論基于概念重建的教學(xué)模式與策略

1、論基于概念重建的教學(xué)模式與策略摘要：科學(xué)概念重建可以表征為學(xué)生頭腦中的知識或特 定的知識結(jié)構(gòu)之間聯(lián)系方式的變化。概念重建教學(xué)模式是以科學(xué)探究 為基本方式，以促進概念重建為根本目的的循環(huán)性學(xué)習(xí)過程。它的一 般程序包括定向參與、實驗探究、建構(gòu)交流、解釋拓展、反思評價。 實現(xiàn)這一模式的教學(xué)策略是多樣的。關(guān)鍵詞：概念重建；過程模型；教學(xué)模式；教學(xué)策略近年來，西方國家的科學(xué)教育工作者，十分重視從認知發(fā)展的角度 來研究兒童科學(xué)概念的形成和發(fā)展，并取得了重大成果。研究表明， 學(xué)生在學(xué)習(xí)科學(xué)課程之前已經(jīng)獲得各種前科學(xué)概念。由于學(xué)生是帶著 原有知識來到科學(xué)課堂，所以科學(xué)教學(xué)要幫助他們重建現(xiàn)有的觀念。 相比之下，

2、我國在這方面的研究顯得十分薄弱。尤其是在科學(xué)概念重 建過程和機制以及教學(xué)模式與教學(xué)策略的研究方面，尚未有突破性進 展。如何通過科學(xué)教學(xué)促進學(xué)生學(xué)習(xí)與發(fā)展科學(xué)概念，有待于我們深 入探索科學(xué)概念重建的心理機制?；诖?，本文擬構(gòu)建科學(xué)概念重建 過程模型，進而探討基于這一過程模型的教學(xué)模式和教學(xué)策略。一、科學(xué)概念重建的含義根據(jù)概念形成的途徑，兒童的概念主要有兩種：一是不經(jīng)過專門 的教學(xué)，在日常生活中通過積累經(jīng)驗而獲得的概念，這類概念稱為日 常概念(daily concept), 也稱為前科學(xué)概念 (pre-scienceconception)或前概念(precnception);二是在科學(xué)教 學(xué)過程中

3、，通過揭示概念的內(nèi)涵而形成的概念，這類概念屬于科學(xué)概 念(scientific concept t) o這兩種概念有著十分復(fù)雜的關(guān)系。西方 從事科學(xué)教學(xué)研究的學(xué)者經(jīng)過大量的研究后發(fā)現(xiàn)，學(xué)生形成的前科學(xué) 概念由來已久、根深蒂固，這些前概念中有些是對客觀世界的樸素概 念(naï ve concept),更多的則完全與科學(xué)概念相悖，因此，人 們一般把前概念也叫做錯誤概念(misconception)。在科學(xué)學(xué)習(xí)中, 學(xué)生原有的認知結(jié)構(gòu)中的錯誤概念不但會妨礙新知識的理解，而且會 導(dǎo)致學(xué)生產(chǎn)生新的錯誤概念。但這不等于說前科學(xué)概念沒有意義。根 據(jù)建構(gòu)主義的觀點，前科學(xué)概念是兒童用以解釋周

4、圍環(huán)境和世界的知 識框架和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。學(xué)生的概念學(xué)習(xí)是一個概念發(fā)展過程，這一過程 不可能繞開學(xué)生頭腦中的前科學(xué)概念，相反，必須依靠學(xué)生原有的前 科學(xué)概念，通過概念轉(zhuǎn)變和重建，形成更加精確的科學(xué)概念。確切地說，科學(xué)教學(xué)過程涉及許多重要的科學(xué)概念，諸如磁場、 重力、光合作用、生態(tài)系統(tǒng)等。從小學(xué)到大學(xué)，學(xué)生對這些概念的學(xué) 習(xí)不是一步到位，而是要重復(fù)多次，螺旋上升的。對這些概念的每次 學(xué)習(xí)，學(xué)生都要利用自己的原有的知識，將它們發(fā)展到更深入、更抽 象的層次。教師的任務(wù)就是要改變學(xué)生原有的知識結(jié)構(gòu)，使學(xué)生的認知結(jié)構(gòu)更加準確、抽象，從而有條理地說明事件和所涉及的過程。這 一過程涉及修改原有知識獲得新知的學(xué)習(xí)一

