國外關于相異構想轉化的研究

陳++霞++潘則南++許利閩

摘要：國外應用概念轉變文本對相異構想轉化進行研究，并進行教學實踐，收到良好的效果。在查閱相關文獻的基礎上，對概念轉變文本的編寫、使用、效果做了介紹，并提出在我國開展概念轉變文本的教學啟示，為一線教師指導概念學習帶來新的思路。

關鍵詞：相異構想；概念轉變文本；概念學習

文章編號：1005 - 6629（2015）5 - 0008 - 04

中圖分類號：G633.8

文獻標識碼：B

相異構想是指與科學概念不一致的想法，既包括對科學概念完全錯誤的理解，也包括片面、不精確的理解[1]。國外關于相異構想的研究大致分為三個階段[2]，第一階段（20世紀70年代到80年代）為術語界定和相異構想探查階段；第二階段（20世紀80年代中期），研究者開始不斷探索相異概念向科學概念的轉化過程的理論機制；第三階段（20世紀90年代之后），主要展開對學生概念學習心理機制的討論，并以此進行概念轉變策略的研究。

為了減少學生腦海里的相異構想，研究者試圖尋找各種促進概念轉變的教學方法，如概念圖、類比、模型、計算機模擬等[3]。近幾年來，概念轉變文本作為相異構想轉化研究成果應用于教學實踐的一種方式，正逐漸引起國際上研究者的注意。概念轉變文本是一段事先寫好的教學文本。該文本能挑戰學生的相異構想，使其對原有概念感到不滿意，從而接受更易理解、更合理、更有效的新概念[4，5]。

概念轉變文本是在1985年由羅斯（K.Roth）提出的[6]。目前國外研究者對概念轉變文本的研究比較豐富，生物、物理、化學等學科教育中均取得一定成果。在化學教育領域，研究者已經就電化學電池、酸堿、溶解性、化學平衡、有機化學等方面開展借助概念轉變文本的教學實證探究[7]。國內關于學生相異構想轉化的研究起步比較晚，目前我國學者主要著眼于概念圖、類比等教學策略的開發，較少關注概念轉變文本的研究。

1 概念轉變文本的編寫

多數研究者編寫的文本依次包括五個環節：（1）設置思考題。思考題通常是針對教學過程的重難點概念，且對學生來說具有挑戰性，具有迷惑性。（2）展示相異構想。文本的編寫要建立在對學生已有概念充分了解的基礎上。目前研究者較多通過二段式測驗、文獻查找等方式了解并收集學生腦海里普遍的相異構想。（3）解釋相異構想的不合理。在進行相異構想的辨析時，文本的語言要盡可能的通俗易懂，要盡量順著學生的思路分析，直至找到與科學概念的矛盾之處或合適的反例。（4）展示科學概念。進行科學概念的描述時，應該充分考慮到學生的理解能力，盡量降低文本的閱瀆難度，例如可以適當增加例子和圖片等。（5）提供新的問題情境。新的問題情境是在相同的概念背景下，依托不同的素材或不同的提問方式等進行設計的。它可以是科學概念的鞏固應用，也可以是科學概念的進一步升華與拓展。

例如，內吉拉（Nejla）在進行原電池相關概念的教學實證研究時，編寫了如下的文本[8]。

設置思考題：①圖1所示的原電池裝置是如何產生電流的？②電子沿著怎樣的路徑移動？③圖1所示的原電池裝置中是否構成閉合回路？

展示相異構想：很多學生都知道沒有閉合的回路是不會產生電流的。然而，一些學生認為只有通過電子的移動，才能形成閉合回路。因此，他們堅持覺得電子是從負極沿著導線流到正極，然后電子再在正極被釋放出來，進入電解液，最后通過鹽橋回到負極。

解釋相異構想的不合理：在閉合回路的前提條件下才能產生電流，這是正確的。但是在原電池和電解池中，閉合回路的構成不僅僅是依靠電子的移動。在原電池中，負極產生電子，正極得到電子并發生還原反應。也就是說，在負極產生的電子在正極被完全消耗，并沒有多余的電子能夠流入電解質溶液。

