞杰的認(rèn)知發(fā)展機(jī)制理論、庫恩的科學(xué)進(jìn)化論和奧蘇泊爾的關(guān)于有意義接受學(xué)習(xí)的理論為基礎(chǔ)，大大推動(dòng)了概念轉(zhuǎn)變理論的研究與教學(xué)。

首先，根據(jù)皮亞杰的認(rèn)知發(fā)展階段論可知，個(gè)體的認(rèn)知圖式是通過同化和順應(yīng)不斷發(fā)展，以達(dá)到一種適應(yīng)新環(huán)境的平衡狀態(tài)。也就是說，當(dāng)個(gè)體面對(duì)新刺激時(shí)，如果能同化新刺激，那么新刺激納入原有圖式;如果不能同化新刺激，那么個(gè)體就會(huì)改變自己以順應(yīng)環(huán)境。其次，根據(jù)庫恩的科學(xué)進(jìn)化論的觀點(diǎn)，科學(xué)發(fā)展是一個(gè)辯護(hù)的過程，是一個(gè)范式更替的過程。在常規(guī)科學(xué)的發(fā)展階段，范式是占據(jù)優(yōu)勢(shì)的，可能存在一兩個(gè)反常個(gè)案;隨著個(gè)案越來越多，就出現(xiàn)了范式危機(jī)，引起人們對(duì)范式的思考;危機(jī)不斷升級(jí)，就會(huì)產(chǎn)生科學(xué)革命，出現(xiàn)一個(gè)更為合理的、客觀的新范式。最后，奧蘇泊爾的有意義接受學(xué)習(xí)理論指出，有意義學(xué)習(xí)的實(shí)質(zhì)是符合所代表的新知識(shí)和學(xué)習(xí)者的認(rèn)知結(jié)構(gòu)中已有的適當(dāng)觀念，建立起非人為的和實(shí)質(zhì)性的聯(lián)系。有意義接受學(xué)習(xí)的關(guān)鍵就在于學(xué)生要將新知識(shí)與認(rèn)知結(jié)構(gòu)中已有的知識(shí)進(jìn)行聯(lián)系，產(chǎn)生概念的轉(zhuǎn)變，從而接受新知識(shí)。

二、概念轉(zhuǎn)變理論的發(fā)展基礎(chǔ)

1.基于建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論的發(fā)展

建構(gòu)主義理論認(rèn)為世界是客觀存在的，但對(duì)事物的理解卻由每個(gè)人自己決定。不同的人由于原有的經(jīng)驗(yàn)不同，對(duì)同一問題也會(huì)給出不同的答案。學(xué)習(xí)不是教師簡(jiǎn)單地把知識(shí)傳授給兒童，而是兒童從已有的經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，主動(dòng)對(duì)信息進(jìn)行加工處理，建構(gòu)出自己的理解或生成個(gè)人的意見。因而，即使兒童面對(duì)原來沒有接觸過的事物，當(dāng)問題出現(xiàn)時(shí)，他們依然會(huì)基于已有經(jīng)驗(yàn)，建構(gòu)出對(duì)問題的理解和解決方案。個(gè)人建構(gòu)主義者強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)過程中個(gè)體建構(gòu)知識(shí)，而社會(huì)建構(gòu)主義者則更強(qiáng)調(diào)社會(huì)文化背景以及參與合作對(duì)個(gè)體建構(gòu)的意義。