5、一概念重建。重建可以表 征為學(xué)生頭腦中的知識或特定的知識結(jié)構(gòu)之間聯(lián)系方式的變化 (rumelhart norman, 1981) _概念重建的機制是順應(yīng)通過調(diào)整原有的知識或重新定義原有的知識的概念解決(conceptualresolution) 和以完全不同的知識結(jié)構(gòu)代替現(xiàn)有的知識結(jié)構(gòu)的概念轉(zhuǎn)變 (conceptual change).這是一種有意義學(xué)習(xí)，只有通過這一過程才 能促進學(xué)生思維的真正發(fā)展，達成發(fā)展學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的目的。概念重建的程度有很大的差別。作為概念解決，它僅涉及概念結(jié) 構(gòu)的微小的變化，作為概念轉(zhuǎn)變，它涉及概念結(jié)構(gòu)的重大變化，需要 經(jīng)歷多年的世界觀和思維方式的根本轉(zhuǎn)變。概念轉(zhuǎn)變可

6、以說是建構(gòu)了 新的知識結(jié)構(gòu)，它不同于個體原有的概念，概念之間的關(guān)系，而且新 的知識結(jié)構(gòu)可以解釋的現(xiàn)象程度和類型也不同。總之，概念重建是一 個從發(fā)生概念結(jié)構(gòu)的微小的變化到重大變化的連續(xù)體。如果與作為小學(xué)生時具有的知識相比，中學(xué)生要發(fā)展一個全新的 知識框架，這不僅需要同化信息，而且需要重大的知識重建。因此， 科學(xué)教學(xué)應(yīng)向概念重建教學(xué)轉(zhuǎn)向?？茖W(xué)課程的重點不應(yīng)是擴充關(guān)于磁 和熱等簡單事實經(jīng)驗或最終形成的結(jié)論或規(guī)則，相反，科學(xué)教學(xué)要轉(zhuǎn) 向探索更復(fù)雜的概念問的關(guān)系，以及這些概念的抽象的最終結(jié)論的聯(lián) 系?？茖W(xué)教學(xué)要幫助學(xué)生從與實物打交道轉(zhuǎn)向?qū)嵨锏谋碚?類比和模 型），直至更抽象的符號形式的表征。學(xué)生要學(xué)會更

7、高級的思維技能, 發(fā)展更多的抽象概念與它們的聯(lián)系。最后，教師必須理解所有這一切 發(fā)展導(dǎo)致的最終的教育目的是促進學(xué)生的智力的發(fā)展。必須認識到，概念重建對于科學(xué)學(xué)習(xí)與教學(xué)的含義在于：首先， 重建最好是在原有知識基礎(chǔ)上的擴展，以建立新信息與已有知識的聯(lián) 系；其次，現(xiàn)有的知識應(yīng)該不同程度地用于支持重建的目的，不管重 建新知識是否是依賴于同化或順應(yīng)的類型。二、科學(xué)概念重建的過程模型科學(xué)概念重建本質(zhì)上是一種建構(gòu)性學(xué)習(xí)過程。維特羅克 （wittrock , 1974）提出的生成學(xué)習(xí)模式（learning generative model）,就是一種建構(gòu)性學(xué)習(xí)理論，它也是概念重建的心理機制。生 成學(xué)習(xí)過程是指

8、學(xué)習(xí)者根據(jù)自己的態(tài)度、需要、興趣和愛好以及認知 策略（指學(xué)習(xí)者對信息進行加工的特殊方式，這種加工方式是通過以 前的多次學(xué)習(xí)逐漸形成的，并且保存在大腦的長時記憶中）對當(dāng)前環(huán) 境中的感覺信息產(chǎn)生選擇性注意，獲得選擇性信息并利用原有的認知 結(jié)構(gòu)（指儲存在長時記憶中的各種表象、事件、判斷與技能，即過去 的經(jīng)驗與知識）而完成該信息的意義建構(gòu)從而獲得新知識、新經(jīng)驗的 過程。維特羅克模式強調(diào)以下兩個基本觀點。（1）人在學(xué)習(xí)過程中并 不是被動地接受和記錄環(huán)境信息，而是主動地構(gòu)建對環(huán)境信息的理解 和解釋。具體表現(xiàn)為主體主動地選擇某些信息，同時又摒棄某些信息, 并從中進行推論。（2）學(xué)習(xí)者已有認知結(jié)構(gòu)在生成所知覺

