概念转变的理论和应用

概念转变的理论及其应用
蔡铁权
目录
第一讲：概念转变概述
第二讲：概念转变的理论基础 第三讲：前概念与迷思概念 第四讲：认知结构的探测
第五讲：迷思概念的解构
第六讲：科学概念的建构
第一讲：概念转变概述
概念转变一般被定义为：现有概念的转变（如，信念，观念或思维的方式）。

现有知识或信念的转变或重构是概念转变与其他学习方式的区别。

在概念转变情形下，现有概念得到了根本的转变甚至被取代，成为学生用来解决问题、解释现象和在他们世界中活动的概念框架。

概念转变的条件：
①对现有概念的不满（dissatisfied）；
②新概念的可理解性（intelligibility）；
③新概念的合理性（plausibility）；
④新概念的有效性（fruitfulness）。

概念转变的影响因素：
①反例(anomalies)；
②类比或隐喻(analogies and metaphors)；
③认识论信念(epistemological commitments)；
④形而上的信念与概念(metaphysical beliefs and concepts)；
⑤其他的知识(other knowledge)。

概念转变的方式：
①丰富；
②重建。

概念转变的途径：
①连续途径；
②不连续途径。

概念转变的教学过程：
①初步阶段；
②冲突阶段；
③解决阶段。

第二讲：概念转变的理论基础
认知主义学习理论；
建构主义学习理论；
波普尔的证伪主义；
库恩的科学革命论；
拉卡托斯的科学研究纲领方法论； 图尔明的科学进化理论。

认知主义学习理论：
Piaget的认知发展机制理论Vygotsky的“最近发展区”理论Ausubel的有意义学习理论
建构主义学习理论：建构主义科学知识观；建构主义科学学习观；建构主义科学教学观。

波普尔（Karl Raimund Popper）的证伪主义
库恩(Thomas Kuhn)的科学革命论
拉卡托斯（Imre Lakatos）的科学研究纲领方法论
图尔明（Stephen Edelston Toulmin）的科学进化理论
第三讲：前概念与迷思概念
概念：
所谓概念，实质上就是代表一类享有某些共同特性的人、事物、事件或观念的词或符号。

前概念
①学生在学习前就存在着对科学事件的个人认识；
②学生的个人认识是其知识框架的一部分，是学习新知识、解决新问题的基础；
③学生的前概念虽然可能是不科学的，但对于解决日常问题十分有效，这也是为什么学生不愿意放弃前概念的原因之一；
④学生科学概念的形成与科学家的研究过程是一致的，因此必须重视学生的认识过程。

迷思概念
学生的前概念中有些是与科学的理解大体一致的，但有些概念可能是与科学概念的理解相悖的。

这些与科学理解相悖的前概念通常称为迷思概念（misconception）。

以“迷思概念”来形容学生所拥有的不正确的想法。

反对从完全否定的角度来定义迷思概念，以“迷思概念”来形容学生有局限的、不完整的、不同于一般所公认的科学的科学概念。

迷思概念的特性
①不完备性；⑤变易性；
②个人性；⑥情境性；
③顽固性；⑦多样性；
④普遍性；⑧历史相似性。

迷思概念产生的原因
学生个人原因：
①日常的观察与经验；
②学生已有的知识；
社会文化因素：
①文化语言；
②社会互动；
教师与教科书因素：
①教师因素；
②教科书因素。

第四讲：认知结构的探测
认知结构的探测是指：综合多方搜集的资料以便对于学生的认知结构有更深入的了解，并以合适的方式来呈现出学生的认知结构，通常可以用文字叙述、用图形表征、或两者兼用。

认知结构探测的策略：
概念评价工具特性比较：
概念图
访谈法：
事例访谈：事例访谈又称概念访谈，是指一对一个别访谈方式，以学生熟悉的科学概念例子或概念反例，利用图画、卡片或文字说明为刺激物，要求学生对于所呈现的刺激物说出自己的看法和想法，看看刺激物是否含有所指的概念。

