错误概念的转变.doc

错误概念的转变一、 错误概念及其性质建构主义学习理论中，学习者原有的知识经验对学习新知识的重要性获得了普遍的认可。学习者的头脑并非空的容器，他们带着已有的概念走进课堂。这些概念往往与公认的科学概念相悖，并具顽固性，不易通过传统的教学方式消除，因而又被称为“前科学概念”（preconception）、“相异概念”（alternative conception）或“相异构想”（alternative framework）。这就是学生头脑中的错误概念,或者说另有概念。众多研究证明,学生对这些日常概念常常深信不疑。他们好象在头脑中开辟了不同的贮藏室,有些地方放的是自己的经验(信念),而有些地方存的是书本上的知识。在考场上,学生可能按照课本中说法答题,但在现实情境中,他仍然信奉原来的观点。学生在日常生活中,对很多科学现象和问题都普遍存在着许多观念,其中有些是正确的,而有些则是不全面、不完整的,甚至是完全同科学观念相违背的错误概念。这些错误的概念涵盖了自然科学的方方面面。在日常生活中很容易被家长和教师忽视，很多科学家对此也进行了相关的分析和研究，我觉得应该多加关注这些经常出现的概念错误。并通过科学的方法转变这样的现状。在科学教学过程中,教师应及时发现学生的错误概念,并对这些错误概念进行分析,找出出错的原因,以便运用适当的措施进行对错误概念的转变。错误的概念不仅在儿童中出现，甚至在大学生身上也出现，出现的频率在各年龄阶段变化不太大。错误概念的出现与学生的学业水平之间没有明显的相关，优等生也常常有这些错误的概念。而正确概念的传授并不能自动的矫正学生原有的错误概念。虽然教学在一定程度上能够改变学生的原有观念，但是仍有相当多的学生仍旧“坚守”着原来的看法。作为一个大学生而言，我就是这样，脱离了科学的解释或者一段时间没有接触这方面的科学知识，我就会持有着原来我观念中的理论。例如：我会认为在同样高度的两样东西，重的物体先着地。而搬开物理书通过公式来验证就是一起落地的。至今我都难以理解这样的结论。错误概念不简单是由于理解的偏差或遗忘而造成的错误，它们常常与学习者的日常直觉经验联系在一起。对于科学的概念，即使身为本专业的学生也难以脱离原有的生活经验与情境，而且让人觉得不可思议的是，我们观念中理论都是以前科学界所主张的观点。从这一点来看，科学家都犯得错误，何况我们平常的人呢！因此，在教学中，简单的告诉学生什么是正确的并不能“换掉”他们的错误观念，必须看到这些观念与整个认知结构有着密切的联系。最新进展沃斯尼阿多（Vosniadou）从认知心理学角度提出了概念转变的心理模型建构论。他认为念转变涉及到表征的变化， 这里表征对应于概念的心理模型。心理模型是个人的被模式化的目标系统的内部表征， 这意味着表征的变化就是心理模型的建构， 概念转变就是心理模型不断修正与重建的动态过程。 在科学教学实践中学生有些错误概念难以改变， 其中一个主要原因就是学生的错误概念往往涉及表征整个物理系统的原有的朴素心理模型。 学生对一个概念的理解是由心理模型决定的， 在学生的原有的朴素心理模型框架内形成的错误概念，如果不改变原有的朴素心理模型，这种错误概念就很难改变。有两个典型的朴素心理模型的例子： 一个是曲线动量错误，绳上的一个球以圆形轨迹旋转，如果任其运动，球的运动路径将会怎样？ 正确的答案是球按照圆的切线方向运动， 但有相当数量的人认为球应按照圆形路径运动。另一个是滑落错误，如果球以一定的速度从桌边滑出， 球的轨迹将会怎样？ 正确答案是球应该按照抛物线下落，但有人认为球将水平向前运动，当动量耗尽时开始下落。这些错误概念背后往往有更深层次的心理模型支持，上述两个错误概念就涉及对运动的根本理解，而且学生能根据心理模型自认为正确地解释一些现象，因此自己意识不到持有的概念是错误的，更不必说要改变原有的错误概念。