论基于概念重建的教学模式与策略(1)

摘  要：科学概念重建可以表征为学生头脑中的知识或特定的知识结构之间联系方式的变化。概念重建教学模式是以科学探究为基本方式，以促进概念重建为根本目的的循环性学习过程。它的一般程序包括定向参与、实验探究、建构交流、解释拓展、反思评价。实现这一模式的教学策略是多样的。

关键词：概念重建；过程模型；教学模式；教学策略

近年来，西方国家的科学教育工作者，十分重视从认知发展的角度来研究儿童科学概念的形成和发展，并取得了重大成果。研究表明，学生在学习科学课程之前已经获得各种前科学概念。由于学生是带着原有知识来到科学课堂，所以科学教学要帮助他们重建现有的观念。相比之下，我国在这方面的研究显得十分薄弱。尤其是在科学概念重建过程和机制以及教学模式与教学策略的研究方面，尚未有突破性进展。如何通过科学教学促进学生学习与发展科学概念，有待于我们深入探索科学概念重建的心理机制。基于此，本文拟构建科学概念重建过程模型，进而探讨基于这一过程模型的教学模式和教学策略。

一、科学概念重建的含义

    根据概念形成的途径，儿童的概念主要有两种：一是不经过专门的教学，在日常生活中通过积累经验而获得的概念，这类概念称为日常概念(daily concept)，也称为前科学概念(Pre-scienceconception)或前概念(precnception)；二是在科学教学过程中，通过揭示概念的内涵而形成的概念，这类概念属于科学概念(scientific conceptt)。这两种概念有着十分复杂的关系。西方从事科学教学研究的学者经过大量的研究后发现，学生形成的前科学概念由来已久、根深蒂固，这些前概念中有些是对客观世界的朴素概念(naïve concept)，更多的则完全与科学概念相悖，因此，人们一般把前概念也叫做错误概念(misconception)。在科学学习中，学生原有的认知结构中的错误概念不但会妨碍新知识的理解，而且会导致学生产生新的错误概念。但这不等于说前科学概念没有意义。根据建构主义的观点，前科学概念是儿童用以解释周围环境和世界的知识框架和基础结构。学生的概念学习是一个概念发展过程，这一过程不可能绕开学生头脑中的前科学概念，相反，必须依靠学生原有的前科学概念，通过概念转变和重建，形成更加精确的科学概念。

    确切地说，科学教学过程涉及许多重要的科学概念，诸如磁场、重力、光合作用、生态系统等。从小学到大学，学生对这些概念的学习不是一步到位，而是要重复多次，螺旋上升的。对这些概念的每次学习，学生都要利用自己的原有的知识，将它们发展到更深入、更抽象的层次。教师的任务就是要改变学生原有的知识结构，使学生的认知结构更加准确、抽象，从而有条理地说明事件和所涉及的过程。这一过程涉及修改原有知识获得新知的学习——概念重建。重建可以表征为学生头脑中的知识或特定的知识结构之间联系方式的变化(Rumelhart  Norman，1981)。概念重建的机制是顺应——通过调整原有的知识或重新定义原有的知识的概念解决(conceptualresolution)和以完全不同的知识结构代替现有的知识结构的概念转变(conceptual change)。这是一种有意义学习，只有通过这一过程才能促进学生思维的真正发展，达成发展学生科学素养的目的。

    概念重建的程度有很大的差别。作为概念解决，它仅涉及概念结构的微小的变化，作为概念转变，它涉及概念结构的重大变化，需要经历多年的世界观和思维方式的根本转变。概念转变可以说是建构了新的知识结构，它不同于个体原有的概念，概念之间的关系，而且新的知识结构可以解释的现象程度和类型也不同。总之，概念重建是一个从发生概念结构的微小的变化到重大变化的连续体。

    如果与作为小学生时具有的知识相比，中学生要发展一个全新的知识框架，这不仅需要同化信息，而且需要重大的知识重建。因此，科学教学应向概念重建教学转向。科学课程的重点不应是扩充关于磁和热等简单事实经验或最终形成的结论或规则，相反，科学教学要转向探索更复杂的概念问的关系，以及这些概念的抽象的最终结论的联系。科学教学要帮助学生从与实物打交道转向实物的表征(类比和模型)，直至更抽象的符号形式的表征。学生要学会更高级的思维技能，发展更多的抽象概念与它们的联系。最后，教师必须理解所有这一切发展导致的最终的教育目的是促进学生的智力的发展。

    必须认识到，概念重建对于科学学习与教学的含义在于：首先，重建最好是在原有知识基础上的扩展，以建立新信息与已有知识的联系；其次，现有的知识应该不同程度地用于支持重建的目的，不管重建新知识是否是依赖于同化或顺应的类型。

