4.3 概念转变理论

第四章
生物学教育有关的学习
和教学理论
第三节
概念转变理论
概念转变理论试图理解和解释先前概念如何转变为科学概念的理论。

1982年，美国康乃尔大学教育系
的鄱斯纳等四位教授在《科学教育》
杂志第66卷第2期上联名发表了《科
学概念的顺应：建立概念转变理论》
一文，提出了著名的概念转变模型，
对概念转变的条件以及个体的知识经
验背景对概念转变的影响提出了自己
的解释。

该理论认为，一个人原来的概念要发生顺应需要满足四个条件：
1、对现有概念的不满
2、新概念的可理解性
3、新概念的合理性
4、新概念的有效性
概念生态
鄱斯纳等人认为，个体对新概念的接受会受到其现有的其他概念的影响，他们把影响概念转变的个体的经验背景称为“概念生态”，它具体包括：（1）反例：某概念所无法解释的事例。

（2）类比与比喻：这可以帮助学习者在新旧经验间建立联系，使新概念更易理解。

（3）认识论信念：什么样的理论才是成功的理论？一般情况如何，具体到某学科又怎样？
影响概念转变的个体的经验背景称为“概念生态”。

它具体包括：概念生态（4）形而上学的信念与观点：
（5）其他领域的知识。

（6）与新概念相对立的概念。

（1）反例
（2）类比与比喻
（3）认识论信念
针对概念转变理论的批评
（1）不要只看到概念内容的改变而忽视了学习者的认识方法上的改变，学生的错误概念往往是与他们认识世界的直觉经验方法相联系的。

（2）不要用纯认知的观点来解释概念转变过程，应该看到动机的、态度的影响。

针对概念转变理论的批评
（3）不要过于强调儿童日常经验中的核心信念对具体概念的限制，概念转变常常并不是随核心信念的改变而整个地改头换面，而是一个一个地进行的，这与科学理论的革命不同。

（4）一个概念的转变并不一定是一步完成，最初的概念与科学概念之间有一段过渡，这个过程是渐进的，有时两种概念同时都在使用，或者是把原有概念和科学概念柔和成新的混合概念。

针对以上批评，鄱斯纳等曾与1992年对此理论作了一些修改。

针对批评进行的修改
（1）把将要发生转变的概念本身也看成是概念生态的一个组成部分，以体现某个具体概念与个体的经验背景之间的双向的相互作用，强调概念生态本身不是静止的，也是不断发展变化的，具体概念的改变也会对基本概念产生重要影响。

针对批评进行的修改
（2）把动机因素放到了概念生态中，包括学习动机、对某学科的性质和价值的认识等。

（3）所谓的错误概念有时并不是直接以现实表征的形式存在于学习者头脑中的，而只是个体以现有经验体系为背景作出的推论。

二、生物学教育中的错误概念
1、错误概念
指人们在日常生活以及以往的学习中形成了的那些与当前科学理论对事物的理解相违背的经验的理解。

2、与错误概念相近的概念：
先见（或前科学概念）、儿童科学、教学前概念、另类框架、天真理论等。

二、生物学教育中的错误概念
3、错误概念的形成
它的形成往往不只是由于理解偏差或遗忘而造成的错误，它常常与日常直觉经验相联系，植根于一个与科学理论不相容的概念体系或概念生态之中，有时，它恰巧是科学界以前所主张的观点，如“胎儿是由母亲的血凝结而成的”。

二、生物学教育中的错误概念
4、学生生物学错误概念的表现
1929年，皮亚在《儿童关于世界的概念》
中最早开始关于错误概念的研究，表明儿童关
于生命概念的形成可分为四个阶段：
最小年龄段（3~7岁）：生命是能动的或有用的东西，如有响声的玩具；
7~8岁段：把运动作为生命的特征，如汽车；
9~11岁段：把自发运动作为生命特征，如河流、太阳；
大年龄段（11~12岁）：认为生命就是植物和动物。