所以，要改变学生的错误概念，就必然要改变学生表征整个物理系统的心理模型。因为心理模型是指对某一特定系统的功能部分及其相互关系的表征，它是学生理解、推论和预测的基础，所以，学生学习和理解科学概念的过程其实就是心理模型建构过程， 学生概念转变的心理过程也就是从朴素的心理模型向目标心理模型转变的过程。 只有支撑错误概念的心理模型发生转变，错误概念才会发生根本的转变，并有良好的长期效果。二、 概念转变及其过程在建构主义学习理论中，学习者对学习新知识的重要性获得了普遍的认可，他们带着已有的知识经验走进课堂，在课堂中常常会出现一些需要新的知识经验才能解决的新现象，然而这些新的经验往往与学习者的已有经验相悖，面对新、旧经验的不一致，学习者感到一种冲突，为了解决冲突，他们可能会对已有的观点进行调整、改造、重建，以适应新的情境。概念转变就是认知冲突的引发和解决的过程，是个体原有的某种知识经验由于受到与此不一致的影响而发生的重大改变（张建伟，1998），旨在揭示儿童错误概念及其转变的规律，是科学学习中的核心问题，也是国际研究的热点1。错误概念又被称为“前科学概念”（preconception）、“相异概念”（alternative conception）或“相异构想”（alternative framework）2。错误概念的形成多与个体所在的自然生活环境相关，它往往是各体对周围事物具体的概括抽象成自己的知识经验，然后储存在大脑中，在需要的时候通过回忆提取出来（当然这些经验往往是片面甚至错误的）.错误概念的转变是新、旧知识经验相互作用的集中体现，是新经验对已有经验的影响和改造。然而在教学中错误概念往往具有顽固性，不易通过传统的教学方式消除，因而教学促进概念的转变具有重要的意义。如何促进概念的转变？1.认知冲突的引发所谓认知冲突是指人在原有观念与新经验之间出现对立性矛盾时而感受到的迷惑、紧张和不适的状态。个体面对已有的知识经验，可以对行为的结果做出预期，而行为的结果与人的预期往往不完全一致，面对出乎意料的情境，人就会产生认知冲突。比如小学生在学习了自然数知道了4比2大，在初学分数时就会有4/1比2/1大的错误概念，但他又会发现在现实生活中2/1的西瓜比4/1的西瓜大，这时他的认知就发生了冲突，一旦有了这种认知上的冲突，他就会开始对原有的概念进行调整，以获得新的概念。认知冲突总是相对于个体的知识体系而言的，由于知识经验背景的不同，某一个情境可能与一个人的原有经验相冲突，但对于另一个人来说，可能不存在这种冲突，因此教师在教学的过程中要注意到学生的个别差异，在上课之前要对学生的已有知识经验有个大致的把握，这样教学效果才会更好通常认知冲突可以分成三类：（1）直接经验中的认知冲突和间接经验中的认知冲突；（2）显示概念的冲突和潜在概念的冲突；（3）针锋相对的认知冲突和可兼容的认知冲突。2.认知冲突的解决当人不愿意忍受认知冲突所造成的压力，他们就会努力寻找解决冲突的方法以建立新的平衡。对于认知冲突的解决有不同的途时径。胡森分析了原有概念C遇到新概念C是个体对新概念的处理方式有：（1）径直地或者在认真分析之后拒绝新概念；（2）通过三种可能的方式纳入新概念：一是机械记忆；二是概念更换，以新概念代替旧概念并与其它概念相协调；三是概念获取，将新概念C与包括概念C在内的原有概念一起重新进行加工和整合，即在原有知识背景中去理解新概念，新、旧概念并不矛盾。也有研究认为当个体面对新旧概念的对立性冲突时，概念又是会发生整体性的转变，但有时这种转变是渐进式的，学习者在构建新概念的同时往往还在继续使用原来的概念（与概念的同化有异曲同工之巧），并不如胡森说的那么简单。