國外關(guān)于相異構(gòu)想轉(zhuǎn)化的研究

陳++霞++潘則南++許利閩

摘要：國外應(yīng)用概念轉(zhuǎn)變文本對(duì)相異構(gòu)想轉(zhuǎn)化進(jìn)行研究，并進(jìn)行教學(xué)實(shí)踐，收到良好的效果。在查閱相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)概念轉(zhuǎn)變文本的編寫、使用、效果做了介紹，并提出在我國開展概念轉(zhuǎn)變文本的教學(xué)啟示，為一線教師指導(dǎo)概念學(xué)習(xí)帶來新的思路。

關(guān)鍵詞：相異構(gòu)想；概念轉(zhuǎn)變文本；概念學(xué)習(xí)

文章編號(hào)：1005 - 6629（2015）5 - 0008 - 04

中圖分類號(hào)：G633.8

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

相異構(gòu)想是指與科學(xué)概念不一致的想法，既包括對(duì)科學(xué)概念完全錯(cuò)誤的理解，也包括片面、不精確的理解[1]。國外關(guān)于相異構(gòu)想的研究大致分為三個(gè)階段[2]，第一階段（20世紀(jì)70年代到80年代）為術(shù)語界定和相異構(gòu)想探查階段；第二階段（20世紀(jì)80年代中期），研究者開始不斷探索相異概念向科學(xué)概念的轉(zhuǎn)化過程的理論機(jī)制；第三階段（20世紀(jì)90年代之后），主要展開對(duì)學(xué)生概念學(xué)習(xí)心理機(jī)制的討論，并以此進(jìn)行概念轉(zhuǎn)變策略的研究。

為了減少學(xué)生腦海里的相異構(gòu)想，研究者試圖尋找各種促進(jìn)概念轉(zhuǎn)變的教學(xué)方法，如概念圖、類比、模型、計(jì)算機(jī)模擬等[3]。近幾年來，概念轉(zhuǎn)變文本作為相異構(gòu)想轉(zhuǎn)化研究成果應(yīng)用于教學(xué)實(shí)踐的一種方式，正逐漸引起國際上研究者的注意。概念轉(zhuǎn)變文本是一段事先寫好的教學(xué)文本。該文本能挑戰(zhàn)學(xué)生的相異構(gòu)想，使其對(duì)原有概念感到不滿意，從而接受更易理解、更合理、更有效的新概念[4，5]。

概念轉(zhuǎn)變文本是在1985年由羅斯（K.Roth）提出的[6]。目前國外研究者對(duì)概念轉(zhuǎn)變文本的研究比較豐富，生物、物理、化學(xué)等學(xué)科教育中均取得一定成果。在化學(xué)教育領(lǐng)域，研究者已經(jīng)就電化學(xué)電池、酸堿、溶解性、化學(xué)平衡、有機(jī)化學(xué)等方面開展借助概念轉(zhuǎn)變文本的教學(xué)實(shí)證探究[7]。國內(nèi)關(guān)于學(xué)生相異構(gòu)想轉(zhuǎn)化的研究起步比較晚，目前我國學(xué)者主要著眼于概念圖、類比等教學(xué)策略的開發(fā)，較少關(guān)注概念轉(zhuǎn)變文本的研究。

1 概念轉(zhuǎn)變文本的編寫

多數(shù)研究者編寫的文本依次包括五個(gè)環(huán)節(jié)：（1）設(shè)置思考題。思考題通常是針對(duì)教學(xué)過程的重難點(diǎn)概念，且對(duì)學(xué)生來說具有挑戰(zhàn)性，具有迷惑性。（2）展示相異構(gòu)想。文本的編寫要建立在對(duì)學(xué)生已有概念充分了解的基礎(chǔ)上。目前研究者較多通過二段式測驗(yàn)、文獻(xiàn)查找等方式了解并收集學(xué)生腦海里普遍的相異構(gòu)想。（3）解釋相異構(gòu)想的不合理。在進(jìn)行相異構(gòu)想的辨析時(shí)，文本的語言要盡可能的通俗易懂，要盡量順著學(xué)生的思路分析，直至找到與科學(xué)概念的矛盾之處或合適的反例。（4）展示科學(xué)概念。進(jìn)行科學(xué)概念的描述時(shí)，應(yīng)該充分考慮到學(xué)生的理解能力，盡量降低文本的閱瀆難度，例如可以適當(dāng)增加例子和圖片等。（5）提供新的問題情境。新的問題情境是在相同的概念背景下，依托不同的素材或不同的提問方式等進(jìn)行設(shè)計(jì)的。它可以是科學(xué)概念的鞏固應(yīng)用，也可以是科學(xué)概念的進(jìn)一步升華與拓展。

