促進小學生“迷思概念”轉變的ＰＯＥ策略及案例分析

概念是人們對世界認知的重要思想工具，在最基本的水平上，概念可以區分為簡單概念和復雜概念；從認知科學的角度研究，概念復雜性基于概念本身固有的屬性的數量，復雜概念包含了較為復雜的操作和認知，是一個或幾個事例或屬性難以定義的，如“民主”、“氣候”、“熱能”等。復雜概念的學習是小學教學中的難題。

一、“前概念”與“迷思概念”

正式學習某些科學概念之前，兒童并不是空著腦袋來到課堂的，他們已經通過對日常生活中一些現象的觀察和體驗而形成了一些個人化的概念，這些概念被稱之為“前概念(preconception)”。實踐證明，中小學生頭腦中的“前概念”對其學習新概念有著不同的影響，有時它們對學習具有正面的效果，能幫助新概念的理解；而有時則會產生負面作用，妨礙新概念的建立。

學生先前的生活經驗未必都是錯誤的，但這些來自于學生個體生活經驗而建立的對科學概念的看法，卻往往是片面、模糊甚至是對立的。在學習新知識時，不少學生只注意到自己所理解的部分，所以，即便在學習后，學生通常也不會放棄原有的概念，而是對新概念加以排斥，甚至扭曲對新概念的理解。這樣的學生頭腦中存在的與科學概念不一致的認識，稱為“迷思概念(Misconception)”或“相異概念(Alternative Concepuon)”。

學生存在迷思概念是學科教師必須正視的問題。下面的數據是筆者對分布在全國范圍內的23所小學隨機抽取4年級的87名學生進行問卷測試得到的。

測試1：對“氣候”概念的理解

結果顯示62％的學生認為“氣候就是天氣”，22％的學生認為“氣候就是氣溫”，而訪談中詢問什么是“天氣”、“氣溫”的時候，也有不少學生難以正確區分。

測試2：對“溫度”與“熱”概念的理解

在對這兩個概念做出解釋時，有72％的學生不能闡述清楚，另有17％的學生認為二者是包含關系，即“熱是包含溫度的物質”或“溫度是由熱組成的”。

問卷測試結果說明，學生的迷思概念常常與其日常直覺經驗相聯系，植根于一個與科學理論不相容的概念體系中，而新概念往往與學生原有認知結構聯結太少而不被理解。所以，在傳統的接受式的課堂教學中，包裝了科學概念的新知識的傳授并不能自動地代替學生原有的錯誤概念，在教學之后，他們往往仍然信奉原來的錯誤觀點。

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

二、概念學習及迷思概念轉變的理論探索

近年來，研究者對學生的概念學習及其迷思概念轉變給予高度的重視，并進行了大量的研究，比較有代表性學者是皮亞杰(J.Piaget)和波斯納(Posner，GJ.)等。

皮亞杰(1969)認為，學習的產生是因為個體要適應環境而改變其內在認知結構，其作用的方式有兩種：一是同化(Assimilation)，一是順應(Ac－commodafion)。前者指當學生在學習新知識時，將新經驗或新事物納入已有的認知結構中；后者指原有的認知結構不足以吸納新知識時，學習者必須改變原來的認知結構以順應外界的要求。在學習過程中，主體正是通過同化和順應兩種機制達到與環境的平衡。依照皮亞杰的觀點，學習者舊概念改變的過程也就是其認知結構改變的過程，即個體的知識建構是同化和順應的認知建構過程與“平衡一不平衡一新的平衡”的認知發展過程的統一。

波斯納等研究者(1982)在前人研究的基礎上，提出著名的概念改變模式(Conceptual Change Model，簡稱CCM)，并總結出影響迷思概念轉變的四個條件，即：(1)學習者必須對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。

依據波斯納等人的研究，當學習者覺察到新概念不能用原有的經驗來解釋時，就會發生認知沖突，這也是皮亞杰所提出的認知結構改變理論中“不平衡”到“平衡”狀態的自我調節的原因。學習者只有在新知識與原有的概念架構吻合時，新概念才有可能得到正確建構。然而，學生的概念理解和轉變過程是復雜的，如果引導學生借助認知沖突去查找存在沖突的原因，診斷他們原有的知識架構，讓學生表達自己“前概念”獲得的途徑并解釋它與科學概念之間的差異性，這將有助于學生迷思概念的轉變，并建立穩固且正確的科學概念。為此，懷特(White)和甘斯頓(Gunstone) (1992)認為可以嘗試采用POE策略，讓學生去觀察自己周圍的世界并加以詮釋，來評測他們的前概念，并促進其迷思概念的轉變。