近期的研究结果表明，即使低龄段的儿童对人的身体各部位也有比较完整的概念。

10岁的儿童画出人体的主要部位有：心脏、大脑、基本骨架、血管、肾、肺、肌肉、肋骨和胃。

通过对新西兰、英国、美国、前苏联和我国台湾地区有关研究，发现中学生生物错误概念有如下各种表现：
关于呼吸作用的错误概念：
（1）呼吸作用在肺进行。

（2）缺氧时，就没有生物能进行呼吸作用。

（3）呼吸作用等于呼吸。

（4）植物只进行光合作用，不进行呼吸作用。

（5）植物呼吸时用掉二氧化碳，制造氧气。

（6）有些生物体只在某些时候呼吸。

（7）不需要其他构造的协助，肺就能自行收缩或扩张。

关于呼吸作用的错误概念：
（8）有些动物，尤其是无脊椎动物，不进行呼吸作用。

（9）动物进行有氧呼吸，植物进行无氧呼吸。

（10）呼吸作用和出汗一样，是通过皮肤进行的。

（11）呼吸作用只在消化系统进行。

（12）呼吸作用即是将氧转化为二氧化碳。

（13）植物由光合作用取得能量。

（14）植物只在夜间进行呼吸作用。

（15）植物只在白天进行呼吸作用。

二、生物学教育中的错误概念
关于演化的产生，学生有几种常见的解释：
（1）个体需要某种特质，所以演化；
（2）用进废退；
（3）由于产生突变，使其存活下来；
（4）由于产生适应，所以存活下来；
（5）生活在雪地的动物，生出白毛；
（6）由于有变异，在经过竞争后，适者存活下来。

二、生物学教育中的错误概念
学生对人体的概念:
（1）常不清楚人体内的器官有哪些，器官的大小、形状、位臵和功能等方面的错误概念表现；
（2）心脏的形状常画成心型。

（3）肺常画得较实际为小，
（4）认为空气只是进出口腔和鼻腔，
（5）不知道空气在体内会产生改变，
（6）不知道为什么呼吸是维持生命的重要部分。

（7）胃常画得较低、较大，
（8）肠与肾则常被忽略或错位等。

二、生物学教育中的错误概念
关于心跳和呼吸的各种理解：
（1）心跳加快、呼吸加速，是因为运动。

（2）血液可以携带能量至全身或某处的肌肉；（3）血液需要消耗更多氧气；
（4）身体或肺需要更多空气或氧气。

二、生物学教育中的错误概念
关于体温恒定性的概念：
（1）认为生病才会使体温改变。

（2）认为体温改变是因为没有运动；
（3）认为流汗把热散出体外，所以体温不改变；（4）因为血液、血管的作用，所以体温不改变；（5）体温会随大气压力而改变；
（6）空气由皮肤的小孔散出，所以体温不改变。

二、生物学教育中的错误概念
画食物网时，学生的一些相关错误概念：（1）认为动物的食性是受其居住环境的影响；（2）学生能辨识一些常见动物间的食性关系，画其中一食物链时的情况有：
①若是由生产者开始画，可能画对。

②能分辨谁是捕食者，谁是被捕食者，但常从捕食者先画。

③常因次序错误而犯错；认为体型大且凶恶的动物是肉食动物，体型小且无抵抗力的动物是草食动物。

对生物学教师来说，了解学生的错误概念有助于教学策略和教学重点、难点的确定。

美国学者修森提出了“为转变概念而教”的指导原则，其中两条可操作性较强。

（一）学生和教师的观念要明确地成为课堂话语的一部分
（二）降低或提高概念的地位
（一）学生和教师的观念要明确地成为课堂话语的一部分
学生在课堂上有表达自己观点的机会。

在为概念转变而进行的教学中，必须让一系列与课题有关的、课堂上不同的人所持的观点都有机会表达出来。

这些观点有教师的，也有学生的。

在此过程中，学生就会意识到、理解、并可能接受那些他们以前不曾听说过或未曾认真考虑过的观点。

（一）学生和教师的观念要明确地成为课堂话语的一部分
传统的科学教学中，只有教师的观点才成为课堂话语。

在为概念转变而教的课堂上，与通常的课堂教学实践完全不同的是：教师需要使学生的观点也明确成为教学活动的一部分。

这一做法承认：现有的知识在学生的学习中起着重要作用。

在一般的科学教学中，学生的观点一般不予以考虑。

教师这样做的理由很多，如：太浪费时间，干扰其他学生等等。

（一）学生和教师的观念要明确地成为课堂话语的一部分
可是，当其他学生的观点不予以考虑时，他们只知道自己个人的观点与教师的观点不同，但并不知道其他学生的看法。

这可能引出的一个结果是，学生认真对待自己的观点得不到鼓励。

这很可能会导致一个意想不到的结果，那就是他们轻视自己的观点。

（一）学生和教师的观念要明确地成为课堂话语的一部分
与传统科学教学不同的第二点是，学生的观点应当与教师的观点同样地被考虑。

这意味着学生有机会选择不同的观点，其选择的依据不是以谁说的为准，而是以为每一种观点所具有的解释力为准。

这样做，学生就会认识到某一观点的权威来源不应是教师不可怀疑的权利地位，而是以明确陈述的和经过讨论的证据为标准的。

这样的课堂教学当然与传统的课堂教学不可同日而语了。

（一）学生和教师的观念要明确地成为课堂话语的一部分
在观念转变理论的有关文献里，有许多不同的引出学生观点的方法，其中有些适合在课堂上用，另一些则更适合用于研究情境中。

