引言
近二十多年來,研究者們對于兒童在科學學習中的概念化理解開展了大量研究。這些研究成果包括不同年齡段的學生理解科學概念的詳細信息，并涉及到了廣泛的科學領(lǐng)域。有許多綜述文章和論文集收錄了有關(guān)的研究成果，為我們提供了對這一領(lǐng)域的整體認識。(Gilbert and Watts, 1983;Carey, 1985；Driver, Guesne and Tiberghien,1985;West and Pines, 1985). 這些研究所關(guān)注的共同主題是認識兒童關(guān)于自然現(xiàn)象的原有概念的重要性。研究者把科學學習看作兒童關(guān)于自然現(xiàn)象的原有概念的發(fā)展或轉(zhuǎn)變，而不是新信息的點滴累積過程。已經(jīng)提出了建立在這個觀點之上的各種學習模型，其中有些來源于認識論文獻(Posner, Strike, Hewsonand Gertzog, 1982), 有些則來自認知心理學(Osborne and Wittrock,1983).這些工作對于課堂教學實踐都有重要意義。承認兒童相異概念的教學方法也得到了研究、發(fā)展和檢驗。這些教學方法包含了建立在基本理論的不同方面上的各種教學策略，并對一定年齡段的學生進行了實驗，報告了研究結(jié)果。
本文是關(guān)于建立在“學習就是概念轉(zhuǎn)變”這一觀點之上的教學策略的文獻綜述。迄今為止，關(guān)于相異概念的研究在課堂實踐中的影響還是有限的。在里茲，我們正在研究能夠在科學教學中廣泛利用這些研究成果的教學方法。本綜述的目的是確定已經(jīng)提出的各種教學策略并分析它們所依據(jù)的不同假設(shè)。
舒爾（Shuell，1987）指出，教師的主要工作就是確定最適合學生學習的學習任務。這就為科學教育工作者和教師提出了一個中心問題：教師選擇學習任務和教學策略的依據(jù)是什么？進一步說，關(guān)于兒童的概念和概念轉(zhuǎn)變的研究成果對于這個實際問題可以提供哪些指導和幫助呢？
我們認為，教師要在以下三個層次上進行教學決策：首先，教師需要營造一個能夠支持概念轉(zhuǎn)變學習的學習環(huán)境。例如，為學生提供一個能夠互相討論，思考不同觀點的機會。第二是選擇教學策略，我們把教學策略看作指導特定主題教學順序的整體方案。第三，必須考慮選擇具體的學習任務。學習任務要適應所選擇的教學策略，并且必須考慮具體科學內(nèi)容的需要。
要確定適當?shù)慕虒W策略，應當考慮以下四個因素：
1． 學生原有的觀念和態(tài)度：學生在廣闊的科學領(lǐng)域中具有的前概念在文獻中已有大量報道，現(xiàn)在需要考慮的是怎樣利用這些結(jié)果進行教學。
2． 預期的學習結(jié)果的性質(zhì)：學習結(jié)果和用科學術(shù)語對這些結(jié)果的邏輯分析是制訂教學計劃的主要框架。
3．分析在發(fā)展和轉(zhuǎn)變觀念的過程中對學生智力的要求：這種分析集中于學習者從現(xiàn)有概念向預期結(jié)果轉(zhuǎn)變的過程中需要經(jīng)歷的智力途徑的性質(zhì)。
４．考慮可能用來幫助學生從現(xiàn)有概念向科學概念轉(zhuǎn)化的各種教學策略。
本文在綜述關(guān)于概念轉(zhuǎn)變的教學策略的文獻過程中，將突出上述四個要素。首先總結(jié)文獻中報道的各種不同的教學策略，然后確定和分析有關(guān)的理論問題。最后討論為概念轉(zhuǎn)變而教所存在的實際問題。
促進概念轉(zhuǎn)變的策略綜述
我們將促進概念轉(zhuǎn)變的教學策略分為兩大類。第一類是建立在認知沖突和解決沖突基礎(chǔ)上的教學策略。第二類以學習者原有的觀念為基礎(chǔ)，利用比喻和類比的方法將其擴展到新的領(lǐng)域。這兩類策略在促進學習者的概念轉(zhuǎn)變過程中所強調(diào)的側(cè)重點不同。強調(diào)認知沖突及其解決的策略可以看作來自皮亞杰的觀點，認為學習的核心是學習者積極參與對知識的重組。以學生的認知結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)進行擴展的教學策略，重點不在于學習者的主動調(diào)適，而是側(cè)重于教師的適當干預，為新的思維方式提供“支架”。