例如，內(nèi)吉拉（Nejla）在進(jìn)行原電池相關(guān)概念的教學(xué)實(shí)證研究時(shí)，編寫了如下的文本[8]。

設(shè)置思考題：①圖1所示的原電池裝置是如何產(chǎn)生電流的？②電子沿著怎樣的路徑移動(dòng)？③圖1所示的原電池裝置中是否構(gòu)成閉合回路？

展示相異構(gòu)想：很多學(xué)生都知道沒有閉合的回路是不會(huì)產(chǎn)生電流的。然而，一些學(xué)生認(rèn)為只有通過電子的移動(dòng)，才能形成閉合回路。因此，他們堅(jiān)持覺得電子是從負(fù)極沿著導(dǎo)線流到正極，然后電子再在正極被釋放出來，進(jìn)入電解液，最后通過鹽橋回到負(fù)極。

解釋相異構(gòu)想的不合理：在閉合回路的前提條件下才能產(chǎn)生電流，這是正確的。但是在原電池和電解池中，閉合回路的構(gòu)成不僅僅是依靠電子的移動(dòng)。在原電池中，負(fù)極產(chǎn)生電子，正極得到電子并發(fā)生還原反應(yīng)。也就是說，在負(fù)極產(chǎn)生的電子在正極被完全消耗，并沒有多余的電子能夠流入電解質(zhì)溶液。

展示科學(xué)概念：你可能會(huì)問如果電解質(zhì)溶液中沒有電子的話，又是怎么構(gòu)成閉合回路的呢？這是由陰陽離子的移動(dòng)引起的。鹽橋中的陰陽離子會(huì)從一個(gè)電極移動(dòng)到另一個(gè)電極。如在圖1的原電池裝置中，N03會(huì)向負(fù)極移動(dòng)，K+會(huì)向正極移動(dòng)。

提供新的問題情境：如果將圖l中的鹽橋換成導(dǎo)線，原電池也能正常地將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能嗎？當(dāng)然不可以，因?yàn)檎珉娮訜o法通過鹽橋移動(dòng)一樣，陰陽離子是不能通過導(dǎo)線發(fā)生移動(dòng)的。因此如果將鹽橋換成導(dǎo)線的話，我們將無法獲得電能。

2 概念轉(zhuǎn)變文本的使用

2.1 文本使用的主要步驟

根據(jù)波斯納（ Posner）等四位教授提出的概念轉(zhuǎn)變模型（Conceptual Change Model，CCM），發(fā)生概念轉(zhuǎn)變需滿足四個(gè)條件[9]：①對(duì)已有概念的不滿；②認(rèn)識(shí)新概念的可理解性；③認(rèn)識(shí)新概念的合理性；④認(rèn)識(shí)新概念的有效性。多數(shù)研究者在使用文本過程中主要按四個(gè)步驟進(jìn)行[10， 11，12]：

（1）創(chuàng)設(shè)情境，激活學(xué)生自身的相異構(gòu)想。在這一步驟教師充分利用思考題展開教學(xué)。

（2）閱讀文本中呈現(xiàn)的相異構(gòu)想。步驟二主要通過文本中呈現(xiàn)的描述性證據(jù)，再結(jié)合討論[13]、類比[14]等其他教學(xué)方法，讓學(xué)生深入認(rèn)識(shí)已有概念是不科學(xué)的，以此對(duì)已有概念產(chǎn)生不滿。

（3）提供科學(xué)性的概念和解釋。步驟三教師通過語言講授、視頻[15]或概念圖[16]等教學(xué)方法，讓學(xué)生感受到新概念的可理解性和合理性。

（4）體會(huì)新概念的有效性。步驟四引導(dǎo)并鼓勵(lì)學(xué)生將新概念應(yīng)用到其他情境中，解釋新的實(shí)例或問題。

例如，基爾德（Gulten）和穆斯塔法（Mustafa）[17]在對(duì)“烯烴”相關(guān)概念進(jìn)行概念轉(zhuǎn)變文本教學(xué)的時(shí)候，將事先編寫好的文本在一開始就發(fā)給學(xué)生，并要求學(xué)生閱讀文本中的思考題（見圖2）。學(xué)生在教師的引導(dǎo)下開展討論。在討論過程，教師觀察、記錄學(xué)生的回答是否科學(xué)，再將一些典型的想法運(yùn)用到課堂討論上。如很多學(xué)生認(rèn)為1，2-二甲基環(huán)丙烷沒有幾何異構(gòu)，因?yàn)樗麄冇X得幾何異構(gòu)是烯烴的特性；還有一些學(xué)生對(duì)1，2- 二甲基環(huán)丙烷是否有幾何異構(gòu)無法做出判斷。當(dāng)然討論中也出現(xiàn)了一些科學(xué)的想法，如有些學(xué)生認(rèn)為2-丁烯具有幾何異構(gòu)，可分為順式-2-丁烯和反式-2-丁烯?？傊?，在這一階段由于學(xué)生的知識(shí)有限，很多學(xué)生無法正確解釋文本中的問題，學(xué)生的前概念得以激活，相異構(gòu)想被顯露出來。