9、事物的意義 時有非常重要的意義，也即學(xué)習(xí)者是在自己原有認知結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上來理 解新知識的。根據(jù)維特羅克模式，我們認為，概念重建的過程就是學(xué)習(xí)者將已 有認知結(jié)構(gòu)（已經(jīng)儲存在長時記憶中的事件和信息加工策略）與從環(huán) 境中接受的信息（新概念）相結(jié)合，主動地選擇注意信息并主動地建構(gòu) 信息意義的過程；概念重建過程是一個復(fù)雜的信息加工過程，重建最 好是在原有知識基礎(chǔ)上的擴展，新信息與已有知識相聯(lián)系；重建是從 引發(fā)新舊概念的矛盾與沖突開始的。根據(jù)學(xué)生的認知心理邏輯發(fā)展規(guī) 律（生成學(xué)習(xí)過程），結(jié)合人類的一般認識過程，我們提出科學(xué)概念重 建的過程模型。這一過程模型包括以下四個階段。（1）感知一探究階段。通過感知典型的

10、科學(xué)事物，或者感知描述典 型科學(xué)事物的語言，陳述科學(xué)知識或準備知識的語言以及相應(yīng)問題， 激活與問題有關(guān)的知識經(jīng)驗（前科學(xué)概念），引發(fā)其認知沖突，促使學(xué) 生進行自主探究活動，獲得探究的經(jīng)歷與體驗。（2）加工一理解階段。通過對上一階段感知的結(jié)果進行各種各樣的 思維加工，由此初步形成對科學(xué)概念、科學(xué)原理或者對自然界的理解 與認識；初步形成的知識以各種形式跟已有知識發(fā)生聯(lián)系，納入到原有知識體系和認知結(jié)構(gòu)中。(3) 運用一精制階段。通過實際運用，使所學(xué)知識進一步廣泛聯(lián)系 而被鞏固，同時也可能發(fā)現(xiàn)問題，補充、修整、發(fā)展所學(xué)知識，或者 引發(fā)新的學(xué)習(xí)過程。(4) 評價一發(fā)展階段。此階段，學(xué)生需指引自己的注意，

11、監(jiān)控學(xué)習(xí) 的進展，控制自己的情緒，調(diào)節(jié)行為與目標之間的偏差，評價學(xué)習(xí)結(jié) 果，因此需要學(xué)生有較強的自我監(jiān)控和自我評價能力。學(xué)習(xí)者的科學(xué) 概念知識正是在一輪又一輪的學(xué)習(xí)過程中不斷豐富和發(fā)展的。三、基于科學(xué)概念重建的教學(xué)模式概念重建教學(xué)模式是以上述的概念重建過程模型為依據(jù)，以前科學(xué) 概念為前提，以小組合作學(xué)習(xí)為基本組織形式，以科學(xué)探究為基本方 式，以促進概念重建為根本目的的循環(huán)性學(xué)習(xí)過程。該教學(xué)模式突出 學(xué)習(xí)的探究性和概念重建的復(fù)雜性、交互性和自控性，使概念重建和 對科學(xué)本質(zhì)的理解在運用科學(xué)方法而展開的科學(xué)探究過程中得到統(tǒng) 一，強調(diào)學(xué)生在學(xué)習(xí)活動中的主體性和自控性，教師在教學(xué)過程中發(fā) 揮組織者、協(xié)調(diào)