以認知沖突和解決沖突為基礎(chǔ)的教學策略。
許多促進概念轉(zhuǎn)變的教學過程是建立在認知沖突基礎(chǔ)上的。這些過程包括創(chuàng)設(shè)一定的情境，使學生對一些現(xiàn)象所持的觀念明朗化，然后直接對其進行挑戰(zhàn)，從而引起認知沖突。解決沖突的嘗試為隨后的學習提供了前提。下面總結(jié)了建立在認知沖突基礎(chǔ)上的不同的教學策略。
a) 矛盾事件
納斯伯姆和諾威克（Nussbaum，Novick1982）提出了一種以皮亞杰的順應理論為基礎(chǔ)的教學策略。這種策略包括四個主要因素：
1．首先通過學生對暴露事件的反應來揭示學生的前概念。
2．使學生明確意識到他們自己和別的學生的想法。
3．通過讓學生嘗試解釋一個矛盾事件，引起概念沖突。
4．鼓勵和引導認知的調(diào)整，建立與科學概念相一致的新的概念模型。
研究者將上述過程作為氣體結(jié)構(gòu)（包括粒子間真空的概念和粒子運動的概念）教學的基礎(chǔ)，對11歲至13歲的學生進行了教學實驗。在對這種教學方法進行評價時，作者認為它對“激發(fā)認知挑戰(zhàn)和學習的動機是很成功的”，但承認“不能使所有的學生達到預期的概念轉(zhuǎn)變的效果?！痹诮Y(jié)論中，他們將這種方法與科學史進行了比較，并指出“一個重要概念的轉(zhuǎn)變不能通過革命的方式發(fā)生，而在本質(zhì)上是一個漸進過程?！?br> b) 不同認知間的沖突
斯太威和伯克威茨（Stavy，Berkovitz，1980）研究了兩種通過引起沖突進行的教學活動，并對它們進行了區(qū)別。一種是學生對某一物理現(xiàn)象的認知結(jié)構(gòu)和真實的物理現(xiàn)象之間的矛盾；另一種是對同一物理事實的兩種不同的認知結(jié)構(gòu)之間的沖突。
他們利用第二類沖突設(shè)計了一種教學策略，目的是為了促進兒童理解溫度的概念。他們特別揭示了學生描述溫度的兩種不同的表達方式之間的矛盾沖突：定性的直覺的描述和定量的描述。對于一定年齡的兒童來說，對溫度某方面的定性認識是正確的，沖突策略利用了這些正確認識，鼓勵他們應用這些知識去解決一些定量的問題，從而引起矛盾。例如，大部分9到10歲的兒童認為溫水加溫水還是溫水，然而他們也認為30攝氏度的水加30攝氏度的水，就會得到60攝氏度的水。
這種教學策略利用作業(yè)紙和精心設(shè)計的實驗使學生意識到他們認識上存在著矛盾．將這種教學策略用于平均年齡為十歲的小學生，分別讓他們進行單獨練習和小組練習。關(guān)于實驗結(jié)果作者寫道，研究表明，無論是在單獨還是班級的訓練情境中，沖突確實促進了兒童對溫度概念的理解。他們提到，這一策略對于幫助兒童理解溫度的“強度”性質(zhì)具有特殊作用。
科斯格儒等（Cosgrove， Osborne, Champagne, Gunstone and Klopfer and Rowell and Dawson）在1985年提出了一種教學法，要求學生明確地解決不同觀點之間的差異（如學生之間的、教師的、科學書籍上的觀點）?？扑垢袢搴蛫W斯本提出了“產(chǎn)生式學習的教學模式”，它由四個階段組成：
1．預備階段：教師需要理解科學家的觀點、學生的觀點和自己的觀點。
2．集中階段：給學生創(chuàng)造機會探索與概念有關(guān)的情境，最好是真實的日常生活情境，鼓勵學生闡明自己的觀點。
3．挑戰(zhàn)階段：學習者互相之間對現(xiàn)有的觀點進行爭論，辯護或質(zhì)疑。必要時，教師可介紹科學的觀點。
4．應用階段：給學生提供各種情境來應用新觀念。
作者強調(diào)，科學觀念只有通過實驗、演示或類比的方法，使學生認為它是明智的和合理的，才能積極地接受它。他們還強調(diào)了預備階段的重要性。