也有相关研究发现，当学生面对反常信息时可能做出的反应：（1）用正确的知识替换错误的知识；（2）忽视；（3）拒绝；（4）判断不相关的信息；（5）将其从所持观念中抽离出来，所持信念免受其影响；（6）重新解释，使其确证所持观念；（7）使所持观念做表面而非根本性的转变。后6种反应都不利于积极的观念转变。当然，这些现象并不少见，学生在课堂中经常会做一些接受新知识的表面功夫，一方面课堂上表现出来的是对照着老师的解题过程已经会用已学的知识来解题，“一厢情愿”地认为自己明白了；另一方面他们未能对所学知识有个充分的理解，一旦走出课堂很快就会回到自己原有的理解层面上去，导致学习效果不佳。因此，在教学中，教师要引导学生对外界的客观现象进行正确的知觉，防止学生在建构的过程中提取了不正确的信息而影响自己对所学概念的原理和理解。三、 概念转变的影响因素与条件1、 概念转变的影响因素（1） 学习者的形式推理能力 这一点主要讲学习者要克服错误概念，证明新概念的有效性。依赖于学生的形式推理能力。我认为学生要想理清思路，证明的时候条理一定要清晰。否则很难推翻头脑中原有的理论。学习者先前知识的三个特征影响转变的可能性：强度、一致性和坚信度。（3） 学生的元认知能力 在很多学习情境，这些先前经验并非是能够自动进入学习过程中，需要学习者自己有意识的去利用先前的经验，但很少有学生有意识，积极主动的利用自己先前知识经验。学习者在新的情境前激活，联想起原有的知识经验，而试图对新旧知识经验进行对照，整合，只有在这种积极地认知活动中，学习者才能意识到新旧经验之间的冲突，才能感受到原有概念的不足，认识到概念转变的必要性。（4） 学生的动机，对知识、学校的态度波斯纳（Posener）等深入分析动机因素与概念转变的关系，提出影响概念的几种主要的动机因素：目标取向，自我效能感，控制点。态度对学生概念的转变的影响是教学工作者必须考虑的。2、 概念转变的条件1992 年，波斯纳（Posener）等针对批评对原模型做了修订，承认学习环境中社会与动机因素的积极作用，拓宽了“概念生态圈”的内容。从认识论的视角，提出了概念转变模型 （Conceptual Change Model， 简称CCM），作为分析概念转变的认识论框架。该模型指出，概念转变发生必须满足四个条件：1）学习者对当前的概念产生不满（dissatisfied）。 只有感到自己的某个概念失去了作用，他才可能改变原概念，甚至即使他看到了原来的概念的不足，也会尽力做小的调整。 个体面对原来的概念所无法解释的事实（反例），从而引发认知冲突，这可以有效地导致对原有概念的不满。 2） 新概念的可理解性（intelligibility）。学习者需懂得新概念的真正含义，而不仅仅是字面的理解， 他需要把各片段联系起来， 建立整体一致的表征。 3） 新概念的合理性（plausibility）。个体需要看到新概念是合理的，而这需要新概念与个体所接受的其他概念、 信念相互一致，而不是相互冲突，它们可以一起被重新整合。 这种一致包括：与自己的认识论信念的一致；与自己的其他理论知识的一致； 与自己的经验一致；与自己的直觉一致等。 个体看到了新概念的合理性，意味着他相信新概念是真实的。 4）新概念的有效性（fruitfulness）。 个体应看到新概念对自己的价值，它能解决其他途径所难以解决的问题，并且能向个体展示出新的可能和方向，具有启发意义。有效性意味着个体把它看作是解释某问题的更好的途径。 概念的可理解性、合理性、有效性之间密切相关，其严格程度逐级上升，人对概念有一定的理解是看到概念的合理性的前提，而看到概念的合理性又是意识到其有效性的前提。最近发展1、概念转变的影响因素1992 年，Posner 等人针对批评对原模型做了修订，承认学习环境中社会与动机因素的积极作用，拓宽了“概念生态圈”的内容。