從科學(xué)本質(zhì)看理科教學(xué)中的概念轉(zhuǎn)化

【摘 要】初中是理科分科教學(xué)的開始，概念轉(zhuǎn)化的成功與否對學(xué)生的學(xué)習(xí)有重大影響。本文從科學(xué)本質(zhì)出發(fā)，提出“前概念”是學(xué)生理科學(xué)習(xí)的起點(diǎn)，轉(zhuǎn)變“相異構(gòu)想”是理科教學(xué)的難點(diǎn)，通過對概念轉(zhuǎn)化過程的研究，采用合理的教學(xué)策略，不僅可以進(jìn)行有效的概念轉(zhuǎn)化，也能全面提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

【關(guān)鍵詞】理科教學(xué)；概念轉(zhuǎn)化；前概念；相異構(gòu)想；科學(xué)本質(zhì)

【中圖分類號】G633 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號】1005-6009（2017）43-0021-03

【作者簡介】王偉群，蘇州大學(xué)（江蘇蘇州，215123）材料與化學(xué)化工學(xué)部課程與教學(xué)論專業(yè)碩士生導(dǎo)師，教授，蘇州科技史協(xié)會副理事長，首席科普專家。

初中是理科分科教學(xué)的開始，是物理、化學(xué)、生物、數(shù)學(xué)等學(xué)科的啟蒙教育階段。在這個階段，學(xué)生開始接觸相對嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)概念，接受相對規(guī)范的科學(xué)訓(xùn)練。良好的開始是成功的一半，本課題研究初中生理科“前概念”對知識建構(gòu)的影響及“相異構(gòu)想”的矯治策略，對促進(jìn)學(xué)生后續(xù)的科學(xué)學(xué)習(xí)有十分重要的作用。四位教師在研究中能結(jié)合長期的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)分析“前概念”的特點(diǎn)，通過調(diào)查、反思，分析“相異構(gòu)想”對科學(xué)概念形成的影響，結(jié)合具體學(xué)科提出了一些有效的概念轉(zhuǎn)化策略，這些研究使得“前概念”對學(xué)生理科學(xué)習(xí)的影響變得生動和具體，可以引起廣大理科教師對這個問題的重視。不同學(xué)科間“前概念”相互影響的案例，是可以相互借鑒、參考和使用的教學(xué)資源。不同學(xué)科教師提出的“相異構(gòu)想”的轉(zhuǎn)化策略，各有特點(diǎn)，也有共性，這對課題的深入研究起到了引領(lǐng)作用。

“前概念”對科學(xué)概念學(xué)習(xí)的作用和影響，使得“前概念”及其轉(zhuǎn)化的研究成為近十幾年來理科教學(xué)研究的熱點(diǎn)問題。[1]這是因?yàn)榭茖W(xué)概念是人類認(rèn)識世界的重要工具和價值體現(xiàn)，也是人類認(rèn)識發(fā)展的重要表現(xiàn)。因此科學(xué)概念作為文化基礎(chǔ)，是學(xué)生核心素養(yǎng)的重要組成部分。

兒童天生就是科學(xué)家。每個孩子強(qiáng)烈的好奇心和探究欲，使得他們常?？梢韵窨茖W(xué)家一樣，通過自主的探索活動獲得對世界的了解和認(rèn)知。順應(yīng)兒童本性，了解科學(xué)本質(zhì)，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入科學(xué)世界，通過概念轉(zhuǎn)化，提升認(rèn)知世界的能力，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)精神，是理科教學(xué)值得研究的課題。

筆者在此處跳脫對具體文章的分析，轉(zhuǎn)而談?wù)剬砜平虒W(xué)中概念轉(zhuǎn)化的理解。

一、了解前概念是教學(xué)的起點(diǎn)

批判理性主義的創(chuàng)始人波普爾認(rèn)為，科學(xué)活動是一個很復(fù)雜的過程，“理論不是始于觀察，觀察中滲透著理論”[2]。也就是說，觀察本身不能獲得具有中立性、獨(dú)立性和客觀性的事實(shí)，科學(xué)家的科學(xué)研究活動都會受到一個更大的概念框架的調(diào)節(jié)作用。從科學(xué)家提出一個新的科學(xué)概念，到科學(xué)共同體接受一個新的科學(xué)概念，都會受到科學(xué)家“前概念”的影響。這些“前概念”，有時會對科學(xué)發(fā)展起推動作用，有時也會起阻礙作用。