研究者用這種模式進行電路中電流的教學。在挑戰(zhàn)階段，進行一個“關(guān)鍵測試”，測量燈泡兩測的電流。這種電流單元的教學對于11--14歲的學生已經(jīng)進行過多次實驗。作者報告說，這種模式成功地幫助學生改變了對電流的認識。在此之前，學生認為電用光了，現(xiàn)在則認識到在電路中電流處處相同。
在研究中，他們注意到了新觀點在時間和不同情境中的穩(wěn)定性問題，指出＂那些與學生的直覺知識相反的，而又沒有被其他學習情境所強化的概念，在學過一段時間之后，需要進行更多的應用練習．”
查樸尼等（Champagne, Gunstone and Klopfer，1985）提出了一種以對話為基礎(chǔ)的教學策略，他們稱之為＂對抗偏見＂，專門用來改變學生在特定的領(lǐng)域內(nèi)的原有認識．（例如，物體的運動），它包括以下幾個步驟：
?。保紫仁箤W生明確他們用于解釋或預測一個常見的物理現(xiàn)象的觀念（例如，關(guān)于向外排氣的氣球的運動）。
?。玻總€學生對自己的預測或觀念作進一步的分析論證，并向全班同學介紹．
?。常畬W生們盡力闡明自己的觀點是正確的。經(jīng)過討論和爭論，使每個學生都能明確自己對于有關(guān)情境中的運動的看法?！ ?br> ４．教師演示物理現(xiàn)象（例如，釋放氣球），并用科學概念進行理論解釋。
5． 進一步的討論，讓學生對他們自己的分析和科學的分析進行比較。
據(jù)報道，研究者將這種策略運用在中學生和實習教師中。作者指出，在教學過程中，討論、考慮他人的觀點，將所研究的情境與其他的真實物理現(xiàn)象相聯(lián)系，對于促進概念的轉(zhuǎn)變非常重要。他們同時指出，必須激勵學生增強自主學習的動機。經(jīng)過這種教學課堂討論的質(zhì)量有所提高．
除了在教學開始時，通過引起與學生的前概念的沖突以促進概念轉(zhuǎn)變之外，羅爾等（Rowell and Dawson，1985）還提出了另一種策略，在介紹新概念以后，再解決學生的前概念和新概念之間的沖突．這種方法來自科學哲學、科學史和皮亞杰的平衡理論的觀點。它建立在以下前提之上：
１．一個理論只能被另一個更好的理論所代替，而不是在遇到無法解釋的證據(jù)時被拋棄?！ ?br>２．建構(gòu)一個更好的理論并不需要直接挑戰(zhàn)個人自發(fā)產(chǎn)生的相關(guān)知識?！ ?br> ３．盡管認知的改變包含策略和元認知的知識，但不必將它們建構(gòu)在一起．
這一教學方法包含六個步驟：
１．確定學生認為與問題情境相關(guān)的觀點．
?。玻懻摬?nèi)容記錄下來，以備隨后思考．
?。常嬖V學生將要教給他們的理論能夠解決這些問題，而且要求他們參與知識的建構(gòu)和隨后的學習，與他們自己提出觀點進行對比。
?。矗趯W生已有的知識基礎(chǔ)上提出新的理論．
?。担髮W生用新的理論解決問題，從而證明這個理論已經(jīng)被個體建構(gòu)。要求學生把這個過程記錄下來，作為第二次筆記．
?。叮總€學生對步驟２和５的記錄結(jié)果進行比較，檢查這些觀點的性質(zhì)．起初的檢測直接針對在測試中的刺激問題的記錄．隨后的檢測盡可能地包含許多相關(guān)的情境．這樣，使學生參與獲取元認知的知識過程之中．
道森（Dawson，1990）考察了使用這種方法給初學者介紹化學變化的教學過程．
以發(fā)展學生與科學觀點相一致的認識為基礎(chǔ)的教學策略
與引起沖突并要求學生解決沖突的教學策略不同，第二類教學策略是建立在學生現(xiàn)有觀念基礎(chǔ)之上的。隨后的教學使學生的現(xiàn)有觀念向科學認識發(fā)展和拓寬。
克萊門特（Clement et al 1987）在力學領(lǐng)域里提出并驗證了一套類比的教學策略，其目的是增加有益的直覺的應用范圍，并減少有害的直覺的應用范圍。這種策略假定，在學生掌握定量規(guī)律之前，給學生提供機會建立對現(xiàn)象的定性直覺的理解，這樣可以促進概念的轉(zhuǎn)變。利用學生原有的直覺知識，在被學生誤解的“靶例”和“錨例”之間形成類比關(guān)系，通過這種方式來發(fā)展學生的理解。研究表明，在發(fā)展這些關(guān)系的過程中，“架橋策略”是非常有用的。
