概念轉(zhuǎn)變教學

概念轉(zhuǎn)變教學1第1頁，共49頁，2023年，2月20日，星期五例一：你同意哪個人？A我如果一只腳站在磅秤上，重量會減少。B你的腳向下用力了，所以你會更重。C我想如果你同時站在兩個磅秤上，你的重量會減少。D我覺得你一只腳站在磅秤上并不會讓你的重量有什么變化。2第2頁，共49頁，2023年，2月20日，星期五案例二：對植物呼吸作用的認識，小學低年級學生傾向于認為植物不呼吸，或者植物像人和其他動物那樣呼吸。高年級及整個中學階段，光合作用的認識廣泛出現(xiàn)，有的學生認為植物白天進行光合作用，不進行呼吸作用；晚上進行呼吸作用，不進行光合作用。3第3頁，共49頁，2023年，2月20日，星期五例三：兒童關(guān)于地球的心理模型Vosniadou，19984第4頁，共49頁，2023年，2月20日，星期五學生在學習生物學之前，已經(jīng)具備了對于相關(guān)內(nèi)容的認識或者概念。有些學生認為，“人只能進行有氧呼吸”；“癌是一種傳染病，可以從一個細胞傳染給其他細胞，或傳染給其他人。“雞是鳥”、“糞便是排泄物”、“蘑菇是生產(chǎn)者”，“細菌能使人類、牲畜等發(fā)生疾病，細菌對人類有害”等。5第5頁，共49頁，2023年，2月20日，星期五科學概念指自然科學、社會科學、人文科學、思維科學和哲學中，全面、準確反映事物共同本質(zhì)特征的思維形式。學生科學概念的獲得，需要擁有概念的四個部分。概念的術(shù)語、概念的內(nèi)涵、概念的外延、概念的例證。6第6頁，共49頁，2023年，2月20日，星期五科學概念的語詞

語詞是一些表示事物或者表達概念的聲音與筆畫。概念的存在須依附于語詞，語詞的學習屬于表征學習的范疇。同一概念可以用不同的語詞來表達，如”細胞“和“cell”、“過敏反應”和“超敏反應”。同一語詞也可以表達不同的概念，如“白頭翁”可以表示一種鳥，也可以表達一個老頭。7第7頁，共49頁，2023年，2月20日，星期五科學概念的內(nèi)涵是概念所反映的事物的特有屬性，是概念質(zhì)的規(guī)定，表明概念所反映的對象“是什么”，是概念的定義。屬加種差的定義。例如，就“基因”的定義——“基因是有遺傳效應的DNA片段”，被定義項是“基因”，定義項是“有遺傳效應的DNA片段”，即被定義項（基因）=屬（DNA片段）+種差（有遺傳效應的）8第8頁，共49頁，2023年，2月20日，星期五科學概念的外延是具有概念所反映的特有屬性的事物，是概念的量的規(guī)定，表明概念所反映的對象有哪些。如，鯨魚、章魚、娃娃魚、甲魚等不屬于“魚”的范疇。9第9頁，共49頁，2023年，2月20日，星期五科學概念的例證通過對概念“質(zhì)”和“量”的學習，還難以形成科學概念，還需要概念的例證的支持。正例：肯定例證，有利于學生分析、概括如：“病毒”的正例有“艾滋病”、“煙草花葉病毒”、“噬菌體”等。反例：不在某一概念的外延中。如“競爭”指的是“利用共同資源的兩種生物之間，由于爭奪食物和空間等而發(fā)生的斗爭”，“鵲巢鳩占”是其正例，“兩狗爭骨”是其反例。10第10頁，共49頁，2023年，2月20日，星期五特例忽略特例，往往會導致概念的內(nèi)涵混淆、外延擴大或縮小，應舉例充分和典型的特例。如：“微生物”是一大類形體微小、結(jié)構(gòu)簡單，一般要借助于顯微鏡或電子顯微鏡才能觀察到的微小生物的總稱。特例有：蘑菇、銀耳、黑木耳、金針菇等。再如，真核生物的細胞一般都有細胞核，但高等哺乳動物的成熟紅細胞沒有。11第11頁，共49頁，2023年，2月20日，星期五學者及其提出有關(guān)前概念用語一覽表

