（课程与教学论专业论文）前概念对物理概念学习的影响及共转化策略的研究.pdf

函糖 o，甚 一 v 、 学位论文独创性声明 本人承诺：所呈交的学位论文是本人在导师指导下所取得的研究成果。论文中除特别加以标注和 致谢的地方外，不包含他人和其他机构已经撰写或发表过的研究成果，其他同志的研究成果对本人的 启示和所提供的帮助，均已在论文中做了明确的声明并表示谢意。 学位论文作者签名：塑鱼窒 学位论文版权的使用授权书 本学位论文作者完全了解辽宁师范大学有关保留、使用学位论文的规定，及学校有 权保留并向国家有关部门或机构送交复印件或磁盘，允许论文被查阅和借阅。本文授权 辽宁师范大学，可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库并进行检索，可以采 用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文，并且本人电子文档的内容和纸质 论文的内容相一致。 保密的学位论文在解密后使用本授权书。 学位论文作者签名：蔓刍童指导教师签名： 签名日期：年月 日 飞、攀 ，。擎j舢 a x 艇垮。 幻y _ j 备 岁 辽宁师范大学硕士学位论文 摘要 物理概念是物理知识基本的、重要组成部分，学生对物理概念的学习是物理学习的 基础和关键，概念的掌握和理解程度将直接影响学生对其它物理知识的学习。学生学习 物理知识时，部分学生只是机械的记忆教师所教的知识，不知道物理的学习方法，当自 己已有的概念与所学的科学概念之间发生矛盾时，只是记住所学概念，弄不清两者之间 存在的矛盾，只有一少部分学生知道一些物理知识的来龙去脉，掌握一些物理学习的方 法和途径，能够清楚的知道两者的矛盾之处，能够很好的解决；传统的物理概念教学， 教师总是有意无意的将学生的头脑当做一块“白板”，通过填鸭式的讲授法把物理概念灌 输给学生，而忽视了学生的主动建构的学习过程，同时也忽略了学生已有的前概念；所 谓的前概念就是学生在学习科学概念之前，自己已形成的对一些事物或某些现象的观点 和看法。学生的前概念有些在一定范围内是与科学概念相一致的，但也有一些是与科学 概念相悖的，所以，科学概念的学习和掌握有不可忽视的作用。因此，教育过程就要立 足于学生的前概念，把它作为产生和孕育科学概念的“生长点”。 本文首先简单的介绍了概念学习的重要意义并对前概念等有关含义进行了概述，前 概念又称日常概念、迷思概念、相异构想等，是指未经过专门教学，人们在日常生活中 慢慢积累形成的概念。接着对国内外的有关物理前概念的研究进行了简单的介绍，然后 在参考有关文献和相关研究成果的基础上，采用问卷调查和访谈相结合的形式，对高中 物理前概念问题进行了探讨，分析了物理中的一些重要概念受前概念的影响，揭示了这 些前概念的产生原因和他们的特点，并进一步分析前概念对物理概念学习的影响，以及 概念学习中存在的问题等。最后通过参考文献，根据有关的调查，提出了物理前概念向 科学概念转化的策略：概念图策略、元认知训练策略，通过这些策略来指导物理概念的 教学和学习，使学生的物理学习更加有方向性，使教师的教学更加有针对性，尽可能的 利用前概念的正迁移，避免和消除其负迁移。 本文研究结果表明：( 1 ) 前概念是真实存在的。( 2 ) 前概念产生的根源来自多方 面。( 3 ) 前概念的特点对物理概念学习有重要影响。( 4 ) 实现前概念转化的策略和方 法。主要是根据奥苏贝尔的概念同化理论和元认知理论，通过学生学习概念的内在机制 和存在问题的分析，采取多种有效策略相结合的方法激起学生新旧思维之间的矛盾，使 学生产生认知冲突，从而运用或改变其前概念，最终建构新知识形成科学概念。 关键词：物理前概念；前概念；概念转化；概念学习；元认知；转化策略 j，-，气，qf， 坤1。l始v 峪l f 叠一 t l l j 0lir州嘻 |-1，0，-y 气 前概念对物理概念学习的影响及其转化策略的研究 t h ec o n c e p to fp r i o rl e a r n i n go f p h y s i c sc o n c e p t sa n dt r a n s f o r m a t i o n s t r a t e g y a b s t r a c t p h y s i c a lc o n c e p ti st h eb a s i cp h y s i c sk n o w l e d g e ，a l li m p o r t a n tp a r to fs t u d e n t sl e a r n i n g p h y s i c sc o n c e p t si st h ep h y s i c a lb a s i so fl e a r n i n ga n dk e yc o n c e p t so ft h em a s t e ra n dt h e s t u d