基于建構主義的概念轉變學習理論

在科學教學中，面對學生的錯誤概念對科學學習的影響，如何使學生拋棄錯誤概念形成科學概念呢？20世紀80年代西方科學教育工作者（如Posner，1982）根據建構主義思想提出了概念轉變學習理論（theory of conceptual change learning）。概念轉變學習理論認為，學習就是學生原有觀念改變、發展和重建的過程，就是學習者由前科學概念（pre-science conception）向科學概念的轉變過程。概念轉變或概念變化包括兩種情況：一是新知識的納入補充了現有的知識，通過累積的方式使這些知識發生變化。二是新獲得的信息與原有信念、假定或有關理解之間存在著沖突，因而要對對立的理解作出調整。

1、概念轉變學習的途徑

概念轉變學習觀認為，概念學習就是學生原有概念的改變、發展和重建過程，就是學習者的前概念向科學概念的轉變過程。這種轉變有兩種不同的途徑：一種是通過充實途徑。最一般的概念改變類型稱之為“充實”（enrichment），這是指在現存的概念結構中概念的增加或刪除。學生在生活中獲得的大量知識充實著他們原已擁有的知識。充實的另一種形式是包括對現存概念結構的區分、合并以及增加層級組織。充實的途徑涉及到原有概念結構的量的擴展（enlargement），是一條“進化”的、連續的途徑，其概念轉變開始于同科學概念一致的學生原有的概念結構或是對學生的概念重新解釋；另一種是通過重建途徑。“重建”（restructuring）意味著創造新結構，這種新結構的建構或者為了解釋老的信息，或者為了說明新信息。這是一條“革命性”的、不連續的途徑，它發生在學生的概念與科學概念不一致或完全沖突的情況下。在不連續的情況下，認知沖突起關鍵作用。認知沖突引起認知的不平衡，從而促使學生進行認知結構的同化與順應，直至新的平衡的恢復，實現認知結構的重建。

心理學家對不同的重建類型作了區分。其一是區分弱勢（weak）與強勢（radical）重建，弱的重建就是在某一概念或一整套概念的內部結構中進行重組；強的重建就是考慮理論中的變化，類似與科學史中理論的改變。第二類的重建是全局性的重建（global type of restructurings）。這種類型的重建最典型的表現是皮亞杰（Piaget）描述的兒童認知發展過程中知識結構的變化。皮亞杰認為，兒童認知的發展最顯著的特征就是被稱作“階段”的全局性重建類型。這種重建是結構的變化，而這種結構則決定著兒童可以利用的表征方式的性質。根據這個觀點，兒童的認知發展經歷了四個主要階段，即感覺運算階段、前運算階段、具體運算階段和形式運算階段。這種類型的重構影響著兒童在所有領域中獲取知識的能力，因此這是一種全局性的重建。

2、概念轉變學習的機制

發生在學生頭腦中的概念轉變的機制是什么呢？皮亞杰深入探討了認知結構轉變的機制問題，認為個體的學習是同化、順應的認知建構過程和平衡——不平衡——新的平衡認知發展過程的統一。同化與順應是人們與外界環境相互作用時內部心理發生的兩個基本過程。同化是指個體把外部刺激所提供的信息整合到原有認知結構的過程，同化的結果是認知結構量上的擴展；當外界刺激所提供的信息與現有的認知結構不相符，存在著不平衡，即現有的認知結構中找不到適當的知識去吸納新知識，這時必須對原有的認知結構進行結構的調整或重建，以便接納新知識，這個過程就是順應。順應使個體認知結構發生質的變化，從而形成新的認知結構。主體通過同化和順應兩種機制，達到與環境的平衡，但這種平衡是暫時的，一旦原有認知結構與新環境產生矛盾或認知沖突，就會出現新的不平衡，這就是皮亞杰關于認知結構建構和轉變的基本觀點。

根據皮亞杰的理論，為了促進學生進行概念轉變學習，必須讓學生自主發現自己的原有經驗（概念）與新學習的概念或事實之間的不一致或矛盾沖突，從而反思和修改自己的原有經驗（概念）和認識，提出或接受（重建）科學的觀念（新解釋、新假設、新概念）。這是學習者自主建構的過程，是同化與順應的統一的過程[3]。在這一過程中，學生才能自主建構起新觀念（新解釋、新假設、新概念），才能形成科學的認知結構。毫無疑問，絕大多數科學概念和原理的學習，都需要經歷這一由原有概念向科學概念的轉變和重建過程。

3、概念轉變學習的條件

波斯納等人（Posner，1982）在皮亞杰的認知建構主義理論和庫恩（T.S.Kuhn）的“范式更替觀”的基礎上，提出了概念轉變學習的條件理論。為了促使學生進行概念轉變，他們認為必須提供以下四個條件：

（1）對現有概念的不滿（dissatisfied）。學生只有感到自己的某個概念失去了作用，他們才可能改變原概念。如果學生認為他們的（錯誤的）概念能夠解釋某種科學現象，他們就可能不會產生有轉變它們的迫切需要。

（2）新概念的可理解性（intelligibility）。學習者需懂得新概念的真正含義，而不僅僅是字面的理解，他需要把零散的知識片段聯系起來，建立整體一致的表征。沒有這種最基本的理解，學生就不能評價它們的意義。

（3）新概念的合理性（plausibility）。個體需要看到新概念是合理的，而這需要新概念與個體所接受的其它概念、信念相互一致，而不是相互沖突，它們可以一起被重新整合。這種一致包括：與自己的認識論信念的一致；與自己其它的概念或理論知識的一致；與自己的經驗一致；與自己的直覺一致等。個體看到了新概念的合理性，意味著他相信新概念是真實的，從而愿意接受它。

（4）新概念的有效性（fruitfulness）。個體應看到新概念對自己的價值，它能解決原有概念所難以解決的問題，并且能向個體展示出新的方向和新的思想，對個體具有啟發意義。有效性即意味著個體把新概念看作是解釋、解決某問題的更好的途徑。

了解和掌握概念轉變學習理論，有利于科學教師提高科學課堂的教學效果。

【作者單位：淮安市淮陰區教研室 江蘇】