展示科學概念：你可能會問如果電解質溶液中沒有電子的話，又是怎么構成閉合回路的呢？這是由陰陽離子的移動引起的。鹽橋中的陰陽離子會從一個電極移動到另一個電極。如在圖1的原電池裝置中，N03會向負極移動，K+會向正極移動。

提供新的問題情境：如果將圖l中的鹽橋換成導線，原電池也能正常地將化學能轉化為電能嗎？當然不可以，因為正如電子無法通過鹽橋移動一樣，陰陽離子是不能通過導線發生移動的。因此如果將鹽橋換成導線的話，我們將無法獲得電能。

2 概念轉變文本的使用

2.1 文本使用的主要步驟

根據波斯納（ Posner）等四位教授提出的概念轉變模型（Conceptual Change Model，CCM），發生概念轉變需滿足四個條件[9]：①對已有概念的不滿；②認識新概念的可理解性；③認識新概念的合理性；④認識新概念的有效性。多數研究者在使用文本過程中主要按四個步驟進行[10， 11，12]：

（1）創設情境，激活學生自身的相異構想。在這一步驟教師充分利用思考題展開教學。

（2）閱讀文本中呈現的相異構想。步驟二主要通過文本中呈現的描述性證據，再結合討論[13]、類比[14]等其他教學方法，讓學生深入認識已有概念是不科學的，以此對已有概念產生不滿。

（3）提供科學性的概念和解釋。步驟三教師通過語言講授、視頻[15]或概念圖[16]等教學方法，讓學生感受到新概念的可理解性和合理性。

（4）體會新概念的有效性。步驟四引導并鼓勵學生將新概念應用到其他情境中，解釋新的實例或問題。

例如，基爾德（Gulten）和穆斯塔法（Mustafa）[17]在對“烯烴”相關概念進行概念轉變文本教學的時候，將事先編寫好的文本在一開始就發給學生，并要求學生閱讀文本中的思考題（見圖2）。學生在教師的引導下開展討論。在討論過程，教師觀察、記錄學生的回答是否科學，再將一些典型的想法運用到課堂討論上。如很多學生認為1，2-二甲基環丙烷沒有幾何異構，因為他們覺得幾何異構是烯烴的特性；還有一些學生對1，2- 二甲基環丙烷是否有幾何異構無法做出判斷。當然討論中也出現了一些科學的想法，如有些學生認為2-丁烯具有幾何異構，可分為順式-2-丁烯和反式-2-丁烯。總之，在這一階段由于學生的知識有限，很多學生無法正確解釋文本中的問題，學生的前概念得以激活，相異構想被顯露出來。

然后，教師要求學生閱讀文本中呈現的相異構想（部分實例見圖3）。通過閱瀆，學生不僅了解到學習過程中存在很多的相異構想，還明白了相異構想出現的原因。這些將促使學生對自身存在的不合理想法產生不滿。

緊接著學生會閱讀文本中的科學概念。為了使新概念具有可理解性和合理性，文本中出現相應的理由、情境和實例來解釋科學概念合理的原因。如該文本解釋了“幾何異構”的定義，并結合例子具體說明了兩類化合物具有幾何異構。在這個過程中，教師起到引導、強調的輔助作用。

最后教師鼓勵學生使用新學的知識解釋其他的實例。在這個環節可以幫助學生感受新學知識的有效性，進一步加強學生對烯烴相關概念的理解。

2.2 文本使用過程的差異性

通過對文獻的進一步整理分析，筆者還發現不同研究者在文本使用過程中存在差異性，該差異性主要體現在使用過程的第一個步驟——創設情境，激活學生自身的相異構想。

有的文本在展示相異構想之前（即步驟二），要求學生必須對思考題先進行預測和小組討論[18，19，20]。例如，塔什坦（Tastan）[21]在進行“化學反應中能量變化”的教學實證研究時，首先要求學生獨立地閱讀并預測文本中的思考題，時間大約是五分鐘。然后學生先是兩人_組就自己的想法進行討論，之后再在教師的引導下開展班級討論。此時各種不同的想法被拿出來分享，達到激活相異構想的目的。