12、者、幫助者和促進者的作用。此模式分為五個階段， 是一種循環(huán)過程。其基本程序如圖1所示。（一）定向參與定向參與是概念重建教學(xué)過程的啟動階段。它的主旨是創(chuàng)設(shè)積極 的富于驅(qū)動性的教學(xué)情景，幫助和促使學(xué)生形成并明確有價值、有意 義的問題，作出自己的解釋，使學(xué)生參與到學(xué)習(xí)任務(wù)中來。這一階段 的主要任務(wù)是診斷并引出學(xué)生的前概念。教師要從日常生活、生產(chǎn)實 際和學(xué)生的經(jīng)驗中發(fā)現(xiàn)和提出與科學(xué)識相關(guān)的問題；學(xué)生根據(jù)各自的 已有經(jīng)驗或前概念，作出自己的預(yù)測或猜想，并通過小組或全班交流討論他們的預(yù)測與解釋，旨在暴露學(xué)生的前概念,引發(fā)學(xué)生的認知沖突。這一階段要使學(xué)生的注意力集中在具體問題情景或事件上，由問 題引發(fā)的參與

13、過程是激發(fā)學(xué)生產(chǎn)生探究需要，明確探究期待，做好探 究準備的過程。這一階段教師的作用是創(chuàng)設(shè)問題情景、顯示不一致事 件以及設(shè)置驅(qū)動性的活動任務(wù)促使學(xué)生參與，其核心原則是要充分關(guān) 注學(xué)生的已有經(jīng)驗和個人認識（前概念），真正貼近學(xué)生實際，要明確 教學(xué)任務(wù)，制定活動規(guī)則和程序促使每一位學(xué)生都積極參與。首先， 教師通過創(chuàng)設(shè)特定的探究性問題情境，為學(xué)生的自主探究學(xué)習(xí)定向。其次，引導(dǎo)學(xué)生用自己的不充分的思想（前概念）嘗試解釋問題，從而 引出學(xué)生對此主題的前概念。（二）實驗棵究實驗探究階段為學(xué)生提供引出自己原有概念的機會，通過探索新 現(xiàn)象，獲得與自己原有觀念不一致的經(jīng)驗，目的在于造成認知心理的 不平衡，促使學(xué)生

14、重建原有的概念。在此階段，學(xué)生多以小組合作的方式，根據(jù)自己對現(xiàn)象和問題的 想法進行探究，明確自己和小組的觀點，進行猜想、假設(shè)和預(yù)測，設(shè) 計并制訂實驗和操究方案，進行實驗或?qū)嵤┱{(diào)查,觀察記錄實驗現(xiàn)象, 收集處理數(shù)據(jù)資料，思考證據(jù)與假設(shè)和結(jié)果的關(guān)系，進行初步分析和 解釋，在小組內(nèi)交流和討論。一旦學(xué)生參與到活動中，他們就會有真 正屬于自己的問題、想法和假設(shè)，他們就渴望有時間、有機會進一步 探究自己的問題，證實自己的想法和假設(shè)。如果說定向參與帶來了認 知不平衡（認知沖突），那么實驗和探究就開始了尋求新的平衡的過 程，實驗是科學(xué)探究的重要方式，也是為了探究或發(fā)現(xiàn)、證實或證偽 而尋找事實證據(jù)、收集數(shù)據(jù)資料

15、的過程。為了探究而進行的實驗過程 是基于自己的假設(shè)和預(yù)期、經(jīng)過主動設(shè)計和計劃、不斷進行反思和調(diào) 控的極為豐富的心理活動過程，它遠遠超越了照方抓藥式的機械操作 和有什么看什么的被動觀察的實驗。實驗探究階段的目的還在于建構(gòu) 新的經(jīng)驗，以便為隨后的建構(gòu)與交流提供感性經(jīng)驗的支持。在實驗探究活動中，學(xué)生可能會獲得一些結(jié)果，也可能一無所獲， 但這些不是主要的，主要的是讓學(xué)生獲得探究的經(jīng)歷與體驗。這一階 段還具有以下幾個特點。（1）這一階段要引導(dǎo)學(xué)生回憶先前經(jīng)驗或引 導(dǎo)學(xué)生通過探究獲得全新的經(jīng)驗，這些經(jīng)驗與學(xué)生的學(xué)習(xí)目標密切相 關(guān)。（2）這一階段的話動要有利于激活學(xué)生的思維，鼓勵學(xué)生進行發(fā) 散型思考（div