12第12頁，共49頁，2023年，2月20日，星期五13第13頁，共49頁，2023年，2月20日，星期五

基本上包含以下幾方面含義：

(1)學生在學習前就存在著對科學事件的個人認識；

(2)學生的個人認識是其知識框架的一部分，是學習新知識、解決新問題的基礎(chǔ)；

(3)學生的前概念雖然可能是錯誤的，但對于解決日常問題十分有效，這也是為什么學生不愿意放棄前概念的原因之一；

(4)學生科學概念的形成與科學家的研究過程是一致的，因此必須重視學生的認識過程。14第14頁，共49頁，2023年，2月20日，星期五“錯誤概念”：大眾易于理解，但具有否定的內(nèi)涵?！跋喈惛拍睢保簺]有直接表示學生擁有的概念是錯誤的。諸如“兒童科學、概念框架”等詞沒有顯現(xiàn)出其貶義的意味，沒有暗示學習者擁有的概念是錯誤的或者與科學概念的不同。15第15頁，共49頁，2023年，2月20日，星期五前科學概念學生在走進科學課堂之前，在日常生活中已經(jīng)形成了許多正確的或者錯誤的、不完整的、比較深入的或淺顯的概念。前科學概念指的是個體所擁有的概念的內(nèi)涵、外延、及其例證與科學概念不盡一致的生物學概念。16第16頁，共49頁，2023年，2月20日，星期五前科學概念內(nèi)涵不一致外延變動例證失當屬性異質(zhì)屬性缺失屬性置換外延擴大外延縮小外延移位特例忽略例證失當圖1—前科學概念的形成（李高峰）17第17頁，共49頁，2023年，2月20日，星期五前科學概念的特征：自發(fā)性和引發(fā)性

頑固性情境性合理性普遍性18第18頁，共49頁，2023年，2月20日，星期五自發(fā)性指學生的前科學概念是學習者憑借自己的經(jīng)驗，在其頭腦中自發(fā)地建構(gòu)。引發(fā)性指學生的前科學概念有許多是他人傳授的，而且有可能繼續(xù)傳承下去。19第19頁，共49頁，2023年，2月20日，星期五頑固性有些迷思概念很容易經(jīng)過教學或簡單的解說，就得到改變，但有些迷思概念，雖經(jīng)過教學時教師提出大量的證據(jù)或費許多口舌講解，仍然一再出現(xiàn)。這也使得許多學者研究有效的方法來改變學生的迷思概念。20第20頁，共49頁，2023年，2月20日，星期五1983年，學者wandersee打破年齡界限以全美的5、8、11、14年級中的1400名學生為被試研究光合作用。問“植物的最主要食物來源于哪里？”調(diào)查數(shù)據(jù)顯示超過60%的中學生和大約一半的大學生回答“土壤”。如果學生堅信“生物都是由細胞構(gòu)成的”，概念在學生頭腦中根深蒂固，那么在學習“病毒”的概念時，會有同學一錯再錯地認為：“病毒也是由細胞構(gòu)成的”，病毒沒有細胞結(jié)構(gòu)，所以不是生物。21第21頁，共49頁，2023年，2月20日，星期五合理性前科學概念不是科學科學概念，但也不是徹頭徹尾的錯誤的概念，有其合理的地方。例如：“蝙蝠是鳥”，學生對蝙蝠的理解仍有許多是對的，如知道蝙蝠式一種動物，而且是一種標膠高級的動物，能飛等。學生不能從空白概念直接跨越到科學概念，有許多概念得經(jīng)過一個“前科學概念”時期。22第22頁，共49頁，2023年，2月20日，星期五迷思概念產(chǎn)生的原因：1、個人因素日常的觀察與經(jīng)驗原有知識的不足