e n t sw i l ld i r e c t l ya f f e c tt h el e v e lo fu n d e r s t a n d i n go fo t h e rp h y s i c a lk n o w l e d g e w h e n s t u d e n t sl e a r np h y s i c s ，s o m es t u d e n t so n l ym e c h a n i c a lm e m o r yo ft h ek n o w l e d g et a u g h tb y t e a c h e r sd on o tk n o wt h ep h y s i c a lm e t h o d so fl e a r n i n g , w h e nm e i re x i s t i n gc o n c e p t sa n d s c i e n t i f cc o n c e p t sl e a r n e di nt h ec o n t r a d i c t i o n , b u tk e 印i nm i n dt h ec o n c e p to ft h es t u d y , f i g u r eo u tt h er e a s o n sf o rc o n f l i c tb e t w e e nt h et w o ，a n do n l yas m a l lp a r to ft h es t u d e n t sk n o w t h ei n sa n do u t so fs o m ep h y s i c a lk n o w l e d g e ，h a v es o m ep h y s i c a lw a y sa n dm e a n so f l e a r n i n g ， c a nc l e a r l yu n d e r s t a n dt h ec o n t r a d i c t i o nb e t w e e nt h et w oc a l lb eag o o ds o l u t i o n ；t r a d i t i o n a l p h y s i e st h ec o n c e p to ft e a c h i n g , t e a c h e r sw i l la l w a y si n t e n t i o n a l l yo ru n i n t e n t i o n a l l y , t h e m i n d so fs t u d e n t sa sa ”w h i t eb o a r d ”，b ys p o o n - f e e d i n gt e a c h i n gm e t h o do fp h y s i c a lc o n c e p t s t ot h es t u d e n t st ot h en e g l e c to ft h ea c t i v ec o n s t r u c t i o no fs t u d e n tl e a r n i n gp r o c e s s ，w h i l e i g n o r i n gt h es t u d e n t sa l r e a d yb e f o r et h ec o n c e p t ；t h es o c a l l e df i r s tc o n c e p ti st h ec o n c e p to f s t u d e n t si nl e a r n i n gs c i e n c e , b e f o r et h a tt h e yh a v ef o r m e dan u m b e ro f t h i n g so rt h ev i e w sa n d o p i n i o n so fc e r t a i np h e n o m e n a s o m eo ft h es t u d e n t sb e f o r et h ec o n c e p t sw i t h i nac e r t a i n r a n g ei s c o n s i s t e n t 、7 i r i mt h es c i e n t i f i cc o n c e p t s ，b u ts o m ei sa l s oi n c o n s i s t e n tw i mt h e s c i e n t i f i cc o n c e p t s ，s ot h el e a r n i n ga n dm a s t e r yo fs c i e n t i f i cc o n c e p t sc a l ln