布朗和克萊門特（Brown，Clement 1989）描述的架橋策略包含四個步驟：
1． 創(chuàng)設(shè)一個靶子問題，暴露學生與討論的主題相關(guān)的錯誤概念。例如，大多數(shù)初學物理的學生對于靜止在桌子上的書會受到向上的力，往往產(chǎn)生錯誤的概念。學生中最典型的觀點是，桌子是被動的，不能對書施加向上的力。
2． 教師舉出一個符合學生直覺的類比例子（例如，用手托著一本書），這個例子稱為一個“錨例”，或簡單說是一個“錨”（錨的直覺含義是初學者所持有的和物理理論基本相容的信念，這種信念可以是明確的，也可以是緘默的。）
3．教師要求學生在錨和目標事件之間作出明確的對比，并試圖建立類比關(guān)系。
4．如果學生沒有接受這種類比，教師再試圖找到一種架橋類比（或者一系列架橋類比），即在目標和錨之間插入的概念化的中介物。例如對于放在桌子上的書，可以用放在彈簧上的書作為中介物。
據(jù)報道，運用這種策略克服靜止、摩擦力和關(guān)于運動物體的牛頓第三定律的錯誤概念產(chǎn)生了很好的效果。實驗組和控制組在教學后的測驗成績有顯著差異。最近的工作涉及到有關(guān)拋錨概念的更進一步的研究。
斯太威（Stavy，1991）也報告了他的研究工作，其目標是利用學生直觀的感性知識，理解蒸發(fā)過程中的物質(zhì)守恒。斯太威認為，在已知的和未知的事物之間利用類比關(guān)系，可以幫助學生學習新知識，摒棄或修正錯誤概念。在他所報告的研究中，來自5、6 年級的學生分為兩組，第一組要完成的任務是首先研究碘的蒸發(fā)（碘蒸氣是可見的有色氣體），然后再嘗試著去做類似的工作，研究丙酮的蒸發(fā)（丙酮的蒸氣是一種不可見的氣體）。第二組學生首先觀察丙酮的蒸發(fā)，然后再觀察碘的蒸發(fā)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，第一組學生的學習要比第二組有效的多。對碘蒸發(fā)現(xiàn)象的直覺感性的認識成為認識丙酮的蒸發(fā)的一個類比例子，便于消除對于丙酮的錯誤認識（學生認為丙酮消失了）。
通過對16—19歲的學生的研究，尼德若（Niedderer，1987）提出了一種概念轉(zhuǎn)變的不同方法。作者認為這種方法和布朗在1977年提出的教學策略的理論基礎(chǔ)一樣，也是以“新科學哲學”為基礎(chǔ)的。其目的不是用科學理論代替學生自己的觀點（學生自己的觀點是與日常生活中的思考相聯(lián)系的），而是讓學生了解科學理論和自己的觀點，并通過比較日常思維與科學思維的差異來達到學習科學概念的目的。這一點，所羅門（Solomn，1983）也指出過。概括地說，這個策略包含六個階段：
1． 準備：教學干預之前的過程，包括準備儀器和相關(guān)概念。
2． 開始：提出一個開放性問題。
3． 實施：包括下列內(nèi)容：提出問題或形成假設(shè)，設(shè)計和進行實驗，觀察，理論討論，總結(jié)發(fā)現(xiàn)。
4． 對結(jié)果進行討論：全班討論。
5． 與科學的結(jié)論進行比較：把學生的發(fā)現(xiàn)與相似的歷史上的理論或者現(xiàn)代觀念進行比較，找出不同之處，并討論產(chǎn)生這些差異的原因。
6． 反思：鼓勵學生回顧實施過程，并思考出現(xiàn)的特殊問題或困難。
研究者將這種方法應用于“力”這一單元的教學中。在學生學習了距離、時間、速度、加速度等概念之后，向他們提出一個問題：加速度與什么因素有關(guān)？學生分組進行討論，他們確定問題，形成假設(shè)，進行實驗做匯報。然后，教師說明一個普遍理論可以解決各種問題，指出F=ma 這一公式是與學生討論的問題相聯(lián)系的。
作者指出，在他們的研究中，學生一般能解決特定的問題，但是不能找到普遍關(guān)系。在領(lǐng)會科學探究的基本思想方面有所進步。作者也聲稱：“這種教學策略通過讓學生自己得出結(jié)論，并且系統(tǒng)地與科學研究的結(jié)論進行對比，從而開始了深入的學習過程，這一點看起來是合理的。
概念轉(zhuǎn)變教學中的理論問題