“兒童具有尋求周圍世界含義和理解的天然傾向”[3]，因此學(xué)生在學(xué)習(xí)科學(xué)概念前，同樣存在“前概念”，即已經(jīng)有在日常經(jīng)驗(yàn)和學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)中形成的對事物和現(xiàn)象的看法和觀念。學(xué)生的學(xué)習(xí)類似于科學(xué)探究，也是以已有的經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)通過與外界的相互作用來建構(gòu)新的理解。研究發(fā)現(xiàn)，“學(xué)習(xí)科學(xué)的年輕人在減少，而且還表現(xiàn)出對科學(xué)缺乏興趣”，原因就是“學(xué)生普遍反映科學(xué)與他們無關(guān)”[3]。特別是一些科學(xué)概念，完全不同于日常生活的概念，它的概括性、抽象性、精確性和專業(yè)性，常常會使很多學(xué)生覺得這些術(shù)語與他們的生活沒有關(guān)系，一旦學(xué)習(xí)者認(rèn)為學(xué)習(xí)的任務(wù)對他們沒有意義，要理解所學(xué)的內(nèi)容就困難了?？梢姡唵蔚匕芽茖W(xué)概念從外界搬運(yùn)到學(xué)生的記憶中，對概念的學(xué)習(xí)不僅無效，甚至?xí)箤W(xué)生失去學(xué)習(xí)的興趣?！翱茖W(xué)概念形成的過程，是一個包含抽象化、類化、檢驗(yàn)和辨別的復(fù)雜過程，人的日常經(jīng)驗(yàn)、科學(xué)認(rèn)知能力、已有的自然科學(xué)概念體系、正在學(xué)習(xí)中的自然科學(xué)概念的有關(guān)特征和無關(guān)特征等，都會影響自然科學(xué)概念的形成過程”[4]。了解學(xué)生的“前概念”，建立起學(xué)生將要學(xué)習(xí)的科學(xué)概念與“前概念”之間的關(guān)系，才能使學(xué)生體會到學(xué)習(xí)的意義?！扒案拍睢笔抢砜平虒W(xué)的起點(diǎn)。

二、轉(zhuǎn)變相異構(gòu)想是教學(xué)的難點(diǎn)

科學(xué)界存在一些普遍的觀點(diǎn)：任何一種事物或現(xiàn)象都有其存在的理由和發(fā)生的原因。對所觀察事物間的相互關(guān)系與特性進(jìn)行抽象，就形成科學(xué)概念?？茖W(xué)不僅建立了以概念為單元的知識體系，也形成了以概念為追求的認(rèn)識傳統(tǒng)?？茖W(xué)概念是科學(xué)家認(rèn)識世界的思維工具，它使人擺脫了原始的、直觀的了解世界的方式。概念的運(yùn)用，使人類對世界的認(rèn)識獲得了巨大的進(jìn)步。而正是這種進(jìn)步，也造成了科學(xué)世界與生活世界的隔閡。

學(xué)習(xí)和運(yùn)用科學(xué)概念是學(xué)生理科學(xué)習(xí)的重要內(nèi)容。然而在以“前概念”為起點(diǎn)的概念教學(xué)中，學(xué)生的“前概念”有些與科學(xué)的理解基本一致，有些卻與科學(xué)概念相違背，這就是“相異構(gòu)想”，也稱為“迷思概念”“相異概念”。這些“相異構(gòu)想”，可能會使學(xué)生在這個充滿科學(xué)的世界中迷思，也可能會使學(xué)生的未來生活或工作質(zhì)量受到影響，也可能會影響學(xué)生與他人正常的溝通交流，無法參與社會公共事務(wù)的決策和行動。轉(zhuǎn)變“相異構(gòu)想”為科學(xué)概念是理科教學(xué)的重要任務(wù)。但“相異構(gòu)想”是學(xué)生為解釋周圍世界在生活和前期的學(xué)習(xí)中慢慢構(gòu)建起來的，常常先入為主，而且會影響學(xué)生的思維方式和價值判斷，根深蒂固。轉(zhuǎn)化概念是學(xué)生理科學(xué)習(xí)中遇到的難關(guān)。這也是吳良根老師他們申報這個課題研究的重要原因：“有一些教學(xué)內(nèi)容，教師盡管進(jìn)行了詳細(xì)的講解和反復(fù)的訓(xùn)練，學(xué)生還是會一錯再錯，表現(xiàn)出極強(qiáng)的頑固性；有時候教師很小心地控制著教學(xué)的設(shè)計與流程，希望能夠獲得意料中的答案，可是結(jié)果卻出乎意料，相差甚遠(yuǎn)。”轉(zhuǎn)變“相異構(gòu)想”是理科教學(xué)的難點(diǎn)。

三、重視過程是概念轉(zhuǎn)變的關(guān)注點(diǎn)