2、社會文化因素

文化語言

社會互動

3、教師與教科書因素

教師因素教科書因素23第23頁，共49頁，2023年，2月20日，星期五日常的觀察與經(jīng)驗比如關(guān)于“死亡的概念”，小孩子都知道心“心不跳了就是死了”。2004年，我國專家審定并通過了腦死亡判定標準（成人），也就是說，判定人是否死亡，是看腦是否死亡。“蘑菇是植物”、“豬馬牛是動物，人不是動物”等認識都來源于生活。24第24頁，共49頁，2023年，2月20日，星期五原有知識的不足學生原有的想法可能成為學習的阻礙。因為學生在學習時，是以其先入為主的觀點來解釋所見所聞，因此他們所得的結(jié)論和解釋很可能會和教師或課本所要教的不同。25第25頁，共49頁，2023年，2月20日，星期五文化語言我們的日常用語保留了許多概念，數(shù)百年來這些概念在科學里就被認為是過時的。

例如，“太陽升起來了”說明了太陽在天空中的行經(jīng)，而非“現(xiàn)代”觀點的地球相對太陽運轉(zhuǎn)。

26第26頁，共49頁，2023年，2月20日，星期五社會互動在日常生活中，在與朋友、父母和其他人的交往談話中，從各種途徑的媒體得到的知識。

研究表明，這類來源得到的概念比教師上課的影響力還大，因為上課時間只有幾小時，而其他時間，學生則面對各種來源的刺激。而且，他們會傾向于簡化科學概念，而使得他們更易了解這個社會。27第27頁，共49頁，2023年，2月20日，星期五3.教師與教科書因素教師因素教師有可能在教學過程中有錯誤的詮釋，缺乏科學知識的本質(zhì)的了解，或是企圖簡化概念，而來提供對于概念描述，教師對兒童迷思概念缺乏察覺心及興趣、教師認為講述時只要涵蓋概念，學生就能理解學會。28第28頁，共49頁，2023年，2月20日，星期五

Ausubel在其最有影響的著作《教育心理學:一種認知觀》(1968年再版)的扉頁上寫道：“如果我不得不把教育心理學的所有內(nèi)容簡約成一條原理的話，我會說：影響學習的最重要的因素是學生已知的內(nèi)容。弄清了這一點后，進行相應的教學?！?/p>

29第29頁，共49頁，2023年，2月20日，星期五概念轉(zhuǎn)變個體原有的某種知識經(jīng)驗由于受到與此不一致的新經(jīng)驗的影響而發(fā)生的重大改變。在概念轉(zhuǎn)變情形下，已有概念得到了根本的轉(zhuǎn)變甚至被取代，成為學生用來解決問題、解釋現(xiàn)象和在他們世界中活動的感念框架。30第30頁，共49頁，2023年，2月20日，星期五概念轉(zhuǎn)變的理論基礎(chǔ)學習者通過新舊經(jīng)驗的相互作用來發(fā)展自己的知識經(jīng)驗。該相互作用過程存在兩種相反的運動：同化（豐富）和順應（重建）。概念轉(zhuǎn)變是從順應的側(cè)面來研究知識建構(gòu)的過程，這被認為是概念轉(zhuǎn)變策略的理論背景。建構(gòu)主義31第31頁，共49頁，2023年，2月20日，星期五概念轉(zhuǎn)變的條件美國康奈爾大學波斯納（G.J.Posner）等4位學者提出的概念轉(zhuǎn)變模型（conceptualchangemodel，簡稱CCM）認為，概念轉(zhuǎn)變得以實現(xiàn)須具備以下四個條件：（1）對已有概念的不滿（dissatisfaction）（2）新概念的可理解性（intelligibility）（3）新概念的合理性（plausibility）（4）新概念的有效性（fruitfulness）32第32頁，共49頁，2023年，2月20日，星期五亨森把概念的可理解性（Intelligibility）、合理性（Plausible）及有效性（fruitful）稱為概念的狀態(tài)（conceptualstatus）。學習者所處的概念狀態(tài)愈高，其發(fā)生概念轉(zhuǎn)變的可能性也愈高。33第33頁，共49頁，2023年，2月20日，星期五概念轉(zhuǎn)變的影響因素波斯納等人借用圖爾明的“概念生態(tài)”（conceptualecology）的一詞，指出，概念生態(tài)是學生所擁有概念形成的一個環(huán)境。①反例(anomalies)：不滿足的主要來源就是在概念生態(tài)中，必須有反例存在；②類比或隱喻(analogiesandmetaphors)：類比與隱喻可以提供新的觀念，使得新的概念變得可理解；③認識論信念(epistemologicalcommitments)：大多數(shù)的知識領(lǐng)域都具有判斷何者為成功解釋的標準；