o tb ei g n o r e dr o l e t h e r e f o r e ，t h ee d u c a t i o np r o c e s sm u s tb eb a s e do nt h es t u d e n t sb e f o r et h ec o n c e p t so f g e n e r a t i o na n dn u r t u r ei ta sas c i e n t i f i cc o n c e p to f ”g r o w t hp o i n t ” t h i sp a p e rb r i e f l yi n t r o d u c e st h ec o n c e p to ft h ei m p o r t a n c eo fl e a r n i n ga n dt h em e a n i n go f t h ef o r m e rc o n c e p t sa r eo u t l i n e do nt h ep r e v i o u sd a y , a l s ok n o w na st h ec o n c e p to fc o n c e p t s ， m i s c o n c e p t i o n s ，l i k eh e t e r o g e n e o u sw a n tt ow a i t ，h a sn o tb e e ns p e c i f i c a l l yr e f e r st ot e a c h i n g p e o p l ei nt h e i rd a i l yl i v e sg r a d u a l l ya c c u m u l a t e dt of o r mt h ec o n c e p t t h e n , a th o m ea n d a b r o a da b o u tt h e c o n c e p to fp h y s i c a lr e s e a r c hb e f o r eab r i e fi n t r o d u c t i o n ，a n dt h e ni n r e f e r e n c et ot h er e l e v a n tl i t e r a t u r ea n dr e l a t e dr e s e a r c hr e s u l t s ，b a s e do nac o m b i n a t i o no f q u e s t i o n n a i r ea n di n t e r v i e wf o r m ，t h ec o n c e p to fh i g l ls c h o o lp h y s i c sp r o b l e m sd i s c u s s e d b e f o r e ，a n a l y s i so fs o m ei m p o r t a n tc o n c e p t si np h y s i c st h ec o n c e p tb yt h ei m p a c to ft h e f o r m e rr e v e a l st h ec a u s e so ft h e s ef o r m e rc o n c e p t sa n dt 1 1 e i rc h a r a c t e r i s t i c s ，a n df u r t h e r a n a l y s i so ft h ec o n c e p to fp r i o rl e a r n i n go fp h y s i c sc o n c e p t s ，a n dc o n c e p tl e a r n i n gp r o b l e m s a n ds oo n f i n a l l y , r e f e r e n c e ，a c c o r d i n gt ot h es u r v e y , p r 骼e n t e dt h ec o n c e p tt ot h es c i e n t i f i c c o n c e p to ft h ep h y s i c a lt r a n s f o r m a t i o no ft h ef o r m e rs t r a t e g y ：c o n c e p tm a ps t r a t e g i e s ， 一i i 一 ， 41l，瞻 i l l f 辽宁师范大学硕士学位论文 m e t a c o g n i t i v et r a i n i n gs t r a t e g i e s ，t h e s es t r a t e g i e st og u i d et h et e a c h i n ga n dl e a r n i n gp h y s i c s c o n c e p t s ，s ot h a ts t u d e n t sl e a r nm o r ep h y s i c sd i r e c t i o n a l ，s ot h a tm o r et a r g e t e dt e a c h e r sa s。 