我們已經(jīng)確定了文獻中的兩類為概念轉(zhuǎn)變而教的教學策略（認知沖突及其解決和學生觀念的發(fā)展），現(xiàn)在討論幾個理論問題。其中有幾個直接來自于綜述文獻，另外幾個則是大家普遍關(guān)心的問題。
承認學生的觀點
在上述所有的教學策略中，潛在的基本原理是，強調(diào)在任何教學事件中承認學生的現(xiàn)有觀點和理解方式的重要性。這個過程有多種不同的實施方式：
——課堂上明確引發(fā)學生的觀點。
——選擇教學的切入點。
——設(shè)計課程。
在所有的認知沖突策略中，都包含著讓學生有機會闡明自己的觀點這個階段（其中也包括尼德若的工作），這樣就可以確定學生的觀點與科學的觀點之間的差異。尼德若從學生的觀點出發(fā)，利用替代的方法將學生的觀點作為發(fā)展科學概括的基礎(chǔ)。在所有這些案例中，都明確揭示學生的觀點，并將其作為后來教學的基礎(chǔ)。
克萊門特首先設(shè)計一個目標問題，用來揭示學生關(guān)于某些現(xiàn)象的錯誤概念，之后將教學重點轉(zhuǎn)入考慮錨例，即教師用來做類比的例子。在這種設(shè)計中，以學生的觀點和理解作為選擇教學切入點的依據(jù)；最初的教學并不直接回答學生在課堂上明確提出的觀念。斯太威用類似的方法，有意識地利用學生的理解（他們的直覺的感性的知識）為質(zhì)量守恒的教學提供切入點。
其他研究者利用有關(guān)兒童的現(xiàn)有概念的知識設(shè)計科學課程。例如，斯克魯?shù)龋⊿chollum,Hill,Osborne,1982）在教11—13歲孩子力學時，利用了兒童的以下觀念，許多孩子認為，物體之所以向前運動，是因為在物體內(nèi)有一些東西保持它們向前運動。他們在這個基礎(chǔ)上設(shè)計教學，首先介紹這個東西就是動量。使用這種方法的教師報告說，孩子們似乎已經(jīng)有了這些觀點。愛森和斯太威（Eisen，Stavy，1987）采用同樣的方法，設(shè)計了一個光合作用的教學單元，從自然界中的物質(zhì)循環(huán)開始講授。他們認為這種教學反映了學生學習的自然規(guī)律。
沖突的本質(zhì)和作用
從教師的角度來看，以上所有的教學策略，包括那些不是建立在認知沖突基礎(chǔ)上的教學策略，都有一個基本要素——實際的或潛在的沖突。這些沖突存在于科學理論和學生帶到學習過程中來的觀點或者作為學習過程的結(jié)果而形成的觀點之間。例如，在斯太威的工作中有這么一個例子，教師考慮到學生有關(guān)蒸發(fā)過程中質(zhì)量守恒的觀點，因此期待著學生關(guān)于丙酮蒸發(fā)的問題的回答與科學的觀點產(chǎn)生沖突。同樣的情景，則由于首先使用了碘的蒸發(fā)而被避免。然而，盡管教師可能意識到存在沖突，學生卻可能全無意識。確實，即使沖突被某種方式明確化，仍然不能保證學生意識到它的存在和它的意義。
有意識地利用以沖突為基礎(chǔ)的教學策略，可能會使學生的觀點和科學觀點之間的矛盾明確化，但是也可以利用其他矛盾：
——學習者現(xiàn)存的兩種觀點：例如，斯太威和伯克威茨利用學生關(guān)于溫度的直覺定性認識和定量認識之間的矛盾。
——學習者持有的解釋模型和不能被這種模型解釋的事件之間的矛盾。例如，納斯鮑姆等（Nussbaum，Novick，1982）利用了學習者關(guān)于氣體結(jié)構(gòu)的連續(xù)性模型和氣體能夠被壓縮這一事實之間的矛盾，建立認知沖突。
——學生持有的觀點和同學的觀點之間的矛盾。例如查樸尼等（Champague.et.al.1985）利用學生關(guān)于物體運動的各種各樣的觀點來建立沖突。
任何以沖突為基礎(chǔ)的策略要取得成功，都依賴于學習者認識和解決沖突的意愿和能力。例如，在課堂上不同學生的觀點，或者學生的預測與物理現(xiàn)象，并不能帶來沖突，除非學習者準備構(gòu)建和理解這些觀點和事實，并試圖建立彼此之間的聯(lián)系，這樣才會引起認知沖突。德雷弗斯等（Dreyfus et al,1990）指出，從保證學習者對某一知識的建構(gòu)或僅僅從學習知識的角度來說。即使是意義明確的沖突也并不總是成功的。
在本文綜述的教學策略中提到的沖突的作用及其解決方式有以下四種：