概念转变模型所需满足的第一个条件“对原有概念产生不满”也引出激发认知冲突（cognitive conflict）的策略，成为研究者和教育者广泛采用的概念转变策略之一。Limn 对认知冲突作为教学策略的研究进行了批判性评介，提出“有意义认知冲突”（meaningful cognitive conflict）的概念并探讨了学习动机、态度、策略等因素的影响8。Lee 等人开发了包含“识别异常”、“兴趣”、“焦虑”及“对认知冲突情境再评估”四个维度的认知冲突评价量表。Anat 等人探查了认知冲突与直接教学对不同学术能力学生所产生的影响，该研究发现学生学术能力与教学策略具有显著的交互作用，学术能力高的学生更适应认知冲突方式，而学术能力低的学生则更倾向于从直接教学中获益。这些研究为认知冲突作为概念转变策略提供了有益的启示。Pintrich 等人认为，过于强调认知因素而忽略学习者动机、情感的冷的概念转变理论只能解释来自实验室的研究结论，不足以阐释真实课堂中发生的概念转变。在科学课堂上，学生的学习与科学家的探究是有差别的，科学家的探究以目标为导向，而学生的学习可能是盲目的，当学生不具有掌握取向的动机时，很难对原有概念产生不满并看到新概念的可理解性和合理性。由此，Pintrich 提出要超越“冷”的概念转变，将学习者的动机与课堂情境因素纳入概念转变的研究中，动机因素包含目标、价值、自我效能感和控制信念，在概念转变中是潜在的中介变量，课堂情境因素包含任务结构、课堂权威和评价方式，在动机与概念转变之间起调节作用。2003 年，Pintrich 等人进而提出“有目标的概念转变”（intentional conceptual change），其特征为：以概念转变为导向、包含学习者的元认知意识与监控、内部动机、意志控制和自我调节等非智力因素的参与。Chambers 等人的研究发现，学生最初的兴趣水平、知识经验对电流概念转变中的性别差异具有调节作用。Beeth、Vosniadou 等人对课堂情境影响概念转变加以研究，发现：课堂中，认知任务以问题为导向、教师鼓励学生主动控制学习积极做出预测并检验假设、师生交流民主平等、学生敢于表达和争辩、提倡小组合作、评价以促进和发展为宗旨，概念转变就有可能发生。2、 概念转变的条件 修森（Hewson）把概念的可理解性、合理性和有效性称为概念的状态（conceptual status），是学习者对于概念所处的状态， 包括可理解的（intelligi-ble）、合理的 （plausible）及有效的 （fruitful） 等三个状态。学习者对于概念所处的状态愈高，其发生概念转变的可能性也就愈高；也就是说，概念转变是发生在学习者能够充分理解与应用新概念时。他进一步提出，不仅新概念的状态，原有概念的状态也会对概念转变产生影响， 两者之间存在交互作用。这里应注意，概念的上述三种状态不是概念实际上如何，而只是个体所看到、所意识到的可理解性、合理性和有效性，是个体对新、旧信息整合过程的元认知监控。 根据波斯纳的观点，如果满足了上述概念转变学习的四个条件学生所持有的错误概念就会被科学概念所替代或改变。四、为概念转变而教有研究发现，错误概念不仅在儿童中出现，甚至在大学生身上也会出现，它们出现的频率在各年龄阶段变化不大。以往的教学只是关注新知识的传授，但正确概念的传授并不能自动地校正学生原有的错误概念，在教学之后，学生往往仍然坚持原来的观点3。因此，为转变错误概念途径而教有其重要意义。为了促进错误概念的转变，教学一般包括三个环节：第一，揭示、洞察学生原有的概念；第二，引发认知冲突；第三，通过讨论分析，使学生调整原来的看法或者形成新的概念。我们知道，学习者学习的过程是知识自主构建的过程。在这个过程中,学生的知识构建不是被动进行的,它需要教师通过创设情境，提供丰富的信息源以供其逻辑分析。