m u c ha sp o s s i b l eb e f o r et h eu s eo ft h ec o n c e p to fp o s i t i v et r a n s f e r , a v o i da n de l i m i n a t et h e n e g a t i v em i g r a t i o n r e s u l t so ft h i ss t u d ys h o wt h a t ：( 1 ) b e f o r et h ec o n c e p ti sr e a l ( 2 ) b e f o r et h er o o tc a u s e s l o ft h ec o n c e p tf r o maw i d er a n g e ( 3 ) t h ep h y s i c a lc h a r a c t e r i s t i c so ft h ec o n c e p tb e f o r et h e l c o n c e p to fl e a r n i n gh a v eam a j o ri m p a c t ( 4 ) t oa c h i e v eb e f o r et h ec o n c e p ti n t ot h es t r a t e g i e s j a n da p p r o a c h e s n e p a li s m a i n l yb a s e do nt h ec o n c e p to fa s s i m i l a t i o nt h e o r ya o s ua n d r e c t a - c o g n i t i v et h e o r y , t h ec o n c e p to fs t u d e n tl e a r n i n gt h r o u g ht h ei n t e r n a lm e c h a n i s ma n dt h e a n a l y s i so fp r o b l e m sa n da d o p te f f e c t i v es t r a t e g i e sc o m b i n eav a r i e t yo fw a y so ft h i n k i n g p r o v o k e dt h ec o n f l i c tb e t w e e no l da n dn e ws t u d e n t s ，s ot h a ts t u d e n t st og e n e r a t ec o g n i t i v e c o n f l i c t ，a n dt h eu $ eo rc h a n g et h e i rc o n c e p t sb e f o r et h ef i n a lc o n s t r u c t i o no fn e wk n o w l e d g e a n dt h ef o r m a t i o no fs e i e n t i f i cc o n c e p t s k e yw o r d s ：p h s i c sp r e c o n c e p t i o n ；p r e c o n c e p t i o n ；c o n c e p t i o nc o n v e r s ；c o n c e p t i o nl e a r n i n g ； m e t a e o g n i t i o n ；t r a n s f o r m a t i o ns t r a t e g y i i i r，l。l知 ，基”一 多 舞、 i 前概念对物理概念学习的影响及其转化策略的研究 。 目录 摘要i a b s t r a c t i i j 5 i j 言1 第一章前概念的涵义及其研究的背景、意义2 1 1 研究背景2 1 2 研究的意义2 1 3 研究的方法3 1 4 研究的目的3 1 5 名词界定4 1 5 1 概念4 1 5 2 前概念4 第二章有关论文课题的国内外研究状况5 2 1 国外关于前概念的研究状况5 2 2 国内关于前概念的研究状况。