概念轉(zhuǎn)變教學(xué)

概念轉(zhuǎn)變教學(xué)1第1頁(yè)，共49頁(yè)，2023年，2月20日，星期五例一：你同意哪個(gè)人？A我如果一只腳站在磅秤上，重量會(huì)減少。B你的腳向下用力了，所以你會(huì)更重。C我想如果你同時(shí)站在兩個(gè)磅秤上，你的重量會(huì)減少。D我覺(jué)得你一只腳站在磅秤上并不會(huì)讓你的重量有什么變化。2第2頁(yè)，共49頁(yè)，2023年，2月20日，星期五案例二：對(duì)植物呼吸作用的認(rèn)識(shí)，小學(xué)低年級(jí)學(xué)生傾向于認(rèn)為植物不呼吸，或者植物像人和其他動(dòng)物那樣呼吸。高年級(jí)及整個(gè)中學(xué)階段，光合作用的認(rèn)識(shí)廣泛出現(xiàn)，有的學(xué)生認(rèn)為植物白天進(jìn)行光合作用，不進(jìn)行呼吸作用；晚上進(jìn)行呼吸作用，不進(jìn)行光合作用。3第3頁(yè)，共49頁(yè)，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(yè)，共49頁(yè)，2023年，2月20日，星期五學(xué)生在學(xué)習(xí)生物學(xué)之前，已經(jīng)具備了對(duì)于相關(guān)內(nèi)容的認(rèn)識(shí)或者概念。有些學(xué)生認(rèn)為，“人只能進(jìn)行有氧呼吸”；“癌是一種傳染病，可以從一個(gè)細(xì)胞傳染給其他細(xì)胞，或傳染給其他人?！半u是鳥”、“糞便是排泄物”、“蘑菇是生產(chǎn)者”，“細(xì)菌能使人類、牲畜等發(fā)生疾病，細(xì)菌對(duì)人類有害”等。5第5頁(yè)，共49頁(yè)，2023年，2月20日，星期五科學(xué)概念指自然科學(xué)、社會(huì)科學(xué)、人文科學(xué)、思維科學(xué)和哲學(xué)中，全面、準(zhǔn)確反映事物共同本質(zhì)特征的思維形式。學(xué)生科學(xué)概念的獲得，需要擁有概念的四個(gè)部分。概念的術(shù)語(yǔ)、概念的內(nèi)涵、概念的外延、概念的例證。6第6頁(yè)，共49頁(yè)，2023年，2月20日，星期五科學(xué)概念的語(yǔ)詞

語(yǔ)詞是一些表示事物或者表達(dá)概念的聲音與筆畫。概念的存在須依附于語(yǔ)詞，語(yǔ)詞的學(xué)習(xí)屬于表征學(xué)習(xí)的范疇。同一概念可以用不同的語(yǔ)詞來(lái)表達(dá)，如”細(xì)胞“和“cell”、“過(guò)敏反應(yīng)”和“超敏反應(yīng)”。同一語(yǔ)詞也可以表達(dá)不同的概念，如“白頭翁”可以表示一種鳥，也可以表達(dá)一個(gè)老頭。7第7頁(yè)，共49頁(yè)，2023年，2月20日，星期五科學(xué)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(duì)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(yīng)的DNA片段”，被定義項(xiàng)是“基因”，定義項(xiàng)是“有遺傳效應(yīng)的DNA片段”，即被定義項(xiàng)（基因）=屬（DNA片段）+種差（有遺傳效應(yīng)的）8第8頁(yè)，共49頁(yè)，2023年，2月20日，星期五科學(xué)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(duì)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(yè)，共49頁(yè)，2023年，2月20日，星期五科學(xué)概念的例證通過(guò)對(duì)概念“質(zhì)”和“量”的學(xué)習(xí)，還難以形成科學(xué)概念，還需要概念的例證的支持。正例：肯定例證，有利于學(xué)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(jìng)爭(zhēng)”指的是“利用共同資源的兩種生物之間，由于爭(zhēng)奪食物和空間等而發(fā)生的斗爭(zhēng)”，“鵲巢鳩占”是其正例，“兩狗爭(zhēng)骨”是其反例。10第10頁(yè)，共49頁(yè)，2023年，2月20日，星期五特例忽略特例，往往會(huì)導(dǎo)致概念的內(nèi)涵混淆、外延擴(kuò)大或縮小，應(yīng)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(jiǎn)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(xì)胞一般都有細(xì)胞核，但高等哺乳動(dòng)物的成熟紅細(xì)胞沒(méi)有。11第11頁(yè)，共49頁(yè)，2023年，2月20日，星期五學(xué)者及其提出有關(guān)前概念用語(yǔ)一覽表