然后，教師要求學(xué)生閱讀文本中呈現(xiàn)的相異構(gòu)想（部分實(shí)例見圖3）。通過閱瀆，學(xué)生不僅了解到學(xué)習(xí)過程中存在很多的相異構(gòu)想，還明白了相異構(gòu)想出現(xiàn)的原因。這些將促使學(xué)生對(duì)自身存在的不合理想法產(chǎn)生不滿。

緊接著學(xué)生會(huì)閱讀文本中的科學(xué)概念。為了使新概念具有可理解性和合理性，文本中出現(xiàn)相應(yīng)的理由、情境和實(shí)例來解釋科學(xué)概念合理的原因。如該文本解釋了“幾何異構(gòu)”的定義，并結(jié)合例子具體說明了兩類化合物具有幾何異構(gòu)。在這個(gè)過程中，教師起到引導(dǎo)、強(qiáng)調(diào)的輔助作用。

最后教師鼓勵(lì)學(xué)生使用新學(xué)的知識(shí)解釋其他的實(shí)例。在這個(gè)環(huán)節(jié)可以幫助學(xué)生感受新學(xué)知識(shí)的有效性，進(jìn)一步加強(qiáng)學(xué)生對(duì)烯烴相關(guān)概念的理解。

2.2 文本使用過程的差異性

通過對(duì)文獻(xiàn)的進(jìn)一步整理分析，筆者還發(fā)現(xiàn)不同研究者在文本使用過程中存在差異性，該差異性主要體現(xiàn)在使用過程的第一個(gè)步驟——?jiǎng)?chuàng)設(shè)情境，激活學(xué)生自身的相異構(gòu)想。

有的文本在展示相異構(gòu)想之前（即步驟二），要求學(xué)生必須對(duì)思考題先進(jìn)行預(yù)測和小組討論[18，19，20]。例如，塔什坦（Tastan）[21]在進(jìn)行“化學(xué)反應(yīng)中能量變化”的教學(xué)實(shí)證研究時(shí)，首先要求學(xué)生獨(dú)立地閱讀并預(yù)測文本中的思考題，時(shí)間大約是五分鐘。然后學(xué)生先是兩人_組就自己的想法進(jìn)行討論，之后再在教師的引導(dǎo)下開展班級(jí)討論。此時(shí)各種不同的想法被拿出來分享，達(dá)到激活相異構(gòu)想的目的。

有的文本則要求學(xué)生獨(dú)立對(duì)思考題進(jìn)行預(yù)測，不進(jìn)行討論交流[22，23，24]。例如，內(nèi)吉拉（Nejla）[25]在使用文本時(shí)，首先借助文本中的思考題引發(fā)學(xué)生的預(yù)測，然后要求學(xué)生將獨(dú)立思考得到的答案填寫在文本提供的空白區(qū)域內(nèi)，在這個(gè)過程中沒有要求學(xué)生進(jìn)行討論。

還有的文本直接讓學(xué)生閱讀思考題和常見的相異構(gòu)想[26，27，28]。例如，哥班（ Geban）[29]等人在研究化學(xué)鍵的概念教學(xué)時(shí)，先讓學(xué)生閱瀆每個(gè)文本中呈現(xiàn)的問題，類似于“化學(xué)鍵是如何產(chǎn)生？”、“兩個(gè)氫原子如何結(jié)合在一起？”之類的問題，并在沒有要求事先預(yù)測與討論的前提下，直接呈現(xiàn)與問題相關(guān)的相異構(gòu)想。

2.3 概念轉(zhuǎn)變文本的效果

很多國外研究者通過實(shí)證研究證明了概念轉(zhuǎn)變文本有助于學(xué)生發(fā)生概念轉(zhuǎn)變，促進(jìn)其獲得科學(xué)概念[30，31，32]。塔杰?。?Tacettin）[33]等人對(duì)87名學(xué)生開展“溶液”概念的教學(xué)研究。他們將學(xué)生隨機(jī)分成控制組和實(shí)驗(yàn)組，并對(duì)控制組采用傳統(tǒng)的教學(xué)方法，對(duì)實(shí)驗(yàn)組采用概念轉(zhuǎn)變文本的教學(xué)方法。結(jié)果在概念測試中，實(shí)驗(yàn)組的學(xué)生比控制組的學(xué)生表現(xiàn)得好。哈洛克（ Haluk）等人針對(duì)“化學(xué)平衡”相關(guān)概念開展概念轉(zhuǎn)變文本的實(shí)證研究[34]。通過對(duì)實(shí)驗(yàn)組和控制組進(jìn)行前、后測分析，最后發(fā)現(xiàn)概念轉(zhuǎn)變文本在教學(xué)中的應(yīng)用取得了較傳統(tǒng)的方法更為明顯的效果。