6 第三章课题研究的理论基础8 3 1 概念的同化理论一8 3 2 认知主义学习理论1 0 3 2 1 皮亚杰的认知发展理论1 0 3 2 2 维果斯基的“最近发展区 理论1 1 3 3 元认知理论1 3 3 3 1 元认知的概念1 3 3 3 2 元认知在科学学习中的作用1 4 3 3 3 元认知在概念转变学习中的作用1 4 3 3 4 元认知的培养1 7 第四章物理前概念对物理学习的影响有关调查1 9 4 1 问卷的调查和分析1 9 4 1 1 问卷调查的内容和对象。19 4 1 2 问卷调查的情况分析19 4 2 物理前概念产生的原因2 7 4 2 1 个人认知因素2 7 4 2 2 生活媒体因素2 9 多， i、l；fl ：。 、l扩 l l t r 辽宁师范大学硕士学位论文 4 2 3 学习环境因素2 9 4 3 物理前概念的特点及其对物理概念学习的影响2 9 4 3 1 物理前概念的特点2 9 4 3 2 物理前概念对物理概念学习的影响( 利弊) 3l 4 4 概念学习存在的问题31 第五章物理前概念向科学概念转化的策略3 4 5 1 概念图策略3 7 5 1 1 运用概念图诊断前概念3 7 5 1 2 合作学习中概念图的应用。：3 9 5 1 3 概念图在复习中的应用4 1 5 2 元认知训练策略4 2 5 3 结论与反思4 5 参考文献4 6 附录l 调查问卷4 8 附录2 学生访谈5 l 附录3 教师访问5 2 1 玫谢! ；：； 1 ，。 芦 o ，一 辽宁师范大学硕士学位论文 引言 物理概念是物理知识体系的重要的基本的够成要素，是物理思维的主要基本形式， 只有正确地掌握和理解物理科学概念才能准确地理解和运用物理规律，以至于更好地用 物理知识去解决实际生活中遇到的问题，所以说物理概念的学习是物理学习的重中之 重。很多学生在学习物理知识时都会有这样的情况发生，上课老师讲的内容感觉自己都 听的很懂，看书似乎也会，可是一做题就是错误百出，怎么也做不对，自己总是丢三落 四，要不就是想不到正确的知识点上或者是看不出题中的隐含条件等。为什么会出现这 样的现象呢，主要是学生对概念的本质、内涵、外延、适用范围理解的不够透彻，只是 知道了概念的表面含义。而教师方面，教师认为把该讲的知识都已经全面的强调多遍， 并且带着学生做了题，学生应该记住了，但是教师却忽略了学生的前概念。由于有些学 生的前概念和科学概念是不一致的，上课时又没有弄清概念的来龙去脉和两者的区别， 自己又不知道学习和研究物理知识的方法，只是记住了物理知识的内容，这时学生就不 能很好的理解和学习概念，当解题时用到这个知识点时，自己的前概念和课中教师教得 的概念就会同时出现，学生产生了矛盾，对自己的知识产生了怀疑，由于自己的前概念 是经过实际生活经验得来的所以，思维会更加偏爱于前概念，最后导致课中习得的概念 不能很好的运用。如果教师只注重向学生传授正确的概念，同时学生只是机械的记忆概 念或只理解概念的表面含义，而不去发现和清除学生头脑中的错误前概念，那么，正确 的科学概念将很难在头脑中立足，即使当时记住了，过一段时间学生头脑中的知识就会 混乱，记忆不清晰，甚至科学概念会被完全抛弃。 本研究就是通过对物理前概念的全面分析，根据教育心理学的原理和学生的特点， 找出使学生能更好的学习正确科学概念的途径，从而提高学生物理学习的能力和兴趣。 、 ，l r l i 、争嗡 气 ，t多、l 前概念对物理概念学习的影响及其转化策略的研究 第一章前概念的涵义及其研究的背景、意义 1 1 研究背景 很多国外学者从2 0 世纪的7 0 、8 0 年代起就开始对前概念进行研究，经研究发现前 概念对学生的学习有很大的影响。随着研究的不断发展和深入，研究的对象、范围也在 不断地扩大，研究的对象涉及n j i , 童、小学生、中学生、大学生等，研究的内容涉及的 也较为广泛。在国外，学生的前概念给学习带来的负迁移影响备受关注，认为转变学生 前概念的负迁移是一个十分困难的过程。在中国重视素质教育的今天，我国课程教育改 革强调改变原来只偏重书本知识的传授的传统教育方式，要注重加强学生实际生活、现 代社会和生产科技发展与物理课程内容的联系，要加强“双基教育 ，关注学生全面素 质的提高，教育提倡“从生活走向物理再回到生活”的理念，高中生在学习高中物理之 前，通过实际生活等多种渠道已经对许多事物和现象形成了自己的思维方式和观点，也 就是研究中所说的前概念。但是，在实际的物理教学中，物理教师对学生的前概念的关 注程度还远远不够，没有很好的利用学生的前概念。对转化前概念的负迁移功能促进学 生物理概念的学习和利用前概念的正迁移功能强化物理概念学习的认识还不够深刻，大 多教师都是持着观望的态度而没有采取实际的有效的行动。大量研究结果表明，大多数 研究者只注重通过实验探究的方法来实现前概念的转化。 1 2 研究的意义 众多的研究表明，前概念是真实存在的，而且对学生的科学概念的形成会产生重要 的影响。因此，只有从真正的意义上去认识它的来源和特点，才能从本质上结合实际情 况正确有效地把握和运用它，进而有的放矢地进行教学和学习，成为学生获取新知识的 有力武器。 