促進(jìn)小學(xué)生“迷思概念”轉(zhuǎn)變的ＰＯＥ策略及案例分析

概念是人們對(duì)世界認(rèn)知的重要思想工具，在最基本的水平上，概念可以區(qū)分為簡單概念和復(fù)雜概念；從認(rèn)知科學(xué)的角度研究，概念復(fù)雜性基于概念本身固有的屬性的數(shù)量，復(fù)雜概念包含了較為復(fù)雜的操作和認(rèn)知，是一個(gè)或幾個(gè)事例或?qū)傩噪y以定義的，如“民主”、“氣候”、“熱能”等。復(fù)雜概念的學(xué)習(xí)是小學(xué)教學(xué)中的難題。

一、“前概念”與“迷思概念”

正式學(xué)習(xí)某些科學(xué)概念之前，兒童并不是空著腦袋來到課堂的，他們已經(jīng)通過對(duì)日常生活中一些現(xiàn)象的觀察和體驗(yàn)而形成了一些個(gè)人化的概念，這些概念被稱之為“前概念(preconception)”。實(shí)踐證明，中小學(xué)生頭腦中的“前概念”對(duì)其學(xué)習(xí)新概念有著不同的影響，有時(shí)它們對(duì)學(xué)習(xí)具有正面的效果，能幫助新概念的理解；而有時(shí)則會(huì)產(chǎn)生負(fù)面作用，妨礙新概念的建立。

學(xué)生先前的生活經(jīng)驗(yàn)未必都是錯(cuò)誤的，但這些來自于學(xué)生個(gè)體生活經(jīng)驗(yàn)而建立的對(duì)科學(xué)概念的看法，卻往往是片面、模糊甚至是對(duì)立的。在學(xué)習(xí)新知識(shí)時(shí)，不少學(xué)生只注意到自己所理解的部分，所以，即便在學(xué)習(xí)后，學(xué)生通常也不會(huì)放棄原有的概念，而是對(duì)新概念加以排斥，甚至扭曲對(duì)新概念的理解。這樣的學(xué)生頭腦中存在的與科學(xué)概念不一致的認(rèn)識(shí)，稱為“迷思概念(Misconception)”或“相異概念(Alternative Concepuon)”。

學(xué)生存在迷思概念是學(xué)科教師必須正視的問題。下面的數(shù)據(jù)是筆者對(duì)分布在全國范圍內(nèi)的23所小學(xué)隨機(jī)抽取4年級(jí)的87名學(xué)生進(jìn)行問卷測試得到的。

測試1：對(duì)“氣候”概念的理解

結(jié)果顯示62％的學(xué)生認(rèn)為“氣候就是天氣”，22％的學(xué)生認(rèn)為“氣候就是氣溫”，而訪談中詢問什么是“天氣”、“氣溫”的時(shí)候，也有不少學(xué)生難以正確區(qū)分。

測試2：對(duì)“溫度”與“熱”概念的理解

在對(duì)這兩個(gè)概念做出解釋時(shí)，有72％的學(xué)生不能闡述清楚，另有17％的學(xué)生認(rèn)為二者是包含關(guān)系，即“熱是包含溫度的物質(zhì)”或“溫度是由熱組成的”。

問卷測試結(jié)果說明，學(xué)生的迷思概念常常與其日常直覺經(jīng)驗(yàn)相聯(lián)系，植根于一個(gè)與科學(xué)理論不相容的概念體系中，而新概念往往與學(xué)生原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)聯(lián)結(jié)太少而不被理解。所以，在傳統(tǒng)的接受式的課堂教學(xué)中，包裝了科學(xué)概念的新知識(shí)的傳授并不能自動(dòng)地代替學(xué)生原有的錯(cuò)誤概念，在教學(xué)之后，他們往往仍然信奉原來的錯(cuò)誤觀點(diǎn)。

由此可見，迷思概念有著特異性、隱蔽性和頑固性的特點(diǎn)，要使學(xué)生原有錯(cuò)誤的迷思概念轉(zhuǎn)變成正確的科學(xué)概念是困難的，他們往往對(duì)于自己早先形成的各種錯(cuò)誤概念或信念深信不疑，堅(jiān)持相異的概念架構(gòu)(Alternative Frameworks)，而使得新概念不易生存。

二、概念學(xué)習(xí)及迷思概念轉(zhuǎn)變的理論探索

近年來，研究者對(duì)學(xué)生的概念學(xué)習(xí)及其迷思概念轉(zhuǎn)變給予高度的重視，并進(jìn)行了大量的研究，比較有代表性學(xué)者是皮亞杰(J.Piaget)和波斯納(Posner，GJ.)等。