三、POE策略的設計與實施

1.POE策略的內涵

POE是Prediction－Observation－Explanation(即預測－觀察－解釋)的簡稱。該策略通過三個連續的步驟來診斷學生的迷思概念進而促成科學概念建構。這三個步驟為：

(1)在每個學生了解針對概念學習活動的情境或實驗的基礎上，對實驗或事件中某些現象或結果做出預測，并闡述他們預測的理由；

(2)讓每個學生觀察實驗或事件發生后的結果，并獨立記錄下他們所看到的現象；

(3)每個學生對預測和觀察之間的任何沖突作出解釋，思考并調和自己的觀察與預測的不一致性(WhiteGunstone，1992)。

POE策略的目的就是在讓學生在了解某情境后，如何運用相關的知識或概念來預測、描述和解釋所看到的現象。其關鍵之處是學生必須自己決定采用何種理由來解釋他們對科學現象的理解，尤其是當所觀察到的現象與自己的預測不一致的時候。應該說，這是很困難的。研究者發現學生經常是以日常生活經驗及信念去支持他們的理由，或者應用跟科學知識相悖的觀念去解釋現象。這說明了POE策略比其他的方法更有利于探測學生信念前概念的本質(WhiteGunstone，1992)。POE策略體現出下列優點：

(1)學習活動可針對特定的概念來探究單一知識的本質；

(2)可以探測學生個體的“前概念”或固有的信念；

(3)可以顯現學生在面對認知沖突的調適過程，察覺學生迷思概念轉變的傾向；

(4)可以提供學生更多的機會和學伴分享，協商他們對科學概念的建構。

2.運用POE策略探測并促進小學生對“沸點”的“迷思概念”轉變的案例

為了探測學生對于沸點的前概念，實現其迷思概念轉變，研究者在參與“校際協作學習”項目時選擇了廣州、河南、新疆的3所小學共10名3年級學生利用在線視頻系統組成遠程學習小組，并設計本地沸點測量和遠程協作測量沸點的實驗活動。

問題情境一：

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

(1)預測(P)：容器里的水沸騰后，我認為兩支溫度計的讀數_____因為_____。

(2)觀察(o)：分別給兩個容器中的水加熱，開始實驗，并記錄沸騰后溫度計的度數。

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

在這個實驗中，超過80％的學生預測試管中的水會更熱一些，在測量結果證實溫度一樣高的時候，他們在經過不知所措的迷茫后，逐漸認可“沸點”這一概念。

問題情境二：

呈現如下情境：山東煙臺、陜西西安、新疆克拉瑪依三地的同學分別給一個燒杯中的水加熱到沸騰，用溫度計測量。

(1)預測(P)：燒杯里的水沸騰后，我認為三地溫度計的讀數_____因為_____。

(2)觀察(O)：山東、陜西、新疆三地的同學分別給一個燒杯中的水加熱，開始實驗，并通過視頻會議系統，記錄三地的水沸騰后溫度計的度數。

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

在上述對“沸點”概念構建的案例中，為了更為有效地發揮POE策略的協作效果，筆者利用In－ternet網絡采取了遠程學生異質構組的方法；在最后階段，三地的教師組織學生小組通過網絡進行協商會話。

筆者通過觀察學生并對他們的對話進行分析，認為，當學生發現自己的預期和真實事件相矛盾的時候，就會產生諸如“不確定”、“懷疑”、“困惑”、“矛盾”等有關認知沖突的心理要素(在他們的對話中能察覺到)，此時個體會產生猶疑或瞻前顧后的行為，他們會在心中回顧并重新審視發生沖突的情境。認知沖突讓他們并不愉快，當學生再建構對概念的理解時就要調和這種沖突，有時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，逐漸形成對概念的正確認知。

四、結論

教師應充分關注學生對知識和概念理解的狀況。學生的原有知識和信念影響著他們對環境內容、環境組織和解釋方式的理解，很容易形成迷思概念。實踐證明，應用POE策略設計小組學習活動，在“預測一觀察一解釋”的過程中，不僅能診斷學生的前概念，而且在學生認知沖突的引發和解決的過程中能夠促進其迷思概念的轉變。