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

基本上包含以下幾方面含義：

(1)學(xué)生在學(xué)習(xí)前就存在著對(duì)科學(xué)事件的個(gè)人認(rèn)識(shí)；

(2)學(xué)生的個(gè)人認(rèn)識(shí)是其知識(shí)框架的一部分，是學(xué)習(xí)新知識(shí)、解決新問(wèn)題的基礎(chǔ)；

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

(4)學(xué)生科學(xué)概念的形成與科學(xué)家的研究過(guò)程是一致的，因此必須重視學(xué)生的認(rèn)識(shí)過(guò)程。14第14頁(yè)，共49頁(yè)，2023年，2月20日，星期五“錯(cuò)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](méi)有直接表示學(xué)生擁有的概念是錯(cuò)誤的。諸如“兒童科學(xué)、概念框架”等詞沒(méi)有顯現(xiàn)出其貶義的意味，沒(méi)有暗示學(xué)習(xí)者擁有的概念是錯(cuò)誤的或者與科學(xué)概念的不同。15第15頁(yè)，共49頁(yè)，2023年，2月20日，星期五前科學(xué)概念學(xué)生在走進(jìn)科學(xué)課堂之前，在日常生活中已經(jīng)形成了許多正確的或者錯(cuò)誤的、不完整的、比較深入的或淺顯的概念。前科學(xué)概念指的是個(gè)體所擁有的概念的內(nèi)涵、外延、及其例證與科學(xué)概念不盡一致的生物學(xué)概念。16第16頁(yè)，共49頁(yè)，2023年，2月20日，星期五前科學(xué)概念內(nèi)涵不一致外延變動(dòng)例證失當(dāng)屬性異質(zhì)屬性缺失屬性置換外延擴(kuò)大外延縮小外延移位特例忽略例證失當(dāng)圖1—前科學(xué)概念的形成（李高峰）17第17頁(yè)，共49頁(yè)，2023年，2月20日，星期五前科學(xué)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(yè)，共49頁(yè)，2023年，2月20日，星期五自發(fā)性指學(xué)生的前科學(xué)概念是學(xué)習(xí)者憑借自己的經(jīng)驗(yàn)，在其頭腦中自發(fā)地建構(gòu)。引發(fā)性指學(xué)生的前科學(xué)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(yè)，共49頁(yè)，2023年，2月20日，星期五頑固性有些迷思概念很容易經(jīng)過(guò)教學(xué)或簡(jiǎn)單的解說(shuō)，就得到改變，但有些迷思概念，雖經(jīng)過(guò)教學(xué)時(shí)教師提出大量的證據(jù)或費(fèi)許多口舌講解，仍然一再出現(xiàn)。這也使得許多學(xué)者研究有效的方法來(lái)改變學(xué)生的迷思概念。20第20頁(yè)，共49頁(yè)，2023年，2月20日，星期五1983年，學(xué)者wandersee打破年齡界限以全美的5、8、11、14年級(jí)中的1400名學(xué)生為被試研究光合作用。問(wèn)“植物的最主要食物來(lái)源于哪里？”調(diào)查數(shù)據(jù)顯示超過(guò)60%的中學(xué)生和大約一半的大學(xué)生回答“土壤”。如果學(xué)生堅(jiān)信“生物都是由細(xì)胞構(gòu)成的”，概念在學(xué)生頭腦中根深蒂固，那么在學(xué)習(xí)“病毒”的概念時(shí)，會(huì)有同學(xué)一錯(cuò)再錯(cuò)地認(rèn)為：“病毒也是由細(xì)胞構(gòu)成的”，病毒沒(méi)有細(xì)胞結(jié)構(gòu)，所以不是生物。21第21頁(yè)，共49頁(yè)，2023年，2月20日，星期五合理性前科學(xué)概念不是科學(xué)科學(xué)概念，但也不是徹頭徹尾的錯(cuò)誤的概念，有其合理的地方。例如：“蝙蝠是鳥”，學(xué)生對(duì)蝙蝠的理解仍有許多是對(duì)的，如知道蝙蝠式一種動(dòng)物，而且是一種標(biāo)膠高級(jí)的動(dòng)物，能飛等。學(xué)生不能從空白概念直接跨越到科學(xué)概念，有許多概念得經(jīng)過(guò)一個(gè)“前科學(xué)概念”時(shí)期。22第22頁(yè)，共49頁(yè)，2023年，2月20日，星期五迷思概念產(chǎn)生的原因：1、個(gè)人因素日常的觀察與經(jīng)驗(yàn)原有知識(shí)的不足