還有研究者通過問卷調(diào)查的方式發(fā)現(xiàn)概念轉(zhuǎn)變文本在化學(xué)學(xué)習(xí)態(tài)度方面并未產(chǎn)生明顯的影響[35，36]。塔什坦等人指出，沒有明顯影響的原因可能是教學(xué)研究的時(shí)間太短，不足以改變學(xué)生的態(tài)度。同時(shí)他們還在文末提及，接受傳統(tǒng)方法教學(xué)的學(xué)生在化學(xué)學(xué)習(xí)態(tài)度上有變消極的趨勢[37]。

3 概念轉(zhuǎn)變文本的教學(xué)啟示

國內(nèi)關(guān)于中學(xué)生相異構(gòu)想的研究起步比較晚，在教學(xué)策略方面的研究較少。鑒于對(duì)國外有關(guān)于概念轉(zhuǎn)變文本的整理分析，筆者得到兩點(diǎn)關(guān)于概念教學(xué)的啟示。

3.1 相異構(gòu)想普遍存在，應(yīng)加以重視

學(xué)生的相異構(gòu)想超越了年齡、能力、性別和文化界限，是普遍存在的[38]。無論是高年級(jí)還是低年級(jí)，無論是成績極為優(yōu)秀的學(xué)生還是成績一般的學(xué)生，無論擁有怎樣的文化背景，在學(xué)習(xí)的過程中都會(huì)出現(xiàn)大量的相異構(gòu)想。

在進(jìn)行概念轉(zhuǎn)變教學(xué)時(shí)，教師必須要事先考慮學(xué)生腦海里普遍的相異構(gòu)想，只有充分了解學(xué)生的相異構(gòu)想，才能抓準(zhǔn)教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。教師應(yīng)該要靈活運(yùn)用文獻(xiàn)、訪談、問卷、二段式測試等多種方式探查學(xué)生腦海里的相異構(gòu)想。

3.2 要充分關(guān)注概念轉(zhuǎn)變文本等教學(xué)策略

目前越來越多的一線教師關(guān)注到學(xué)生相異構(gòu)想的存在，但在實(shí)際的概念教學(xué)課堂上由于教學(xué)課時(shí)少、精力有限等原因，教師往往很難跳出傳統(tǒng)的教學(xué)模式。研究表明，相異構(gòu)想是頑固的，傳統(tǒng)教學(xué)方法難以使其轉(zhuǎn)變[39]。傳統(tǒng)教學(xué)方法往往以教師講授為主，很少將學(xué)生的相異構(gòu)想作為考慮對(duì)象，缺乏學(xué)生的課堂參與，這導(dǎo)致很多學(xué)生的概念學(xué)習(xí)僅僅停留在記憶階段，無法建立新概念與原有概念的聯(lián)系，更無法將新概念真正內(nèi)化。

為了有效地減少學(xué)生腦海里的相異構(gòu)想，教師必須要關(guān)注各種針對(duì)概念轉(zhuǎn)變的教學(xué)策略方法，概念轉(zhuǎn)變文本就是其中之一。概念轉(zhuǎn)變文本在編寫時(shí)要求展示相異構(gòu)想并解釋相異構(gòu)想的不合理，加強(qiáng)相異構(gòu)想與科學(xué)概念的辨析比較，其教學(xué)重點(diǎn)不僅有科學(xué)概念的建構(gòu)，更看重相異構(gòu)想的激活、呈現(xiàn)和解構(gòu)。在進(jìn)行概念轉(zhuǎn)變文本的教學(xué)時(shí)，教師是以學(xué)生為主體，在利用文本的同時(shí)結(jié)合課堂討論、視頻等輔助手段促使學(xué)生真正解構(gòu)相異構(gòu)想，為新概念的完全接受提供可能性。在中學(xué)教學(xué)中，只有充分關(guān)注概念轉(zhuǎn)變文本等各種教學(xué)策略，努力跳出傳統(tǒng)的教學(xué)模式，才有可能實(shí)現(xiàn)概念的真正轉(zhuǎn)變。

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