广泛用于课堂上的方法包括教学前的测验、课堂讨论及画概念图等。

（二）降低或提高概念的地位
一个概念的地位表示拥有这一概念的人了解它、接受它和感到它有用的程度。

概念的地位有不同的方面，首要的是概念的可理解性。

这个概念的意思是什么？有什么意义？人们能表述它吗？当一个概念可理解后，其次要考虑的是概念的合理性和有效性。

当一个可理解的概念被认为是真实的，或与已被人们接受的其他概念协调或一致时，这个概念就会被认为是具有合理性的。

（二）降低或提高概念的地位
当这个概念有某种效用，或者解决了在其他情况下不能解决的问题，或揭示了新的可能性、方向或观念时，它就会被认为是具有有效性的。

一个概念符合以上的条件越多，这个概念的地位越高。

（二）降低或提高概念的地位
为转变概念而教就是要促进学生考虑不同的概念，引导他们作出明智的选择。

在学生的各种选择中，他们可能是继续选择以前的概念，或者接受了多个概念，或者把自己的概念和他人的概念融合起来，或者是抛弃了旧概念接受了新概念。

在选择的过程中，学生们会发现，有些概念易于让人们接受，有的就不易被他们接受。

换句话说，这些概念的地位变化了，有的概念地位提高了，有的降低了。

（二）降低或提高概念的地位
因此，在教学中，我们要注意提高某些概念的地位，降低一些概念的地位。

为了提高一些概念的地位，我们可以采用多种方法，如：对这些概念举例说明，把这些概念用到不同的情境中，以不同的方式思考这些概念，把这些概念和其他的概念联系起来等。

为了降低一些概念的地位，我们可以探讨这些概念隐含的不可接受的含义，不能解释的一些经验，以及这些概念思考方式的不足之处等。

（二）降低或提高概念的地位
在教学活动中，教师要注意的是，设计教学活动降低某一概念地位时，要考虑学生的具体情况，除针对本概念外，还要考虑概念生态，使学生对其原有概念产生不满，降低概念地位和提高概念地位的活动可同时进行。

概念
请举例说明。

1、什么是“概念”？
概念是客观事物本质属性在人脑中的反映，是人类思维的一种形式，借助于这种形式人们认识事物的属性及相关关系，经过分析、比较、归纳和概括，形成反映一定范围内事物现象的一般本质特征。

学生学习知识，在一定意义上来说，主要是
掌握概念和由概念组成的系统。

例：变异
遗传、基因、基因型、表现型、基因突变、
基因重组、染色体变异……
日常概念对掌握科学概念有重大影响，当日常概念的含义与科学概念的内涵进步一致时，日常概念对掌握科学概念起积极的促进作用。

反之，则引起消极作用。

2、概念的分类
◎日常生活概念，即前科学概念，是学习前的认识。

例如：什么是鱼？什么是鸟？
日常生活概念：水里游的，像个梭形的就是鱼；天上飞的，有羽毛的、有翅膀，嘴巴尖尖的就是鸟。

◎科学概念，在教学过程中通过解释概念的内涵而形成的。

鸟的特征：体表被覆羽毛，前肢变成翼，身体内
有气囊；体温高而稳定。

鱼的特征：生活在水中，一般体表被有鳞片、用
腮呼吸，通过尾部的摆动和鳍的协调
作用游泳。

第一次飞跃
第二次飞跃感知（具体）抽象（概括）应用（活化）
概念习得的一般过程：
1）提供丰富的感性材料。

3、概念的教学
2）突出有关特征，控制无关特征。

概念的关键特征越明显，学习越容易；无关特征越多，越明显，学习越困难。

如:能飞并不是鸟的有关特征。

3）正例和反例的运用。

正例和反例在划分类别界限中都是必不可少的，
正例有利于概括，便于从例子中概括出共同的特征。

例如：鸽子、麻雀、鹰、鸵鸟、企鹅都是鸟，都具备鸟类的基本特征；
反例有利于辨别，有助于加深对概念本质的认识。

适当运用，可以排除概念学习中无关特征的干扰。

如蝙蝠会飞但不是鸟。

4）在实践中运用概念。

在实践中运用概念做练习，联系实际，解决问题，是学习概念的目的，是概念具体化的过程，而概念的
每一次具体化，都会使概念进一步丰富和深化，对概
念的理解就更完全、更深刻。