?。保绻箤W習發(fā)生，在教學的早期階段就必須讓學生認識到?jīng)_突的存在。
納斯鮑姆等（Nussbaum，Novick，1982）從需要的角度說明了他們在教學的起始階段引起沖突的理由。使學生意識到用他現(xiàn)有的概念無法解決的問題，并且假定人類具有一種天生的需要，就是在兩種認識之間減少矛盾和不和諧，避免沖突。因此，沖突的存在就成為尋求一個更好的解釋的動機因素。這一點在斯太威和伯克威茨關(guān)于溫度的教學中也得到了確認。
?。玻紫冉榻B一種不同的思維方式，然后使沖突明確化。
羅爾等（Rowell，Dawson，1983）指出，在學生有機會闡明自己的觀點和介紹科學觀點之后才應引起沖突。他們認為這種方法是最有效的，減少了學習者的困惑，“直至有一種新的思維方式來取代時，才對學生舊的思考方式提出挑戰(zhàn)?！?br> ?。常话岩饹_突作為促進學習的必要手段。
克萊門特把沖突作為學習的潛在的有用的動力。他建議，如果在同一學生的認知結(jié)構(gòu)中存在著錯誤概念和正確概念，一種合適的方法是使兩者彼此挑戰(zhàn)。盡管克萊門特的基本策略是運用類比來發(fā)展有用的概念，而不是挑戰(zhàn)錯誤概念，他也注意到在持有不同觀點的學生之間利用沖突的作用。他認為，熟練地引導課堂討論，是引起矛盾、產(chǎn)生內(nèi)部動機和重建概念的最有效方式。
?。矗苊鉀_突
斯太威認為，沖突策略可能會使學生失去信心，有時甚至會從正確判斷退行到錯誤判斷。她指出，在她利用類比的教學策略中，“沒有使學生意識到?jīng)_突或?qū)W習過程，在學生無意識狀態(tài)下學習也會發(fā)生。從學生的角度來看，既沒有錯誤概念，也沒有學習發(fā)生?！?/p>
科學概念的結(jié)構(gòu)
一個新概念只有能被學生表達時，學生才能接受它。換句話說，他們必須發(fā)現(xiàn)它是可理解的。在不同的教學策略中，新概念的產(chǎn)生和使學生理解它們的方式是不同的。例如，在那些強調(diào)沖突的教學策略中，傾向于假設(shè)從學生中產(chǎn)生相異概念，如果學生提出一些可行的相異概念，然后就能夠把它們集中起來，所有同學通過討論和實驗，最后達成一致認識。在學生已經(jīng)提出可行的概念的情況下，這種策略可能是有效的。
但情況并不總是這樣。在這一領(lǐng)域的一些研究者承認，有時需要教師介入其中，提出某個“可接受的觀點”，與學生提出的觀點并行。這就使我們注意到了關(guān)于科學概念建構(gòu)過程的基本理論方面。我們認為，科學概念不僅僅是為了理解經(jīng)驗而形成的個體建構(gòu)，而是從科學的社會團體中發(fā)展起來的一種“思維方式”。在這個意義上來說，它們需要通過科學文化來傳承，而不是從個體經(jīng)驗中發(fā)現(xiàn)。因此，幫助學生建構(gòu)科學概念，包含著一個介紹科學文化的過程，教師在這個過程中起著重要作用。
在回顧概念轉(zhuǎn)變的不同策略時，我們確定了促進科學概念的建構(gòu)過程的不同方式。在一些極端的策略中，通過頭腦風暴和反應，最大限度地鼓勵學生自己提出更可行的概念。然后，教師肯定其中的一些觀點，否定另一些觀點。通過這種曲折的方式來引導學生得出科學的概念。
有些策略則更直接地支持知識的構(gòu)建過程。例如，仔細而嚴格地選擇類比來支持新概念的建構(gòu)。由羅爾等提出的策略明確給出了構(gòu)建新模型的時間，但沒有說明怎樣建構(gòu)。在另一些策略中，教師根據(jù)對學生的了解，提供一種綜合的“思維方式”，并與學生討論它的應用。我們認為，這個過程實際上是將科學團體提出的概念和理論提供給學生，并與學生討論其意義。按照維果斯基的思想設(shè)計的教學過程，則強調(diào)通過一個明顯的“支架式”階段，支持學生發(fā)展新的能力。
在里茲，在我們自己關(guān)于力學教學的研究工作中，我們正在利用計算機模擬，在學生學習的適當時機明確介紹一種表達策略（例如用箭頭表示力的矢量），我們不希望學生自己發(fā)現(xiàn)類似的方式，盡管他們需要機會來使用這套符號進行思維和解釋有關(guān)情境，以便使它成為可利用的工具。