有的文本則要求學生獨立對思考題進行預測，不進行討論交流[22，23，24]。例如，內吉拉（Nejla）[25]在使用文本時，首先借助文本中的思考題引發學生的預測，然后要求學生將獨立思考得到的答案填寫在文本提供的空白區域內，在這個過程中沒有要求學生進行討論。

還有的文本直接讓學生閱讀思考題和常見的相異構想[26，27，28]。例如，哥班（ Geban）[29]等人在研究化學鍵的概念教學時，先讓學生閱瀆每個文本中呈現的問題，類似于“化學鍵是如何產生？”、“兩個氫原子如何結合在一起？”之類的問題，并在沒有要求事先預測與討論的前提下，直接呈現與問題相關的相異構想。

2.3 概念轉變文本的效果

很多國外研究者通過實證研究證明了概念轉變文本有助于學生發生概念轉變，促進其獲得科學概念[30，31，32]。塔杰丁（ Tacettin）[33]等人對87名學生開展“溶液”概念的教學研究。他們將學生隨機分成控制組和實驗組，并對控制組采用傳統的教學方法，對實驗組采用概念轉變文本的教學方法。結果在概念測試中，實驗組的學生比控制組的學生表現得好。哈洛克（ Haluk）等人針對“化學平衡”相關概念開展概念轉變文本的實證研究[34]。通過對實驗組和控制組進行前、后測分析，最后發現概念轉變文本在教學中的應用取得了較傳統的方法更為明顯的效果。

還有研究者通過問卷調查的方式發現概念轉變文本在化學學習態度方面并未產生明顯的影響[35，36]。塔什坦等人指出，沒有明顯影響的原因可能是教學研究的時間太短，不足以改變學生的態度。同時他們還在文末提及，接受傳統方法教學的學生在化學學習態度上有變消極的趨勢[37]。

3 概念轉變文本的教學啟示

國內關于中學生相異構想的研究起步比較晚，在教學策略方面的研究較少。鑒于對國外有關于概念轉變文本的整理分析，筆者得到兩點關于概念教學的啟示。

3.1 相異構想普遍存在，應加以重視

學生的相異構想超越了年齡、能力、性別和文化界限，是普遍存在的[38]。無論是高年級還是低年級，無論是成績極為優秀的學生還是成績一般的學生，無論擁有怎樣的文化背景，在學習的過程中都會出現大量的相異構想。

在進行概念轉變教學時，教師必須要事先考慮學生腦海里普遍的相異構想，只有充分了解學生的相異構想，才能抓準教學的重點和難點。教師應該要靈活運用文獻、訪談、問卷、二段式測試等多種方式探查學生腦海里的相異構想。

3.2 要充分關注概念轉變文本等教學策略

目前越來越多的一線教師關注到學生相異構想的存在，但在實際的概念教學課堂上由于教學課時少、精力有限等原因，教師往往很難跳出傳統的教學模式。研究表明，相異構想是頑固的，傳統教學方法難以使其轉變[39]。傳統教學方法往往以教師講授為主，很少將學生的相異構想作為考慮對象，缺乏學生的課堂參與，這導致很多學生的概念學習僅僅停留在記憶階段，無法建立新概念與原有概念的聯系，更無法將新概念真正內化。

為了有效地減少學生腦海里的相異構想，教師必須要關注各種針對概念轉變的教學策略方法，概念轉變文本就是其中之一。概念轉變文本在編寫時要求展示相異構想并解釋相異構想的不合理，加強相異構想與科學概念的辨析比較，其教學重點不僅有科學概念的建構，更看重相異構想的激活、呈現和解構。在進行概念轉變文本的教學時，教師是以學生為主體，在利用文本的同時結合課堂討論、視頻等輔助手段促使學生真正解構相異構想，為新概念的完全接受提供可能性。在中學教學中，只有充分關注概念轉變文本等各種教學策略，努力跳出傳統的教學模式，才有可能實現概念的真正轉變。