皮亞杰(1969)認(rèn)為，學(xué)習(xí)的產(chǎn)生是因?yàn)閭€(gè)體要適應(yīng)環(huán)境而改變其內(nèi)在認(rèn)知結(jié)構(gòu)，其作用的方式有兩種：一是同化(Assimilation)，一是順應(yīng)(Ac－commodafion)。前者指當(dāng)學(xué)生在學(xué)習(xí)新知識(shí)時(shí)，將新經(jīng)驗(yàn)或新事物納入已有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)中；后者指原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)不足以吸納新知識(shí)時(shí)，學(xué)習(xí)者必須改變原來的認(rèn)知結(jié)構(gòu)以順應(yīng)外界的要求。在學(xué)習(xí)過程中，主體正是通過同化和順應(yīng)兩種機(jī)制達(dá)到與環(huán)境的平衡。依照皮亞杰的觀點(diǎn)，學(xué)習(xí)者舊概念改變的過程也就是其認(rèn)知結(jié)構(gòu)改變的過程，即個(gè)體的知識(shí)建構(gòu)是同化和順應(yīng)的認(rèn)知建構(gòu)過程與“平衡一不平衡一新的平衡”的認(rèn)知發(fā)展過程的統(tǒng)一。

波斯納等研究者(1982)在前人研究的基礎(chǔ)上，提出著名的概念改變模式(Conceptual Change Model，簡稱CCM)，并總結(jié)出影響迷思概念轉(zhuǎn)變的四個(gè)條件，即：(1)學(xué)習(xí)者必須對(duì)原有概念感到不滿意；(2)新的概念必須是可理解的；(3)新的概念必須是合理的；(4)新的概念必須能夠適用更大范圍。

依據(jù)波斯納等人的研究，當(dāng)學(xué)習(xí)者覺察到新概念不能用原有的經(jīng)驗(yàn)來解釋時(shí)，就會(huì)發(fā)生認(rèn)知沖突，這也是皮亞杰所提出的認(rèn)知結(jié)構(gòu)改變理論中“不平衡”到“平衡”狀態(tài)的自我調(diào)節(jié)的原因。學(xué)習(xí)者只有在新知識(shí)與原有的概念架構(gòu)吻合時(shí)，新概念才有可能得到正確建構(gòu)。然而，學(xué)生的概念理解和轉(zhuǎn)變過程是復(fù)雜的，如果引導(dǎo)學(xué)生借助認(rèn)知沖突去查找存在沖突的原因，診斷他們原有的知識(shí)架構(gòu)，讓學(xué)生表達(dá)自己“前概念”獲得的途徑并解釋它與科學(xué)概念之間的差異性，這將有助于學(xué)生迷思概念的轉(zhuǎn)變，并建立穩(wěn)固且正確的科學(xué)概念。為此，懷特(White)和甘斯頓(Gunstone) (1992)認(rèn)為可以嘗試采用POE策略，讓學(xué)生去觀察自己周圍的世界并加以詮釋，來評(píng)測他們的前概念，并促進(jìn)其迷思概念的轉(zhuǎn)變。

三、POE策略的設(shè)計(jì)與實(shí)施

1.POE策略的內(nèi)涵

POE是Prediction－Observation－Explanation(即預(yù)測－觀察－解釋)的簡稱。該策略通過三個(gè)連續(xù)的步驟來診斷學(xué)生的迷思概念進(jìn)而促成科學(xué)概念建構(gòu)。這三個(gè)步驟為：

(1)在每個(gè)學(xué)生了解針對(duì)概念學(xué)習(xí)活動(dòng)的情境或?qū)嶒?yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)實(shí)驗(yàn)或事件中某些現(xiàn)象或結(jié)果做出預(yù)測，并闡述他們預(yù)測的理由；

(2)讓每個(gè)學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)或事件發(fā)生后的結(jié)果，并獨(dú)立記錄下他們所看到的現(xiàn)象；

(3)每個(gè)學(xué)生對(duì)預(yù)測和觀察之間的任何沖突作出解釋，思考并調(diào)和自己的觀察與預(yù)測的不一致性(WhiteGunstone，1992)。

POE策略的目的就是在讓學(xué)生在了解某情境后，如何運(yùn)用相關(guān)的知識(shí)或概念來預(yù)測、描述和解釋所看到的現(xiàn)象。其關(guān)鍵之處是學(xué)生必須自己決定采用何種理由來解釋他們對(duì)科學(xué)現(xiàn)象的理解，尤其是當(dāng)所觀察到的現(xiàn)象與自己的預(yù)測不一致的時(shí)候。應(yīng)該說，這是很困難的。研究者發(fā)現(xiàn)學(xué)生經(jīng)常是以日常生活經(jīng)驗(yàn)及信念去支持他們的理由，或者應(yīng)用跟科學(xué)知識(shí)相悖的觀念去解釋現(xiàn)象。這說明了POE策略比其他的方法更有利于探測學(xué)生信念前概念的本質(zhì)(WhiteGunstone，1992)。POE策略體現(xiàn)出下列優(yōu)點(diǎn)：