大量的实践研究表明，学生在学习新知识时，总是无意识的试图和自己已有的认知 相联系。对新的知识做出自认为“合理的解释，而这种解释是通过自己的思考主动建 构起来的，因而很难改变。这也是教师感到头疼的“屡教不改和学生记忆里知识混乱 不能正确解释现象、回答问题的原因。前概念是学生在学习课程前在实际生活中自己形 成的对事物和现象的思维方式和观点。其中，有的在一定的范围内与科学概念是一致的， 这些便成为学生学习新的物理概念的预备知识，对新的物理知识的学习起到了促进的作 用，但是有些前概念与科学概念是相悖的，这些知识对学生学习新的知识就起到了阻碍 的作用，所以我们就应该利用正确的前概念强化概念学习，转化错误的前概念促进概念 学习。但是，科学概念结构的形成不仅取决于教师的课堂水平，而且还取决于学生学习 o 1蚕，、l鬟1 ) ) l 毒。 辽宁师范大学硕士学位论文 课堂教学知识以前的概念结构和认知结构，有时后者的影响占主要因素，这种影响会导 致学生对科学概念的不理解或者错误理解【l 】如果学生不能够改变原有认知结构中的不 科学的前概念，那么就不能够完成顺应过程，因而错误的知识结构就成为有关知识学习 的障碍，导致物理教学和学习效率不高。实际情况表明，学生学习了许多物理知识却对 物理概念缺乏理解，他们得到的只是形式的而不是实质的知识，因此，他们虽然记住了 这些知识，并且能用这些知识来应付常规的典型题，但是却无法进行深入讨论，碰到任 何新的情景，他们大多难以变通和适应【2 】。目前，通过调查研究表明，学生物理概念的 学习存在着危机和障碍，其中主要表现在学生头脑中存在的许多与科学物理概念相悖的 前概念【3 】，研究发现，学生存在的前概念具有广泛性、隐蔽性、反复性和顽固性等特点， 正是这些前概念的特点成了正确建构物理概念的最大障碍。了解学生的前概念有助于学 生建构科学的理论体系和用科学的思维方式思考解决问题，对新知识的学习有很大的帮 助。物理概念的学习是物理学习的基础，对物理学习起着重要的作用。因此，在物理教 学和学习中，转变错误的前概念和利用正确的前概念对提高物理教学和学习的质量都有 着重要的意义。 1 3 研究的方法 以普通高中课程标准实验教科书一物理涉及到的物理知识为载体，通过对学 生个人访谈、教师访谈、试卷分析、调查问卷等形式揭示学生存在的前概念、产生的原 因、物理概念学习存在的问题等。并通过文献法，搜集有关的期刊、论文、物理教育的 专著和其它资料，进行分析、对比、总结，找出前概念向科学概念转变的理论依据，提 出利用前概念的正迁移强化物理概念的学习、转变前概念的负迁移促进物理概念的学习 的策略：概念图策略、元认知训练策略。 1 4 研究的目的 本课题的研究目的是通过测试和访谈等形式来考察学生对高中物理的一些重点概 念的认知程度，揭示学生存在的各种前概念，并分析这些前概念的来源、它们的特点以 及这些前概念对学生物理学习的影响，再根据有关的调查和参考有关的文献，提出解决 问题的有关措施，进而使教学和学习更有针对性、方向性，更好的利用前概念的正迁移， 尽量避免和消除前概念的负迁移。 ，ll， ，、lv 前概念对物理概念学习的影响及其转化策略的研究 1 5 名词界定 1 5 1 概念 概念是一个比较抽象的名词，由于各个学科的研究领域不同，对“概念”的诠释和定 义也就存在着一定的差异。贾馥茗认为概念是代表整个一类或同类的事物，其本质就是 事物和事件可靠的、有根据的意义，而且是确定的意义，因为人们使用这个概念时，把 它当做成可靠的手段，去理解和解释那些仍然不确定的疑惑的事物；国内学者欧阳钟仁 ( 1 9 9 7 ) 认为概念是一种认知过程的形成或阶层，在认知阶层中，以思想的本质、观点 以及物体间的关系为其特征，使个体之间能够做比较、概括、抽象及理解的活动，并以 语言为其主要的表达工具【4 1 。而心理学上的概念包括了事物的一般特征和共同特征。尽 管不同的研究领域对概念的定义有所不同，但是普遍认为概念包含五个方面的要素：概 念的名称、定义、例子、内涵和外延。 1 5 2 前概念 在有关前概念研究的文献中，不同的文献对前概念的理解和称谓有所不同。前苏联 心理学家维果斯基称前概念为“日常概念“咱发概念”，它是指学生在接受自然科学教育 之前，同其他人进行交际和个人经验积累的过程中形成的概念【4 】。这些前概念很多和科 学家认同的观点不同，甚至与科学的理论相冲突，不易受老师的指导而改变。 a b i m b o l a ( 1 9 8 8 ) 、g i l b e r t 和s w i f t ( 1 9 8 5 ) 称之为另有概念( a l t e r n a t i v ee o n e e p t i o n ) 【5 1 。 前概念的狭义理解：认为“学生在接受正规的教育以前就已经形成的错误的观念或 认识”。