通過對(duì)比概念轉(zhuǎn)變理論和建構(gòu)主義理論，我們可以發(fā)現(xiàn)，它們都強(qiáng)調(diào)兒童原有的經(jīng)驗(yàn)對(duì)建構(gòu)新知識(shí)的影響，同時(shí)都認(rèn)為學(xué)習(xí)是一個(gè)從主觀到客觀的建構(gòu)過程。但是，建構(gòu)主義理論沒有明確指出存在一個(gè)客觀正確的概念，而概念轉(zhuǎn)變理論更強(qiáng)調(diào)存在一個(gè)客觀正確的概念，引導(dǎo)兒童由前概念向新概念的轉(zhuǎn)變，對(duì)于新事物的學(xué)習(xí)，由于兒童原有經(jīng)驗(yàn)的不同，他們會(huì)主觀地建構(gòu)出各種不同的新概念進(jìn)行學(xué)習(xí)。當(dāng)然，這些新概念是具有歷史性的，也是不斷發(fā)展更新的。因而，概念轉(zhuǎn)變理論是基于建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論的發(fā)展。

2.以科學(xué)哲學(xué)認(rèn)識(shí)論為依據(jù)的發(fā)展

科學(xué)哲學(xué)的認(rèn)識(shí)論是一個(gè)循環(huán)更新的過程。它從客觀事實(shí)出發(fā)，運(yùn)用歸納、演繹等思維方法形成科學(xué)認(rèn)識(shí)，結(jié)合實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證與支持上升為科學(xué)理論。當(dāng)人們?cè)诳茖W(xué)理論的應(yīng)用過程中發(fā)現(xiàn)反常，產(chǎn)生質(zhì)疑，出現(xiàn)科學(xué)的危機(jī)，這時(shí)候科學(xué)就會(huì)有一個(gè)大的發(fā)展，形成新的科學(xué)事實(shí)。以此不斷循環(huán)，科學(xué)也會(huì)不斷得到發(fā)展。由此可見，概念轉(zhuǎn)變理論在一定程度上與科學(xué)的認(rèn)識(shí)過程是非常相似的?！案拍钷D(zhuǎn)變也是一個(gè)不斷循環(huán)的過程，當(dāng)學(xué)習(xí)者碰到新、舊概念之間不一致的情況時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生一種認(rèn)知沖突感。這需要學(xué)習(xí)者對(duì)兩者進(jìn)行分析和判斷，思考各自的合理性、正確性，并最終對(duì)新、舊概念做出權(quán)衡和調(diào)整，從而產(chǎn)生新概念?！?/p>

由此可以看出，兒童的概念發(fā)生轉(zhuǎn)變時(shí)要滿足四個(gè)條件：第一，兒童對(duì)已有的知識(shí)概念產(chǎn)生不滿和懷疑。只有兒童發(fā)現(xiàn)已有的知識(shí)不能解決出現(xiàn)的問題時(shí)，才會(huì)對(duì)已有的知識(shí)產(chǎn)生質(zhì)疑;第二，新概念具有可理解性。兒童對(duì)新概念有一定的初步了解，并建立整體一致的表面特征;第三，新概念具有合理性。兒童將新概念與其他已有的概念進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)它們之間相互一致，并沒有沖突，因此相信新概念是真實(shí)的;第四，新概念具有有效性。新概念不僅能夠解釋當(dāng)前的問題，而且對(duì)將要面臨的新問題也有一定的預(yù)測(cè)性和解決能力。

三、概念轉(zhuǎn)變理論在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中的運(yùn)用

1.教師要對(duì)兒童的科學(xué)前概念給予足夠關(guān)注

由于兒童的科學(xué)前概念不同，因而他們對(duì)科學(xué)現(xiàn)象和概念的理解相差很大。教師需要給兒童提供足夠的空間，通過提問開放式問題、畫圖、實(shí)驗(yàn)、小組討論等方式，讓兒童有機(jī)會(huì)自信地說出自己對(duì)現(xiàn)象的理解，更重要的是說出自己是如何思考的，以便教師了解兒童的前概念，針對(duì)兒童前概念的差異性，進(jìn)行合理的教學(xué)。這樣既能使原有經(jīng)驗(yàn)與新概念相一致的兒童保持科學(xué)探索的欲望，又能使新、舊概念相矛盾的兒童認(rèn)識(shí)到原有概念與新概念之間的沖突以及新概念的合理性，認(rèn)清科學(xué)現(xiàn)象和科學(xué)概念的內(nèi)部關(guān)系。