2、社會(huì)文化因素

文化語(yǔ)言

社會(huì)互動(dòng)

3、教師與教科書因素

教師因素教科書因素23第23頁(yè)，共49頁(yè)，2023年，2月20日，星期五日常的觀察與經(jīng)驗(yàn)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(guó)專家審定并通過(guò)了腦死亡判定標(biāo)準(zhǔn)（成人），也就是說(shuō)，判定人是否死亡，是看腦是否死亡?！澳⒐绞侵参铩?、“豬馬牛是動(dòng)物，人不是動(dòng)物”等認(rèn)識(shí)都來(lái)源于生活。24第24頁(yè)，共49頁(yè)，2023年，2月20日，星期五原有知識(shí)的不足學(xué)生原有的想法可能成為學(xué)習(xí)的阻礙。因?yàn)閷W(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)，是以其先入為主的觀點(diǎn)來(lái)解釋所見(jiàn)所聞，因此他們所得的結(jié)論和解釋很可能會(huì)和教師或課本所要教的不同。25第25頁(yè)，共49頁(yè)，2023年，2月20日，星期五文化語(yǔ)言我們的日常用語(yǔ)保留了許多概念，數(shù)百年來(lái)這些概念在科學(xué)里就被認(rèn)為是過(guò)時(shí)的。

例如，“太陽(yáng)升起來(lái)了”說(shuō)明了太陽(yáng)在天空中的行經(jīng)，而非“現(xiàn)代”觀點(diǎn)的地球相對(duì)太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)。

26第26頁(yè)，共49頁(yè)，2023年，2月20日，星期五社會(huì)互動(dòng)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(shí)。

研究表明，這類來(lái)源得到的概念比教師上課的影響力還大，因?yàn)樯险n時(shí)間只有幾小時(shí)，而其他時(shí)間，學(xué)生則面對(duì)各種來(lái)源的刺激。而且，他們會(huì)傾向于簡(jiǎn)化科學(xué)概念，而使得他們更易了解這個(gè)社會(huì)。27第27頁(yè)，共49頁(yè)，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(xué)過(guò)程中有錯(cuò)誤的詮釋，缺乏科學(xué)知識(shí)的本質(zhì)的了解，或是企圖簡(jiǎn)化概念，而來(lái)提供對(duì)于概念描述，教師對(duì)兒童迷思概念缺乏察覺(jué)心及興趣、教師認(rèn)為講述時(shí)只要涵蓋概念，學(xué)生就能理解學(xué)會(huì)。28第28頁(yè)，共49頁(yè)，2023年，2月20日，星期五

Ausubel在其最有影響的著作《教育心理學(xué):一種認(rèn)知觀》(1968年再版)的扉頁(yè)上寫道：“如果我不得不把教育心理學(xué)的所有內(nèi)容簡(jiǎn)約成一條原理的話，我會(huì)說(shuō)：影響學(xué)習(xí)的最重要的因素是學(xué)生已知的內(nèi)容。弄清了這一點(diǎn)后，進(jìn)行相應(yīng)的教學(xué)。”

29第29頁(yè)，共49頁(yè)，2023年，2月20日，星期五概念轉(zhuǎn)變個(gè)體原有的某種知識(shí)經(jīng)驗(yàn)由于受到與此不一致的新經(jīng)驗(yàn)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(xué)生用來(lái)解決問(wèn)題、解釋現(xiàn)象和在他們世界中活動(dòng)的感念框架。30第30頁(yè)，共49頁(yè)，2023年，2月20日，星期五概念轉(zhuǎn)變的理論基礎(chǔ)學(xué)習(xí)者通過(guò)新舊經(jīng)驗(yàn)的相互作用來(lái)發(fā)展自己的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)。該相互作用過(guò)程存在兩種相反的運(yùn)動(dòng)：同化（豐富）和順應(yīng)（重建）。概念轉(zhuǎn)變是從順應(yīng)的側(cè)面來(lái)研究知識(shí)建構(gòu)的過(guò)程，這被認(rèn)為是概念轉(zhuǎn)變策略的理論背景。建構(gòu)主義31第31頁(yè)，共49頁(yè)，2023年，2月20日，星期五概念轉(zhuǎn)變的條件美國(guó)康奈爾大學(xué)波斯納（G.J.Posner）等4位學(xué)者提出的概念轉(zhuǎn)變模型（conceptualchangemodel，簡(jiǎn)稱CCM）認(rèn)為，概念轉(zhuǎn)變得以實(shí)現(xiàn)須具備以下四個(gè)條件：（1）對(duì)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(yè)，共49頁(yè)，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(xué)習(xí)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(yè)，共49頁(yè)，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(xué)生所擁有概念形成的一個(gè)環(huán)境。①反例(anomalies)：不滿足的主要來(lái)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(rèn)識(shí)論信念(epistemologicalcommitments)：大多數(shù)的知識(shí)領(lǐng)域都具有判斷何者為成功解釋的標(biāo)準(zhǔn)；