庫恩的“科學(xué)革命”指的是在科學(xué)發(fā)展過程中的范式轉(zhuǎn)變。當(dāng)科學(xué)從一種范式轉(zhuǎn)化為另一種范式的過程中，“有常態(tài)科學(xué)緩慢、連續(xù)、穩(wěn)定和積累的變化”，只有在出現(xiàn)反常與危機(jī)時，才有可能使前范式發(fā)生動搖，但真正科學(xué)革命的發(fā)生，是新的方式經(jīng)過競爭與選擇才建立起來?！靶吕碚摰耐枰亟ㄏ惹暗睦碚?，重新評價先前的事實(shí)，這是一個內(nèi)在的革命過程，這個過程很少由一個人完成，更不能一夜之間實(shí)現(xiàn)?！盵5]只有新的范式顯示更大優(yōu)勢，才能得到科學(xué)共同體的承認(rèn)。在這個過程中，反常的發(fā)現(xiàn)是科學(xué)革命的導(dǎo)火索，而新范式更大價值的體現(xiàn)是革命成功的保障。

同樣，學(xué)生的概念轉(zhuǎn)化不可能一蹴而就，往往需要一個過程，有些核心概念的形成可以使學(xué)生脫胎換骨，即發(fā)生思維方式和價值觀念的變化，類似于科學(xué)革命，需要一個漫長的過程。概念轉(zhuǎn)化一般經(jīng)歷的過程是：對“相異構(gòu)想”的認(rèn)知沖突、科學(xué)概念的形成、概念體系的重構(gòu)、概念發(fā)展的分析。對“相異構(gòu)想”產(chǎn)生認(rèn)知沖突是概念轉(zhuǎn)化的原動力。只有知道學(xué)生的“相異構(gòu)想”是什么，了解學(xué)生產(chǎn)生“相異構(gòu)想”的原因，才能結(jié)合學(xué)科特點(diǎn)，選擇恰當(dāng)?shù)姆椒?，?chuàng)設(shè)合適的教學(xué)情境。當(dāng)然這只是概念轉(zhuǎn)化的開始。概念的形成還需要教師幫助學(xué)生收集盡可能多的相關(guān)證據(jù)，引導(dǎo)學(xué)生用科學(xué)的方法，進(jìn)行分析、比較、辨別，提取共同的特征信息，并將它進(jìn)一步抽象概括。概念體系的重構(gòu)是指在頭腦中建立新的知識結(jié)構(gòu)，或是將新概念納入已有的知識結(jié)構(gòu)，進(jìn)行概念的同化；也可能是利用新的概念對原有的概念體系進(jìn)行重新組合，建立新的知識體系。概念發(fā)展的分析是指讓學(xué)生回到“前概念”，通過概念的運(yùn)用和比較，理解概念轉(zhuǎn)化的意義，體會認(rèn)知深化的價值。認(rèn)識概念轉(zhuǎn)化是一個過程，可防止教學(xué)的急于求成，有助于教師在學(xué)科結(jié)構(gòu)框架下對概念轉(zhuǎn)化進(jìn)行整體的教學(xué)設(shè)計，在循序漸進(jìn)提升學(xué)生的認(rèn)知能力。

四、提升素養(yǎng)是概念轉(zhuǎn)化的終點(diǎn)

形成科學(xué)概念，對提高學(xué)生的認(rèn)識世界能力是重要的。這不僅是因?yàn)榭茖W(xué)概念比學(xué)生的“前概念”更接近世界的真實(shí)面目，還在于科學(xué)概念是學(xué)生進(jìn)一步認(rèn)識世界的有效工具，是更合理的思維方式和價值觀念。德國哲學(xué)家海德格爾在評價現(xiàn)代科學(xué)與古代科學(xué)的不同時就認(rèn)為：“關(guān)鍵之處不在于是不是從事實(shí)出發(fā)，而在于接受事實(shí)和確立概念的方式；不在于做不做實(shí)驗(yàn)，而在于設(shè)置實(shí)驗(yàn)的意圖、基礎(chǔ)或‘前概念；不在于是不是使用了數(shù)字和測量，而在于以何種方式、在何種意義上來應(yīng)用和實(shí)施計算和測量。”[6]同樣，對學(xué)生的“相異構(gòu)想”進(jìn)行“概念轉(zhuǎn)化”，不僅在于掌握和運(yùn)用科學(xué)概念，更在于概念轉(zhuǎn)化過程帶給學(xué)生的思維方式和價值觀念的轉(zhuǎn)變，更在于概念轉(zhuǎn)化的科學(xué)探究過程中學(xué)生所體驗(yàn)的探究樂趣和科學(xué)精神。

可見，概念轉(zhuǎn)化本身不是學(xué)生學(xué)習(xí)意義的全部，重視概念轉(zhuǎn)化過程中探究活動的設(shè)計，在活動中關(guān)注概念轉(zhuǎn)化過程中的意圖、方法、觀念，促進(jìn)概念轉(zhuǎn)化中學(xué)生思維和觀念的變化，才能實(shí)現(xiàn)全面的科學(xué)教學(xué)，提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，這是概念轉(zhuǎn)化教學(xué)的最終目的。

【參考文獻(xiàn)】

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