2.保持兒童對(duì)科學(xué)的好奇心，讓兒童親歷科學(xué)探究

兒童的學(xué)習(xí)興趣多半來自于好奇心，所以教師要提高兒童對(duì)新概念的興趣。對(duì)于新、舊概念發(fā)生沖突的兒童，教師不是一味地批評(píng)兒童原有概念的錯(cuò)誤性，告訴兒童新概念是正確的，而是要讓兒童在真實(shí)的情境和問題解決的過程中進(jìn)行科學(xué)探究，發(fā)現(xiàn)原有概念的不足和新概念的合理性，保持對(duì)科學(xué)的好奇心，親歷科學(xué)探究，進(jìn)而培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度、發(fā)展科學(xué)能力。2001版《科學(xué)（3-6年級(jí)）課程標(biāo)準(zhǔn)》指出：“讓探究成為科學(xué)學(xué)習(xí)的主要方式。”可見，親歷科學(xué)探究在兒童概念轉(zhuǎn)變的過程中起到了促進(jìn)作用。

3.合作性的學(xué)習(xí)環(huán)境對(duì)成功的概念轉(zhuǎn)變教學(xué)非常重要

合作學(xué)習(xí)是一種互助性的學(xué)習(xí)，合作性的學(xué)習(xí)環(huán)境為兒童提供了自由討論、互相交流的機(jī)會(huì)。在合作的過程中，兒童能夠把被動(dòng)學(xué)習(xí)變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí)，發(fā)現(xiàn)自己原有概念的不足，從而產(chǎn)生認(rèn)知沖突。同樣，兒童與同伴交流也能夠接觸一些新鮮事物，增加頭腦中的知識(shí)。對(duì)于一些實(shí)際問題，教師要放手讓兒童進(jìn)行小組討論、合作學(xué)習(xí)，在這一過程中，教師盡可能地關(guān)注各組的動(dòng)態(tài)，給予適時(shí)的、適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)撥。對(duì)于沒有提出有效問題的小組，教師可以引入差異性事件，使學(xué)生感到原有知識(shí)的不足和沖突，認(rèn)為有進(jìn)行改變的必要，促進(jìn)學(xué)生新概念的轉(zhuǎn)變。

4.科學(xué)史在概念轉(zhuǎn)變的過程中也是不可或缺的

傳統(tǒng)意義上來說，教師在課堂上引導(dǎo)兒童學(xué)習(xí)科學(xué)概念、探尋科學(xué)現(xiàn)象，但探尋結(jié)果總是一成不變的、與書上知識(shí)相統(tǒng)一的結(jié)論。這就造成了兒童認(rèn)為科學(xué)是真理，是不會(huì)變化的，兒童原有概念在本質(zhì)上并沒有發(fā)生轉(zhuǎn)變。事實(shí)上，科學(xué)是可錯(cuò)的，也是不斷發(fā)展的。教師可以用豐富生動(dòng)的、簡(jiǎn)單有趣的科學(xué)史小故事進(jìn)行教學(xué)，介紹科學(xué)概念的由來和發(fā)展、科學(xué)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)過程，甚至是科學(xué)家在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)出現(xiàn)的一些小插曲。這樣不僅能讓兒童消除對(duì)科學(xué)的神秘感，認(rèn)識(shí)到原來自己的發(fā)現(xiàn)過程和科學(xué)家一樣，也會(huì)遇到挫折與失敗，從而產(chǎn)生認(rèn)同感，有勇氣繼續(xù)進(jìn)行科學(xué)探索，而且能夠豐富科學(xué)課的教學(xué)內(nèi)容，培養(yǎng)兒童對(duì)科學(xué)的學(xué)習(xí)興趣。

（責(zé)編 鐘偉芳）