知識建構(gòu)過程中存在的問題是，要建立某一領(lǐng)域的科學模型，必須建立起這一領(lǐng)域的一系列概念及其相互聯(lián)系，學生構(gòu)建牛頓力學和電學時的情況都是如此。力學需要在力、速度、加速度、動量等概念之間建立聯(lián)系；電學則需要建立電流、電壓、電阻、電功率等相互聯(lián)系的一些概念。在這些情況下，學生需要花費時間來建立新的模型，在這個過程中可能（無意識地）試圖解釋原有的經(jīng)驗。盡管這些知識只能一點點地建構(gòu)，但這種復雜的思維方式可能作為一個整體才能被學生理解，這樣就給教學提出了一個更復雜的問題。
科學概念的評價
學生可能能夠建立起一個科學概念的表達方式，對他們來說，這個概念也是可以理解的。然而，仍然存在概念轉(zhuǎn)變過程中的下一個問題，即學習者賦予這些科學概念什么樣的地位。這里存在著多種可能性，概念可能被理解（如學生能夠創(chuàng)建一個關(guān)于它的內(nèi)部的敘述），但是學生不相信它描述世界的方式。我們都有這樣的經(jīng)驗，高中學生對于粒子理論的反應就是這種方式。
在這里，我們不是在本體論意義上評價一個新概念，即表達事物是怎樣存在的，學生可能從實用的角度來評價它們。在這種情況下，對概念的評價是看它在特定的情況下是否有用。所羅門提出的觀點可能是重要的，教學不是為了改變學生的觀點，而是要幫助他們理解特定的認識方式適合于特定的情境。
對新概念的進一步評價可能涉及到其概括性。這個特征既不是新概念能否更好地符合個體經(jīng)驗，也不是在特定情況下是否更有用。這種評價方式引入了一個認識論的標準——一致性。盡管可能存在一些內(nèi)在的認知壓力，趨向思維上的一致性而抵制矛盾，但對兒童和成人的推理過程的研究表明，這種作用是比較小的。然而，引導學生走進科學時卻要將其作為主要標準。正如我們在前面提到，科學教學需要包含明確的科學概念的支架過程，還需要明確介紹隱含在科學的“語言游戲”之下的認識論的假設(shè)。科學語言的過分簡潔也造成了學生的日常概念和科學概念之間的差異。這不僅由于學生的日常概念和科學概念差異較大，而且評價的重點和標準也有顯著區(qū)別。對日常概念而言，本體性和功利性的標準可能更占優(yōu)勢，而對科學概念的評價則更注重其簡約性。
在具體的概念轉(zhuǎn)變策略中，有一些策略從這個角度對教學提出了建議。其中有許多建議給學生提供機會來評價不同的概念。例如羅爾等提出的策略明確了這一點，查普尼等提出的教學策略則通過學生討論和交流觀點來實現(xiàn)評價。
在這種評價過程中，要求在不同標準的基礎(chǔ)上比較兩個或更多的可競爭的概念。這些標準包括內(nèi)在一致性和概念的擴展。在實踐中，這就意味著為了評價科學概念，需要給學生思考機會，不僅考慮經(jīng)過精心選擇的單一現(xiàn)象，而且要分析各種各樣的實例。
在概念轉(zhuǎn)變教學中涉及到許多實際問題。
顯然，學生和教師是本文所描述的課堂教學活動的主要參與者。那么，概念轉(zhuǎn)變教學應該對他們提出哪些特殊要求呢？
對學生的要求
許多教學方法的共同的特征就是包括學生討論這樣一個階段。討論的方式有兩種，一種是小組討論，另一種是全班討論。討論使學生充分意識到他們自己的觀點和其他同學的觀點。這個階段對學生提出各種要求，包括聽取、理解和評價別的同學的觀點。在考慮這些不同觀點的過程中，（特別是沖突策略）學生要經(jīng)常面對老師提供的更具權(quán)威性的觀點。這樣就給學生提供了大量不同的看問題的角度和方法，學生要考慮各自的優(yōu)缺點。
在這種鼓勵發(fā)表多種觀點的學習環(huán)境中，存在一個基本點，就是需要特定的科學觀和學習觀的支持。如果學生持有不同的觀念就會產(chǎn)生問題。例如，如果學生具有傳遞型的學習觀，并且堅持認為科學的觀點是正確的，那么要求他們考慮自己和其他人對一個現(xiàn)象的看法，對他們來說就會感到不合情理。這種矛盾曾經(jīng)出現(xiàn)在課堂實踐中。有一個十四歲的女孩，當教師問她關(guān)于某個現(xiàn)象的觀點時，她回答“為什么要問我，不如告訴我們正確的答案?！边@個女孩的回答在她關(guān)于科學和學習的認識中是合理的。如果要使學生用本文所描述的各種教學方法有效地投入學習，必須向他們說明理由，并鼓勵他們進行思考和反思。