16、ergent thinking）,由此產(chǎn)生多種與問題解決相關(guān)的想 法，哪怕只是一些模糊的想法。（3）在探索活動中，教師要通過一些 “差異性事件w （discrepant events）來激發(fā)學(xué)生的探究興趣。所謂 “差異性事件”，是指一些有趣而且結(jié)果往往意想不到，與一般“常 識”相違背的科學(xué)小實驗。教師通過這種實驗活動（通常是演示）造成 學(xué)生心理上的不平衡（disequilibrium）,從而激起學(xué)生的求知欲。（4） 這個階段的活動需要教師給學(xué)生提供關(guān)于探究的技能的知識，因為學(xué) 生尋求問題解決過程必須依賴于這些知識信息。（三）建構(gòu)交流這一階段是建構(gòu)新的認識和初步形成解釋的過程，同時也是使有關(guān) 概

17、念、原理或技能變得易懂、可理解和更加清楚的過程。在這個過程 中，充滿了學(xué)生不同的個人概念和認識之間、個人認識與事實證據(jù)之 間、個人認識與科學(xué)概念原理之間的“沖突”矛盾和斗爭。學(xué)生在這 樣的過程中，進一步暴露和明確自己的已有概念和認識，感受不同觀 點和解釋之間的一致與差異，評價、解釋、推論假設(shè)和證據(jù)之間的關(guān) 系。這一階段包括三個環(huán)節(jié)。(1)澄清與交流(clarity and exchange)。 學(xué)生經(jīng)由小組討論、對比、解釋彼此的前概念的異同，并與教師的意 見交換、溝通，呈現(xiàn)可能的認知沖突，進行同化與順應(yīng)。(2)建構(gòu)新 的想法(construction of newideas)o依據(jù)上述的討論，

18、學(xué)生可比較 不同的現(xiàn)象、理論解釋與驗證的形式，以發(fā)展概念或重建概念。(3) 評價(evaluation) o經(jīng)由實驗解釋或自我思考與探究，學(xué)生可能找到 新概念的含義，并知覺到舊有概念的不足。這一環(huán)節(jié)可以通過實驗、 討論、澄清和交換概念，揭示和解決沖突情境，建構(gòu)新概念，并作出 恰當(dāng)評價。(%1) 解釋拓展這是以學(xué)生為中心的知識應(yīng)用與擴展階段，是學(xué)生用前一階段剛剛 獲得的科學(xué)概念在新情境中解決問題，從而實現(xiàn)對新概念的驗證、應(yīng) 用、鞏固和重建。當(dāng)學(xué)生通過對問題的探究，發(fā)現(xiàn)了事物間新的規(guī)律 和聯(lián)系、獲取了新的知識和認識之后，必然需要經(jīng)歷一個解釋和精致 概念的過程。通過這個階段，新舊經(jīng)驗經(jīng)相互作用與聯(lián)系

19、得以整合， 原有的認知結(jié)構(gòu)經(jīng)同化與順應(yīng)得到發(fā)展，新獲得的概念、過程或技能 得以精致。這一階段包括兩個環(huán)節(jié)。(1)解釋。是指學(xué)生對自己的經(jīng)驗開始抽 象化、理論化，使其成為一種可交流的形式。學(xué)生往往要通過比較其 他可能的解釋，特別是那些體現(xiàn)科學(xué)性的解釋，并通過進一步的觀察 和實驗，對自己的解釋進行修正、求證與評價。在小組合作學(xué)習(xí)活動 中，學(xué)生還要面對不同的解釋結(jié)果展開討論，通過比較各自的結(jié)果， 或者與教師或教材提供的結(jié)論相比較，由此檢查自己提出的結(jié)論是否 正確，推理過程是否有缺陷等，以保證學(xué)生對有關(guān)問題的解釋達成共 識。（2）拓展。在這一環(huán)節(jié)，學(xué)生要擴展自己的概念，使其與其他概 念相聯(lián)系，并運用所

20、建構(gòu)的新概念解釋周圍世界或新情境問題，從而 實現(xiàn)對新概念的驗證、應(yīng)用、鞏固和提高，使新獲得的概念在應(yīng)用和 拓展中得以精致。這一階段要注意以下兩點：（1）在概念的拓展應(yīng)用 括動中，教師與學(xué)生一起討論并設(shè)計與教學(xué)目標相一致的新情境問 題，以幫助學(xué)生應(yīng)用新概念與技能；（2）學(xué)生要按照教師的要求完成 設(shè)計好的活動。（五）反思評價反思與評價其實應(yīng)貫穿于整個教學(xué)過程之中，反思與評價可隨機， 依教學(xué)進程展開，也可在拓展階段之后進行總結(jié)性的反思與評價。學(xué) 生的自我反思是最關(guān)鍵的，學(xué)生的自我評價和小組內(nèi)的相互評價是最 重要的。教師給予的有針對性的指導(dǎo)性評價是必不可少的，教師要引 導(dǎo)學(xué)生既針對自己探究和學(xué)習(xí)的結(jié)果