(1)學(xué)習(xí)活動(dòng)可針對(duì)特定的概念來探究單一知識(shí)的本質(zhì)；

(2)可以探測學(xué)生個(gè)體的“前概念”或固有的信念；

(3)可以顯現(xiàn)學(xué)生在面對(duì)認(rèn)知沖突的調(diào)適過程，察覺學(xué)生迷思概念轉(zhuǎn)變的傾向；

(4)可以提供學(xué)生更多的機(jī)會(huì)和學(xué)伴分享，協(xié)商他們對(duì)科學(xué)概念的建構(gòu)。

2.運(yùn)用POE策略探測并促進(jìn)小學(xué)生對(duì)“沸點(diǎn)”的“迷思概念”轉(zhuǎn)變的案例

為了探測學(xué)生對(duì)于沸點(diǎn)的前概念，實(shí)現(xiàn)其迷思概念轉(zhuǎn)變，研究者在參與“校際協(xié)作學(xué)習(xí)”項(xiàng)目時(shí)選擇了廣州、河南、新疆的3所小學(xué)共10名3年級(jí)學(xué)生利用在線視頻系統(tǒng)組成遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)小組，并設(shè)計(jì)本地沸點(diǎn)測量和遠(yuǎn)程協(xié)作測量沸點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)。

問題情境一：

呈現(xiàn)如下情境：兩個(gè)容器：燒杯和試管，里面裝水后加熱到沸騰，分別用溫度計(jì)測量(如下圖所示)。

(1)預(yù)測(P)：容器里的水沸騰后，我認(rèn)為兩支溫度計(jì)的讀數(shù)_____因?yàn)開____。

(2)觀察(o)：分別給兩個(gè)容器中的水加熱，開始實(shí)驗(yàn)，并記錄沸騰后溫度計(jì)的度數(shù)。

(3)解釋(E)：將實(shí)際觀察結(jié)果與先前預(yù)測做比較，說出兩者間異同及造成此現(xiàn)象的原因；并和本地組員分享，得出結(jié)論。

在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，超過80％的學(xué)生預(yù)測試管中的水會(huì)更熱一些，在測量結(jié)果證實(shí)溫度一樣高的時(shí)候，他們在經(jīng)過不知所措的迷茫后，逐漸認(rèn)可“沸點(diǎn)”這一概念。

問題情境二：

呈現(xiàn)如下情境：山東煙臺(tái)、陜西西安、新疆克拉瑪依三地的同學(xué)分別給一個(gè)燒杯中的水加熱到沸騰，用溫度計(jì)測量。

(1)預(yù)測(P)：燒杯里的水沸騰后，我認(rèn)為三地溫度計(jì)的讀數(shù)_____因?yàn)開____。

(2)觀察(O)：山東、陜西、新疆三地的同學(xué)分別給一個(gè)燒杯中的水加熱，開始實(shí)驗(yàn)，并通過視頻會(huì)議系統(tǒng)，記錄三地的水沸騰后溫度計(jì)的度數(shù)。

(3)解釋(E)：將實(shí)際觀察結(jié)果與先前預(yù)測做比較，說出兩者間異同及造成此現(xiàn)象的原因；并和異地組員分享，得出小組結(jié)論。

在上述對(duì)“沸點(diǎn)”概念構(gòu)建的案例中，為了更為有效地發(fā)揮POE策略的協(xié)作效果，筆者利用In－ternet網(wǎng)絡(luò)采取了遠(yuǎn)程學(xué)生異質(zhì)構(gòu)組的方法；在最后階段，三地的教師組織學(xué)生小組通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行協(xié)商會(huì)話。

筆者通過觀察學(xué)生并對(duì)他們的對(duì)話進(jìn)行分析，認(rèn)為，當(dāng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)自己的預(yù)期和真實(shí)事件相矛盾的時(shí)候，就會(huì)產(chǎn)生諸如“不確定”、“懷疑”、“困惑”、“矛盾”等有關(guān)認(rèn)知沖突的心理要素(在他們的對(duì)話中能察覺到)，此時(shí)個(gè)體會(huì)產(chǎn)生猶疑或瞻前顧后的行為，他們會(huì)在心中回顧并重新審視發(fā)生沖突的情境。認(rèn)知沖突讓他們并不愉快，當(dāng)學(xué)生再建構(gòu)對(duì)概念的理解時(shí)就要調(diào)和這種沖突，有時(shí)候他們或者查閱資料或者求教他人，在不斷思考后擺脫困境，逐漸形成對(duì)概念的正確認(rèn)知。

四、結(jié)論

教師應(yīng)充分關(guān)注學(xué)生對(duì)知識(shí)和概念理解的狀況。學(xué)生的原有知識(shí)和信念影響著他們對(duì)環(huán)境內(nèi)容、環(huán)境組織和解釋方式的理解，很容易形成迷思概念。實(shí)踐證明，應(yīng)用POE策略設(shè)計(jì)小組學(xué)習(xí)活動(dòng)，在“預(yù)測一觀察一解釋”的過程中，不僅能診斷學(xué)生的前概念，而且在學(xué)生認(rèn)知沖突的引發(fā)和解決的過程中能夠促進(jìn)其迷思概念的轉(zhuǎn)變。