第40章 當代國外科學教學研究的重要議題(4)(1 / 2)

(二)概念轉變的途徑

杜伊特(R·Duit)根據建構主義思想及概念轉變的方式,將概念轉變學習分為兩種途徑,即連續途徑(continuous pathways)和不連續途徑(discontinuous pathways)。

1.連續途徑

連續途徑試圖避開在不連續途徑中的基本的重建的需要,其概念轉變開始於同科學概念一致的學生原有概念結構或是對已有概念的重新解釋。在第一種情況中,其要點是概念的變更和目標概念的協調是逐步發展起來的。在涉及科學概念和原理的解釋時,並不是任何情況下都必須從學生建構的概念開始的。它也可能開始於某些問題領域中部分知識的類比,這一問題領域中的科學內容的結構與性質已被闡明。在第二種情況中,“重新解釋”策略稍有不同。與之類似的是雖然它也是從學生的原有概念開始,但對它已用新的方式作出了解釋。在有關物理學學生原有概念研究中,一個重要的發現是,任何年齡的學生都傾向於認為,任何時候某一物體運動的方向就是此時力作用的方向。這種觀點按牛頓的經典力學是不正確的。按照重新解釋策略,先不要告訴學生他們的概念框架是錯誤的,而是逐步引出學生頭腦中已有的東西,並從物理學的觀點建構其正確的意義。事實上,確有一種物理量總是指向該物體運動的方向。但這個量是動量而不是力。另一個關於重新解釋策略的實例是關於電流概念的學習。在簡單的電路中涉及電流,學生通常認為,當電流在電路中流動時,電流被消耗,即一些電流被電燈利用,所以留下較少的電流回電池。這裏也不要先告訴學生他們的概念是錯誤的。相反,教師應鼓勵學生按自己的思考方式思考並找出某些完全正確的想法。事實上,電流流動時被“利用”,即能量轉換成熱並散失。總而言之,連續途徑不需要重建科學概念結構,它隻是在原有概念基礎上的擴展或重新解釋。

2.不連續途徑

不連續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。在不連續途徑中,認知衝突(cognitive conflict)策略起關鍵作用。認知衝突主要有以下三種:首先,認知衝突產生於學生的預測同其經驗結果相反時;其次,認知衝突產生於學生的觀點與教師不一致時;再次,認知衝突產生於學生之間的不同觀念的碰撞中。認知衝突策略來自皮亞傑的思想,即認知衝突引起認知的不平衡,後者決定同化或順應,直至新的平衡的恢複。總之,認知衝突就是在學生的認知心理上造成差異與不平衡。一旦引發這種認知衝突,就會引起學生認知結構上的不平衡,就能激起學生的求知欲和探索心向,促使學生進行認知結構的同化與順應。所以引發認知衝突是激勵學生概念轉變學習的契機與條件。

三、概念轉變的過程

概念轉變是學習過程中新、舊經驗相互作用的集中體現,是新經驗對已有經驗的改造。

皮亞傑從發展的角度闡述了兒童智力結構的基本性質,強調兒童認知發展的實質是認知結構的變化和轉換。他認為個體的學習是平衡→不平衡→新的平衡的認知發展過程。平衡是一種內在的、器質性的屬性。但這種平衡是暫時性的,一旦原有認知結構與新知識產生矛盾或認知衝突,就會出現不平衡。換言之,個體的認知結構總是處在平衡-不平衡的轉換與變化之中,這種轉換與變化的契機與條件就是產生認知心理的不平衡,即產生認知衝突。一個在兒童的內在結構(圖式)上產生幹擾的事件,能使兒童的觀念與他觀察到的事實無法匹配。可見,在皮亞傑看來,認知衝突的產生是認知發展的一個重要條件。波斯納等提出的概念轉變模式也認為,通過對原有概念的不滿以形成認知衝突是概念轉變的第一步。薩伽德分析了科學中的概念革命,並提出了這一革命如何發生的概念轉變理論。他認為,在這些科學革命中,反例在概念轉變理論中起了非常重要的作用。波普爾的證偽理論認為,任何科學理論都可能錯誤,終有一天因經不起檢驗而被證明是錯誤的。而這個過程往往是因為已有理論與觀察到的事實不一致,於是產生解決這個問題的新的理論(假想)。庫恩認為科學發展是沿著前科學→常規科學→危機→革命→新的常規科學的過程發展的。他認為危機應先於革命,並且這一危機與已有理論是相當不適應的。這一不適應很大一部分來自不一致事件。由此可見,認知衝突是引起危機、形成理論改變的重要條件。