34第34頁，共49頁，2023年，2月20日，星期五④形而上的信念與概念(metaphysicalbeliefsandconcepts)：在科學觀念里，關(guān)于宇宙具有秩序、對稱，或是不混亂的信念，通常在科學工作時決定了新概念應該被接受或是丟棄；⑤其他的知識(otherknowledge)：新的概念必須要比在其他領(lǐng)域的知識，或是競爭的概念，具有更多發(fā)展的前途。

35第35頁，共49頁，2023年，2月20日，星期五概念轉(zhuǎn)變的途徑①連續(xù)途徑連續(xù)途徑試圖避開基本的重建需要，其概念轉(zhuǎn)變開始于同科學概念一致的學生已有概念結(jié)構(gòu)或是對已有概念的重新解釋。該途徑不需要重建科學概念結(jié)構(gòu)，它只是在原有概念的基礎(chǔ)上的擴展或者重新解釋。例如：“蝙蝠是鳥”，學生對蝙蝠的理解仍有許多是對的，如知道蝙蝠式一種動物，而且是一種比較高級的動物，能飛等。教師鼓勵學生按自己的思考方式去思考，把蝙蝠與鳥的其它特征進行比較，發(fā)現(xiàn)蝙蝠的生殖方式不符合鳥類的特征。36第36頁，共49頁，2023年，2月20日，星期五

②不連續(xù)途徑不連續(xù)途徑的顯著特點是學生已有概念與科學概念是完全不同的。在不連續(xù)途徑中，認知沖突（connitiveconflict）策略起關(guān)鍵作用。認知沖突就是在學生的認知心理上造成差異與不平衡，一旦引發(fā)認知沖突，就會引起學生認知結(jié)構(gòu)上的不平衡，就能激起學生的求知欲和探索欲，促使學生進行認知結(jié)構(gòu)的同化順應。

37第37頁，共49頁，2023年，2月20日，星期五概念轉(zhuǎn)變的科學教學過程38第38頁，共49頁，2023年，2月20日，星期五概念轉(zhuǎn)變的教學過程可分三個階段：①探測認知結(jié)構(gòu)，了解已有概念；②引發(fā)認知沖突，解構(gòu)迷思概念；③解決認知沖突，建構(gòu)科學概念。

39第39頁，共49頁，2023年，2月20日，星期五三、概念轉(zhuǎn)變的教學策略（一）探測認知結(jié)構(gòu)：了解前概念

1、探測認知結(jié)構(gòu)的工具與方法探測策略探測方式學習者是否需額外訓練回答技巧可否了解概念間之關(guān)聯(lián)性大量施測可能性其他特性診斷式的傳統(tǒng)測驗題（選擇題）紙筆測驗否否高便于量化資料，通用于大量施測。診斷式的傳統(tǒng)測驗題（問答題）紙筆測驗否是低可讓學習者自由發(fā)表想法。概念圖法紙筆測驗是是低容易展現(xiàn)概念間關(guān)系。訪談法訪談否是低可深入了解學習者概念情況。關(guān)系圖法紙筆測驗是是低可發(fā)展概念間關(guān)系。Vee圖紙筆測驗是是低可探索學習者概念的理解情況。二階段式測驗（第一階段選擇，第二階段問答）紙筆測驗否是低可了解學習者概念脈絡(luò)。二階段式測驗（二階段皆為選擇）紙筆測驗否是高可了解學習者概念脈絡(luò)，且便于量化資料。DOE訪談紙筆測驗否是低可看出學習者概念轉(zhuǎn)變、保留的情況。40第40頁，共49頁，2023年，2月20日，星期五2、探測認知結(jié)構(gòu)的概念圖“雙受精過程”概念圖41第41頁，共49頁，2023年，2月20日，星期五3、訪談明茨基（MintzesJ.J.），萬達西（WanderseeJ.H.）和諾瓦克把訪談方式分為：理解程度訪談工具概念的認知與定義事例訪談概念的應用預測訪談、序列訪談、問題解決訪談因果的解釋序列訪談42第42頁，共49頁，2023年，2月20日，星期五