还有人称之为迷思概念( m i s c o n c e p t i o n ) 、先有概念( p r e c o n c e p t i o n ) 学生概念 ( s t u d e n tc o n c e p t i o n ) 、自发概念( s p o n t a n e o u s c o n c e p t i o n ) 、另有概念( a l t e r n a t i v e c o n c e p t i o n ) 、质朴概念( n a i v e c o n c e p t i o n ) 等【6 1 。 前概念的广义理解：不仅包含错误的、片面的观念或认知，还包含有科学成分的认 识，即学生在在接受正式的教育以前，对实际生活中的现象与经验的总结而得出的认识。 目前，教育界普遍认同这种定义。 因此，本文中的前概念主要是指学生在接受正式物理教育之前或在物理学习过程 中，通过自己的观察对各种物理现象、过程、概念形成的理解和认识，这些理解和认识 有些是正确的，但大都是片面的或非本质的，有别于科学家的认识，采用的是广义的前 概念的理解的定义。 -1l越i_jt ，p一 ， 1 务 i i 备 j 善 妻 辽宁师范大学硕士学位论文 第二章有关论文课题的国内外研究状况 2 1 国外关于前概念的研究状况 早在一百多年前，人们就已经认识到学生中普遍存在着前概念现象，但没有引起足 够的重视。传统的教育是以传授自然科学的一般规律为主，把大量的知识灌输给学生， 以学生掌握书本知识的多少和学生的分数来衡量教学的传统教育观。在1 9 0 3 年曾启动过 一个计划，调查儿童对自然现象如：风、火、雷、霜、电的观念。又过了五十年左右， 奥克斯才对大量的有关学生对自然现象的解释的研究进行综述，其中包括了目前在研究 学生的科学概念的领域中所讨论的许多概念。 维果斯基是前概念研究的奠基人，他开创性地建立了日常概念( 前概念) 与科学概 念之间的分类体系，他使人们认识到，概念学习不仅是概念的获得而且也包含着概念的 转变。他对前概念的研究在教育教学理论上产生了巨大而深远的影响，在美国成为至今 不衰的概念转变研究的源头。 随着社会的进步和人们对教育的重视，从2 0 世纪7 0 年代中期开始，人们深刻的认识 到人的科学素养对社会和个人的发展的重要性，现代的教育观认为教育除了重视科学知 识的传授和技能的训练之外，还应该重视学生的能力、好的思维习惯和创新精神等方面 的培养，使学生树立正确的科学观、人生观和价值观。现代教育强调科学知识的科学获 取过程和科学探究的学习方式。在这种背景下前概念便得到了更多更深的研究，如美国、 法国、新西兰等国家的一些从事科学课程教学研究的学者先后对学生的前概念进行大量 的调查，并且取得了丰富的第一手资料和一定的研究成果，其中最具有代表性的有新西 兰的w a i k t o 大科学家教育研究中心的科学研究计划，研究分析了学生在不同客体上 的前概念，研究方法各具特色，研究内容涉及也比较广泛。 到了8 0 年代，前概念研究迅速的扩展，多次召开了自然科学与数学教育中学生的前 概念的国际研讨会。在此期间，研究报告数量多研究课题广泛，同时开始注重前概念的 原因分析和教学策略的研究。前概念的研究已经成为国际物理研究的重要课题，并且在 理论研究和实践研究上也取得了许多重大成果。波斯纳( p o s c n c r ) 等人在1 9 8 2 年提出 概念转变模型( c o n c e p t u a lc h a n g em o d a l ，c c m ) ，此理论是以皮亚杰的认知建构主义 理论为基础，并参照库恩的科学史与科学哲学对知识的“范式更替”的观点提出的。概念 转变模型理论提出了概念转变的四个条件：学生对自己头脑中已有的概念提出不满。 新概念初次出现时必须合情合理。学生必须对新概念有最低限度的理解。新概念 应具有解释和语言功能r 7 1 。 前概念对物理概念学习的影响及其转化策略的研究 至l j 9 0 年代，物理前概念的研究不断发展和完善。学生前概念的测量的主要方法是调 查问卷和访谈相结合。h e s t e n e s 等人在1 9 8 5 年精心设计了一份有关力学概念理解的测试 卷一力学的诊断试卷( m e c h a n i c sd i a g n o s t i ct e s t ) 简称m d ，并在1 9 9 2 年发表了他的 改进版力的概念测量表( f o r c ec o n c e p ti nv e n t o r y ) 简称f c i 。改进的版本主要是对牛 顿力学中的最基本概念进行了系统的分析，改进前后的两个版本的试卷测量结果相同， 试卷都是由一些简单的题目组成，但是对于初学者来是说有一定的迷惑性。泰森( t y s o n e ta l ，1 9 9 7 ) 在考察前人研究成果的基础上，提出了按照概念转变水平的不同进行分类 的两分法模式，该模式是先按已有的认知结构的改变方式将概念转变分为充实和重建两 种。“充实”指的是在已有的概念结构中增加或删除概念。“重建”指重新创造新的概念结 构【胡。 