    二、科学概念重建的过程模型

    科学概念重建本质上是一种建构性学习过程。维特罗克(Wittrock，1974)提出的生成学习模式(1earning generative model)，就是一种建构性学习理论，它也是概念重建的心理机制。生成学习过程是指学习者根据自己的态度、需要、兴趣和爱好以及认知策略(指学习者对信息进行加工的特殊方式，这种加工方式是通过以前的多次学习逐渐形成的，并且保存在大脑的长时记忆中)对当前环境中的感觉信息产生选择性注意，获得选择性信息并利用原有的认知结构(指储存在长时记忆中的各种表象、事件、判断与技能，即过去的经验与知识)而完成该信息的意义建构从而获得新知识、新经验的过程。维特罗克模式强调以下两个基本观点。(1)人在学习过程中并不是被动地接受和记录环境信息，而是主动地构建对环境信息的理解和解释。具体表现为主体主动地选择某些信息，同时又摒弃某些信息，并从中进行推论。(2)学习者已有认知结构在生成所知觉事物的意义时有非常重要的意义，也即学习者是在自己原有认知结构基础上来理解新知识的。

    根据维特罗克模式，我们认为，概念重建的过程就是学习者将已有认知结构(已经储存在长时记忆中的事件和信息加工策略)与从环境中接受的信息(新概念)相结合，主动地选择注意信息并主动地建构信息意义的过程；概念重建过程是一个复杂的信息加工过程，重建最好是在原有知识基础上的扩展，新信息与已有知识相联系；重建是从引发新旧概念的矛盾与冲突开始的。根据学生的认知心理逻辑发展规律(生成学习过程)，结合人类的一般认识过程，我们提出科学概念重建的过程模型。这一过程模型包括以下四个阶段。

    (1)感知一探究阶段。通过感知典型的科学事物，或者感知描述典型科学事物的语言，陈述科学知识或准备知识的语言以及相应问题，激活与问题有关的知识经验(前科学概念)，引发其认知冲突，促使学生进行自主探究活动，获得探究的经历与体验。

    (2)加工一理解阶段。通过对上一阶段感知的结果进行各种各样的思维加工，由此初步形成对科学概念、科学原理或者对自然界的理解与认识；初步形成的知识以各种形式跟已有知识发生联系，纳入到原有知识体系和认知结构中。

    (3)运用一精制阶段。通过实际运用，使所学知识进一步广泛联系而被巩固，同时也可能发现问题，补充、修整、发展所学知识，或者引发新的学习过程。

    (4)评价一发展阶段。此阶段，学生需指引自己的注意，监控学习的进展，控制自己的情绪，调节行为与目标之间的偏差，评价学习结果，因此需要学生有较强的自我监控和自我评价能力。学习者的科学概念知识正是在一轮又一轮的学习过程中不断丰富和发展的。

    三、基于科学概念重建的教学模式

概念重建教学模式是以上述的概念重建过程模型为依据，以前科学概念为前提，以小组合作学习为基本组织形式，以科学探究为基本方式，以促进概念重建为根本目的的循环性学习过程。该教学模式突出学习的探究性和概念重建的复杂性、交互性和自控性，使概念重建和对科学本质的理解在运用科学方法而展开的科学探究过程中得到统一，强调学生在学习活动中的主体性和自控性，教师在教学过程中发挥组织者、协调者、帮助者和促进者的作用。此模式分为五个阶段，是一种循环过程。其基本程序如图1所示。

    (一)定向参与

    定向参与是概念重建教学过程的启动阶段。它的主旨是创设积极的富于驱动性的教学情景，帮助和促使学生形成并明确有价值、有意义的问题，作出自己的解释，使学生参与到学习任务中来。这—阶段的主要任务是诊断并引出学生的前概念。教师要从日常生活、生产实际和学生的经验中发现和提出与科学识相关的问题；学生根据各自的已有经验或前概念，作出自己的预测或猜想，并通过小组或全班交流讨论他们的预测与解释，旨在暴露学生的前概念，引发学生的认知冲突。这—阶段要使学生的注意力集中在具体问题情景或事件上，由问题引发的参与过程是激发学生产生探究需要，明确探究期待，做好探究准备的过程。这一阶段教师的作用是创设问题情景、显示不一致事件以及设置驱动性的活动任务促使学生参与，其核心原则是要充分关注学生的已有经验和个人认识(前概念)，真正贴近学生实际，要明确教学任务，制定活动规则和程序促使每—位学生都积极参与。首先，教师通过创设特定的探究性问题情境，为学生的自主探究学习定向。其次，引导学生用自己的不充分的思想(前概念)尝试解释问题，从而引出学生对此主题的前概念。

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