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

35第35頁(yè)，共49頁(yè)，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(kāi)基本的重建需要，其概念轉(zhuǎn)變開(kāi)始于同科學(xué)概念一致的學(xué)生已有概念結(jié)構(gòu)或是對(duì)已有概念的重新解釋。該途徑不需要重建科學(xué)概念結(jié)構(gòu)，它只是在原有概念的基礎(chǔ)上的擴(kuò)展或者重新解釋。例如：“蝙蝠是鳥”，學(xué)生對(duì)蝙蝠的理解仍有許多是對(duì)的，如知道蝙蝠式一種動(dòng)物，而且是一種比較高級(jí)的動(dòng)物，能飛等。教師鼓勵(lì)學(xué)生按自己的思考方式去思考，把蝙蝠與鳥的其它特征進(jìn)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(yè)，共49頁(yè)，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(diǎn)是學(xué)生已有概念與科學(xué)概念是完全不同的。在不連續(xù)途徑中，認(rèn)知沖突（connitiveconflict）策略起關(guān)鍵作用。認(rèn)知沖突就是在學(xué)生的認(rèn)知心理上造成差異與不平衡，一旦引發(fā)認(rèn)知沖突，就會(huì)引起學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)上的不平衡，就能激起學(xué)生的求知欲和探索欲，促使學(xué)生進(jìn)行認(rèn)知結(jié)構(gòu)的同化順應(yīng)。

37第37頁(yè)，共49頁(yè)，2023年，2月20日，星期五概念轉(zhuǎn)變的科學(xué)教學(xué)過(guò)程38第38頁(yè)，共49頁(yè)，2023年，2月20日，星期五概念轉(zhuǎn)變的教學(xué)過(guò)程可分三個(gè)階段：①探測(cè)認(rèn)知結(jié)構(gòu)，了解已有概念；②引發(fā)認(rèn)知沖突，解構(gòu)迷思概念；③解決認(rèn)知沖突，建構(gòu)科學(xué)概念。

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

1、探測(cè)認(rèn)知結(jié)構(gòu)的工具與方法探測(cè)策略探測(cè)方式學(xué)習(xí)者是否需額外訓(xùn)練回答技巧可否了解概念間之關(guān)聯(lián)性大量施測(cè)可能性其他特性診斷式的傳統(tǒng)測(cè)驗(yàn)題（選擇題）紙筆測(cè)驗(yàn)否否高便于量化資料，通用于大量施測(cè)。診斷式的傳統(tǒng)測(cè)驗(yàn)題（問(wèn)答題）紙筆測(cè)驗(yàn)否是低可讓學(xué)習(xí)者自由發(fā)表想法。概念圖法紙筆測(cè)驗(yàn)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(xué)習(xí)者概念情況。關(guān)系圖法紙筆測(cè)驗(yàn)是是低可發(fā)展概念間關(guān)系。Vee圖紙筆測(cè)驗(yàn)是是低可探索學(xué)習(xí)者概念的理解情況。二階段式測(cè)驗(yàn)（第一階段選擇，第二階段問(wèn)答）紙筆測(cè)驗(yàn)否是低可了解學(xué)習(xí)者概念脈絡(luò)。二階段式測(cè)驗(yàn)（二階段皆為選擇）紙筆測(cè)驗(yàn)否是高可了解學(xué)習(xí)者概念脈絡(luò)，且便于量化資料。DOE訪談紙筆測(cè)驗(yàn)否是低可看出學(xué)習(xí)者概念轉(zhuǎn)變、保留的情況。40第40頁(yè)，共49頁(yè)，2023年，2月20日，星期五2、探測(cè)認(rèn)知結(jié)構(gòu)的概念圖“雙受精過(guò)程”概念圖41第41頁(yè)，共49頁(yè)，2023年，2月20日，星期五3、訪談明茨基（MintzesJ.J.），萬(wàn)達(dá)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(rèn)知與定義事例訪談概念的應(yīng)用預(yù)測(cè)訪談、序列訪談、問(wèn)題解決訪談因果的解釋序列訪談42第42頁(yè)，共49頁(yè)，2023年，2月20日，星期五