只有当学生的旧有经验与教师提供的材料产生矛盾冲突时,学生知识构建的过程才会推向高潮。这时,即便教师不做任何导向性阐述,学生也会主动产生探究的欲望。在教学中,教师通常可以采用三种途径帮助学生构建认知冲突:(l)通过演示呈现与结论相矛盾的事实;(2)通过构建看似正确实则矛盾冲突的结论;(3)通过旧有知识的推理,得到与结果相矛盾的结论4。同时在实际教学促进概念转变的过程中要注意：1.创设开放、互相接纳的课堂氛围2.倾听、洞察学生的经验世界3.引发认知冲突4.鼓励学生交流讨论最新进展概念转变理论是研制概念转变教学策略的一个有力的框架， 概念转变教学通常更优于传统的教学方式。根据概念转变理论，德赖弗于1989 年提出了基于建构主义的概念转变教学模式。这一模式主要包括：导入（oienta-tion）、引发（eliciation）、重组（restructure）、应用（ap-plication）及回顾（review）五个阶段，而整体是个循环流程。这一模式具有以下几个特点：（1）确认学生的原有概念与观点；（2）为学生提供探究原有概念的机会，并验证原有概念在解释自然现象、说明事实、以及预测结果上的有效性；（3） 激发学生发展、修饰、与改变个人的原有概念与观点；（4）支持学生对于原有概念与观点的再思考与再建构。总之，根据概念转变理论，科学学习是一个概念转变过程，科学教学就是要促进学生进行概念转变。为此，就要坚持把“为概念转变而教学”作为基本的科学教学策略。为了帮助学生进行科学学习，必须以学生的前概念为基础，在教学上为学生提供实际的探究活动（真实的情境），通过与探究对象的直接互动，从而有效地引发认知冲突，并通过冲突的解决促使学生实现由前概念向科学概念的转变5。五、教学反思（一）儿童在进入课堂前，他们的大脑经过多年的耳濡目染，已经存有一定的知识经验，这些经验常常与课堂教学中的概念不完全一致，这时的儿童在他们的大脑中对某些事物可能已经有了固定的概念即他们的头脑中产生了所谓的思维定势，而这种概念一旦形成了就难以通过传统的教学方式改变甚至消除，因而采取有效的教学策略促进学生概念的转变具有重要的意义（二）概念转变理论告诉我们，学生的已有概念是学生进行概念构建和重组的基础。在教学过程中，教师可以通过不同的方式了解学生的现有水平，以学生现有的知识经验作为教学的起点，引导学生从已有的经验出发，可以通过问题情境认知冲突交流讨论回顾总结这一过程，或者以学生已有的知识结构为基础通过概念的形成、同化教学，从而实现概念的转变和知识的建构.（三）小学阶段尤其是低年级的儿童，他们的思维以直观思维为主，他们所获得的知识更多的是建立在具体的事物和情境中的，在课堂教学中，一旦发现学生的已有认知与新概念不一致甚至矛盾的时候，教师应当为学生创造亲身经历的机会，让他们自己去发现已有经验与客观事实之间矛盾的地方，引发学生的认知冲突，使其重新审视已有的观点，修正并努力建构新的概念，而不是一味地将科学的概念“传授”给学生，这样学生或许在课堂上“掌握”了新知识，一旦走出课堂，他们又会回到原有的概念上，使教学效果大大降低。例如：小学生在学习了自然数知道了4比2大，在初学分数时就会有4/1比2/1大的错误概念，这时如果教师只是告诉他们4/1比2/1小，他们记住了，一旦走出教室，他们又会回到4/1比2/1大的错误概念中，这种情况在小学教学中经常看见，然而如果教师可以在课堂中利用直观的事物，如将一块蛋糕分别切出它的4/1和2/1，学生会发现2/1的蛋糕比4/1的蛋糕大，这时他们的认知就发生了冲突，有了这种认知上的冲突，他们就开始对已有的知识经验进行反思、审视，通过对已有概念的调整，来获得新的概念，而这种概念是学生更容易理解，掌握的也就更加牢固。（四）学生的已有知识经验的