參考文獻：

[1]張海霞，王祖浩.國外有關電化學知識相異構想的研究[J]中學化學教學參考，2007，（5）：57～61

[2]盧姍姍.中學生“電解質”概念相異構想的探查研究[D].濟南：山東師范大學碩士學位論文，2012

[3]李娟.高中化學相異概念及其轉變文本的研究[D]南京：南京師范大學碩士學位論文，2012

[4][7][31][34]Haluk Ozmen. The Effectiveness of Con-ceptual Change Texts in Remediating High School Students'AlternativeConceptions Concerning Chemical Equilibrium[J] Asia Pacific Education Review， 2007，8 （3）： 413～425

[5][10][17][18] Gulten Sendur， Mustafa. Toprak. TheRole of Conceptual Change Texts to Improve Students' Un-derstanding ofAlkenes [J].Chemistry Education Research andPractice， 2013，14（4）： 431～449

[6][11][19][21][35][37] Ozgecan Tastan， Eylem Yalc， Yez-dan Boz. Effectiveness of Conceptual Change Text-orientedInstruction on Students' Understanding ofEnergy in Chemi-cal Reactions[J] Science Education and Technology， 2008，17（5）：444～453

[8][22][25] Nejla Yuruk. The Effect of SupplementingInstruction with ConceptualChange Texts on Students'Con-ceptions of Electrochemical Cells[J] Science Education andTechnology， 2007，16（6）：515～523

[9] Ponsner. Strike. Hewson. et al_Accommodation ofascientific conception： Toward a Theory of Conceptual Change[J] Science Education， 1982， 66 （2） ： 211～227.

[12][14][26] Jpek qetingUl， Omer Geban. Using Con-ceptual Change Texts With Analogies For Misconceptions InAcids And Bases[J] Hacettepe Universitesi Egitim FakultesiDergisi （H. U.Journal ofEducation） ， 2011， （41） ： 112～123.

[13] Ayse Yenilmez，Ceren Tekkaya. Enhancing Students'Understanding of Photosynthesis and Respiration in PlantThrough Conceptual Change Approach[J] Science Educationand Technology， 2006， 15 （1） ： 81～87.

[15] Aygegul Aslan， CJokhan Demircioglu. The Effectof Video-assisted Conceptual Change Texts on 12th CJracleStudents' Alternative Conceptions： The gas concept[J]Procedia-Social and Behavioral Sciences， 2014， （116） ：3115～3119.

[16] [27] Salem A， Al khawaldeh， Ali M. Al Olaimat. TheContribution of C.onceptual C.hange Texts Accompanied byConcept Mapping to Eleventh-CJrade Students Understandingof Cellular Respiration Concepts[J] Science Education andTechnology， 2010， 19 （ 2） ： 115～125.

[20][32] Ozlem Ozkan， Ceren Tekkaya， Omer Geban.Facilitating Conceptual Change in Students' Understanding ofEcological Concepts[J]. Science Education and Technology，2004， 13 （1） ： 95～105.

[23] Sharon K. Chambers， Thomas Andre. AreConceptual Change Approaches to Learning Science Effectivefor Everyone？ Gender， prior subject matter interest， andlearning about electricity [J].Contemporary EducationalPsychology， 1995， 20 （4） ： 377～391.

[24] Salih eepnd， Emine qd. Using a C.onceptualChange Text as a Tool to Teach the Nature of Science in anExplicit Reflective Approach [J] Asia-Pacific Forum on Sci-ence Learning and Teaching， 2010， 11 （1） ： 1～29.

[28][29] Aybuke Pabugcu， Omer Geban. Students' Con-ceptual Level of Understanding on Chemical Bonding[J]Educational Sciences， 2012， 4 （ 3） ： 563～580.

[30][33][36] Tacettin Pinarba#i， Nurtaq Canpolat，Samih Bayrakqeken et al. An Investigation of Effectiveness ofC.onceptual Change Text-oriented Instruction on Students'Understanding of Solution C.oncepts [J] Research in ScienceEducation， 2006， 36 （4） ： 313～335.

[38] [39]ames Wandersee Joel Mintzes，Joseph Novak.Research on C.onception in Science. Handbook Of Researchon Science Teaching and Learning [Z]. Macmillan PublishingCompany， 1991.