顯然，這些教學方法將學生置于智力挑戰(zhàn)的位置上。當然，這是從訓練的角度而言。然而，德雷弗斯等（Dreyfus, Jungwirth and Eliovitch，1990）提醒我們，學生帶進科學課堂來的不僅僅是相異概念，還有重要的態(tài)度，這些態(tài)度將影響隨后的學習。特別是他們發(fā)現(xiàn)，“聰明的成功的學生對認知沖突的熱情很高。他們喜歡產(chǎn)生出人意料的效果的教學方法和面對新的問題?！迸c此相反，“不成功的學生表現(xiàn)出發(fā)展了副面的自我形象，強化了他們對學校和學校任務的消極態(tài)度，使他們產(chǎn)生了很高的焦慮水平?！逼浣Y(jié)果是“他們極力地避免沖突，當面對沖突時他們就本能地辯解，沖突對于他們來說似乎只是代表著又一次失敗。斯太文（Stavy，1991）也提出類似的觀點，她認為沖突會使學生失去信心，有時還會引起退步。
然而無論采用哪種策略，從學生的角度來看，一個主要的特征在于，知識不是提供給他們的“現(xiàn)成的東西”,他們自己需要對理解學習活動負最終的責任。
對教師的要求
報道的所有方法都要求教師對學生的觀點和理解做出反應。這種反應可以采用不同的途徑和方法，因而對教師的要求也有所不同。
在一些情景中，要求教師擔任一個中性的“顧問角色”。這一角色的某些方面對教師來講可能是不熟悉的，例如搜集各種觀點和拒絕表達觀點，或者支持學生為了進一步探究而制定自己的學習計劃。
在其他情況下，需要教師直接對學生的觀點做出反應，幫助他們向科學的觀點發(fā)展。在這些情景中，有三個要點需要教師把握：（1）所教的科學領(lǐng)域的知識；（2）在這一領(lǐng)域中學生們所傾向使用的概念；（3）在教學過程中學生傾向于使用的概念發(fā)展方式。在任何特定領(lǐng)域中，關(guān)于概念發(fā)展方式的知識有助于認識課堂學習的動力過程和途徑。在教學之前，每個學習者的概念發(fā)展方式是不能完全確定的（例如，通過將學生開始的觀點和計劃的學習結(jié)果進行理論上的比較）。只能通過實踐和知識的發(fā)展過程來獲取對于一般的概念發(fā)展方式的認識，這種認識可能對于專家和建立教師的自信最有幫助。
另一個對教師的基本要求是營造一個課堂環(huán)境，在其中學生能感到自信，能夠公開地表達和討論他們自己的觀點。要營造這種課堂環(huán)境，教師必須了解學生的需要、感情和觀點，成為班級的有效管理者。
我們認為，對許多教師來說，上述要求可能代表著在一定程度上改變目前的課堂實踐。要求教師做到以下幾點：
——了解與所教課題有關(guān)的學生的觀點和理解方式。
——認識所教課題的可能的概念發(fā)展方式。
——對學生學習進步敏感。
——能夠提出學習任務以支持和鼓勵學生的進步。
——對所教課題有足夠的理解，能夠辨別不同的觀點并對其作出反應。
——能夠組織和管理允許上述所有情況都發(fā)生的課堂環(huán)境。
總結(jié)
本文回顧了為了促進學生的概念轉(zhuǎn)變而設(shè)計的各種教學策略。這些策略的主要目的都是幫助學生建立更科學的世界觀，所不同的是實現(xiàn)這一目標的具體途徑。研究者提出了多種激勵學生的方法：（1）用新概念去替換學生存在的前概念。（2）拓寬和發(fā)展存在的觀點，并將這些觀點應用到新的情景中。（3）發(fā)展可能與學生存在的觀點并行的科學的理解。（4）在不同的情境中辯認合適的或適用的模式。
顯然，不同的教學策略對學生的認知要求是不同的。這就回到了本文的引言部分中提出的選擇教學策略的基本問題。比較學生現(xiàn)存的概念和預期的學習結(jié)果為我們提供了對所期望的概念轉(zhuǎn)變的整體認識，并在一定程度上表明了學生必須經(jīng)歷的智力活動的范圍和本質(zhì)。此外，選用促進概念轉(zhuǎn)變的任何教學策略都將為學習者提出特定的認知需要，在設(shè)計教學時必須將這些需要與其他的相關(guān)因素一起考慮。
聯(lián)系客服