近几年，由测试引起的研究仍然在不断地深入，在各种研究成果的支持下，人们 开始改进教学策略的研究，目的在于促使学生自己积极地理解和掌握物理学中的基本概 念。较引入注意的是e m a z u r 教授提出的课堂“激活式”教学法( i n t e r a e t i v - - e n g a g e m e n t m e t h o d ) ，简称m 。此种教学法主要是增加课堂中学生的参与，激励和 鼓励学生主动思维。另外，还有英国l e e d s 大学生科学学习研究组建立在“学习就是概念 发展或转变”这个观点上的两套主要的教学策略【9 】。第一套是以认知冲突和冲突解决为 基础的策略。策略依据皮亚杰的观点。教学策略把学生的认识记录下来，让学生意识到 自己认识上存在的各种矛盾。经试验表明，这种冲突教学法提高了学生对物理概念的理 解和学习。第二套是以提出并验证了学习者已有的认知为基础的，教与学都在这些已有 认知基础之上向科学认识发展和拓展。以上两套策略分别强调了学习者概念转化因素的 两个不同的方面，强调了学习者自己进行知识重组是学习的核心。 2 2 国内关于前概念的研究状况 我国针对学生前概念的相关研究起步较晚，。自从8 0 年代建构主义作为一种学习理 论引入我国后，大批的教育工作者对学生的学习产生了浓厚的兴趣，随着认知心理学的 不断发展和完善，学生前概念的研究备受学者和教育工作者的关注。 我国对前概念的研究开始于9 0 年代，1 9 9 0 年首都师范大学乔际平教授阐述了前概念 和与前概念相关的问题。我国有关前概念的早期研究主要集中在物理前概念对教师教学 的影响上，大多学者认为，物理前概念对教学起着至关重要的作用而且直接影响着物理 教学的效果。随着物理界对前概念研究的不断升温，我国物理教学实践领域也开始关注 前概念。例如，1 9 9 3 年，广西师范大学物理系的郭平生等人对11 8 名物理系大一学生和 3 0 名化学系大一学生在力学方面存在的前概念进行了调查研究，得出不同于科学概念的 j 箩 、参多 多 i 。 l ， 氆 善 辽宁师范大学硕士学位论文 1 3 个力学前概念，并提出了相应的教学转变策略【l o l 。1 9 9 4 年郭平生等人在大学物理上 发表了大学力学相异构想及对策的论文，从调查中得出的1 3 个力学前概念点，分析 了这些前概念产生的原因，并提出了转变前概念的策略。2 0 0 0 年，华南师范大学黄敏兴 利用自编的测试卷对广州两所中学的9 4 名学生( 其中高- - 6 3 人，初三3 1 人) 进行了有关 磁场前概念的调查研究，得出了学生在磁场方面存在的前概念的主要表现形式并分析了 其产生原斟n 】。2 0 0 1 年我国颁布的物理课程标准已经明确地提出了以建构主义理论为 指导的思想，此思想引起了教育界和心理学界的极大重视，因此大批有关前概念研究的 文章不断涌现，有的学者把大量国外有关前概念方面的文章介绍给国人，陈琦等人从教 育心理学的角度对建构主义进行了理论探讨，赵强、刘炳生等人所写的“建构与前概念” 文章从理论上论证了转变前概念的可行性和对提高课堂教学质量的意义。有的研究者还 比较详实的介绍了世界范围的研究成果和理论依据。乔际平等教授也比较系统的介绍了 物理教学中的前概念以及产生的原因、特点等。 前概念对物理概念学习的影响及其转化策略的研究 第三章课题研究的理论基础 3 1 概念的同化理论 美国著名的认知心理学家奥苏贝尔将学习的发生分为两个维度： 图3 1 奥苏贝尔学习发生的两个维度 其中有意义学习的本质就是使个体获得逻辑意义的文字符号的意义，以符号为代表 的新知识与学生认知结构中已有的知识建立一个实质性的而不是人为的联系。这种有意 义的学习是以同化和顺应的方式实现的，同化是学习者把新的知觉要素或刺激物纳入头 脑中原有的认知结构的过程，当新知识被吸收后，就使原来已有的观念发生了一定的变 化；顺应是学习者调节自己的内部认知结构以适应特定的刺激环境的过程，是对已有认 知结构的修改和对新认知结构创建的过程【1 2 】。 奥苏贝尔将新知识的学习分为三个模式，分别是下位学习、上位学习、组合学习。 第一种，下位学习。新学习的内容从属于认知结构中已有的包摄程度广的概念。例如， 学生们已经学习了力，那么对重力、弹力、摩擦力的学习就属于下位学习，力的包摄程 度要比摩擦力广，摩擦力属于力的一种。第二种，上位学习。新学习的内容比认知结构 中已有的观念包摄程度要更高，也就是已有的观念类属于新命题之下。例如，学生们头 脑中已有热学中的玻意耳定律、查理定律、盖吕萨克定律，通过对以上定律的总结和归 纳，我们可以得出理想气体的状态方程，这种理想气体状态方程的学习过程就是上位学 习；第三种，并列学习。原有观念或知识和新知识是并列的关系 气 善 习 习 翱翔 接 发 系；l 式 荆 掀 嘶 黝 埘 翱 矬 ， 多 气 基 睾、 ； 辽宁师范大学硕士学位论文 原有的概念力 1 、下位学习( 类属学习) 1 | 新的概念重力、