21、進行評價，更要對知識建構(gòu)過 程，探究活動的態(tài)度、方式和效果，合作的情況，學(xué)習(xí)的感受以及在 前面的教學(xué)過程中各個方面的表現(xiàn)進行反思總結(jié)。教師可采用結(jié)構(gòu)性 觀察、學(xué)生談訪、基于特定項目的文件夾評價等?？傊?，評價要做到 定性評價與定量評價、形成性評價與終結(jié)性評價、自我評價與他人評 價的結(jié)合，從而能夠促使教師與學(xué)生通過評價獲得進一步改進教與學(xué) 的必要信息，并促進學(xué)生元認知策略的發(fā)展與完備。四、促進科學(xué)概念重建的教學(xué)策略（一）調(diào)查學(xué)生的前科學(xué)概念學(xué)生并不是空著腦袋走進教室的，他們在先前的學(xué)習(xí)和日常生活中 已經(jīng)形成了自己對各種事物或現(xiàn)象的看法，即所謂的前科學(xué)概念。科 學(xué)概念重建是以學(xué)生的前科學(xué)概念為基礎(chǔ)的

22、，并且要以學(xué)生前科學(xué)概 念為生長點實現(xiàn)概念重建。因此，在教學(xué)中調(diào)查學(xué)生的前科學(xué)概念是 非常關(guān)鍵的，它有助于了解學(xué)生的“先人之見”，激活相關(guān)知識經(jīng)驗。 由于前概念具有隱蔽性，就需要教師采用各種方法來揭示學(xué)生的前概 念。一般可以通過提問、訪談、問卷調(diào)查、耕作概念圖等方式進行。（二）創(chuàng)設(shè)情境與提出問題，引發(fā)學(xué)生的認知沖突教師通過創(chuàng)設(shè)相應(yīng)的問題情境，通過觀察、閱讀材料等途徑引導(dǎo)學(xué) 生發(fā)現(xiàn)和提出問題，不僅能激發(fā)學(xué)生積極思維的興趣和學(xué)習(xí)欲望，為 學(xué)生的自主探究學(xué)習(xí)定向，而且能引導(dǎo)學(xué)生用自己的不充分的思想 （前科學(xué)概念）嘗試解釋問題，從而引發(fā)學(xué)生的認知沖突。教師要從日 常生活、生產(chǎn)實際和學(xué)生的經(jīng)驗中發(fā)現(xiàn)和提

23、出與科學(xué)知識相關(guān)的問 題；學(xué)生根據(jù)各自的先前經(jīng)驗或前概念，作出自己的預(yù)測或猜想，并 通過小組或全班交流討論他們的預(yù)測與解釋，從而暴露學(xué)生的前科學(xué) 概念，引發(fā)學(xué)生的認知沖突。（三）引導(dǎo)學(xué)生探究，培養(yǎng)科學(xué)過程技能概念重建特別重視開發(fā)學(xué)生的智力，發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)造性思維，培養(yǎng) 科學(xué)過程技能，力圖通過自主探究引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會學(xué)習(xí)和掌握科學(xué)方 法，促進科學(xué)概念的建構(gòu)。為此，教師要創(chuàng)造條件鼓勵學(xué)生自己去探 究。教師主要是通過設(shè)計各種以學(xué)生為中心的活動來引導(dǎo)學(xué)生探究。教 師在學(xué)生活動之前只是簡單地提出問題，指明學(xué)習(xí)要求，鼓勵學(xué)生通 過自己的探究活動尋求問題的答案。例如，一位科學(xué)教師在教學(xué)土壤 概念時，設(shè)計在森林地面挖掘小洞的活動，讓學(xué)生探索土壤的性質(zhì)、