访谈法：
事件访谈：
事件访谈又称现象访谈，是利用学生周遭发生的真实事例作为刺激物，如光的反射、折射或热量传递、物体运动等，以了解学生对于中心概念的想法，然后追踪学生最初反映所持的理由。

此外还有预测访谈、序列访谈、问题解决访谈等。

二段式测试：
二段式测验根据第二阶段是问答题亦或选择题而区分为两种类型：
1.一般二段式测验（第一阶段选择，第二阶段问答）；
2.二段式选择测验（二阶段皆为选择）。

1.一般二段式测验（第一阶段选择，第二阶段问答）此种二段式诊断测验指的是第一阶段以选择题方式呈现，由受试者选择主要概念，第二阶段则以问答题方式呈现，由受试者解释选择主要概念的原因，现举例如下。

太阳光照射到下列物体时，请在会发生发射现象的□打“√”作记号□镜子□衣服□桌子□水泥地面□磁砖□水面□墙壁
理由：
2.二段式选择测验（二阶段皆为选择）
二段式选择题的每一道题目都分为两个部分，学生在作答的第一个部分（单一选择题）之后，还要就第二部分（也是单一选择题）回答其依据的理由，第一个部分的每一个题项正确作答时，还要看他第二个部分的作答是否对应正确。

第一阶段：
有人说下雨后放晴的天空很容易看到彩虹。

你觉得对不对？（）（1）对（2）不对
第二阶段：
你选了上题的答案，原因是因为：（）
（1）反射作用，空气中的水分可以反射太阳光，形成彩虹。

（2）折射作用，空气中的水分可以折射太阳光，形成彩虹。

（3）光合作用，光和空气中的水分产生光合作用，形成彩虹。

（4）空气中的水气对光既有反射也有折射，形成彩虹。

（5）其他：
观察
①结构式观察
结构式观察是指观察者根据事先设计好的提纲并严格按照规定的内容和计划所进行的可控性观察。

它的特点是结构严谨，计划周密，观察过程标准化。

但采用这种方法观察缺乏弹性，容易影响观察结果的深度与广度。

②非结构式观察
非结构式观察是对观察的内容与计划没有严格的规定，而且依据观察现场的实际情况所进行的观察。

它的特
点是观察时弹性大，随意性大，可根据实际情况随时
调整观察的计划和内容。

因而，这种观察方法的适应
性强，而且简单易行。

但是对于用这种方法收集资料
的整理难度大，不容易进行定量分析。

第五讲：迷思概念的解构
引发认知冲突
所谓认知冲突指的是当个体意识到个人认知结构与环境或是个人认知结构内部不同成分之间的不一致所形成的状态。

面对认知冲突，学习者需要对新信息或原有图式做调整，以解决认知冲突，这正是认知改造和发展的重要基础。

引发认知冲突的教学策略
①直接呈现反例；
②演示法：实物演示，图片演示，实验演示；
③合作学习，通过讨论与对话，引发认知冲突；
④探究性实验。

反例
运用反例，可以引起学生对于原有认知方式的怀疑。

演示法
①实物演示；
②图片演示；
③实验演示。

合作学习
知识具有社会性，即通过社会性相互作用，可以加速知识的意义建构。

在这种社会建构中，认知冲突是由他人不同观点引发的。

合作学习的要素：
积极互赖；
面对面促进性互动；
个体和小组责任；
人际和小组技能；
小组过程。

正式合作学习的实施方式
①学生小组成绩分工法；
②切块拼接法；
③小组调查法；
④小组辅助个别学习法；
⑤小组—游戏—竞赛法；
⑥共学式。

探究性实验
在探究性实验中，常会在学习者面前呈现出日常生活中不可经验到的或意想不到的新现象。

而学习者利用原有的知识结构去同化、解释这些新现象，他们往往感到困惑、迷惘，进而引发认知冲突。

第六讲：科学概念的建构
解决认知冲突
认知冲突的解决方法：
①径直地或经过认真分析之后拒绝新概念；
②通过三种可能的方式纳入新概念：
A、机械记忆；
B、概念更换：以新概念代替旧概念，并与其它概念相协调；
C、概念获取：与包括原有概念在内的有关概念一起被重新编辑，这意味着学习者可以在原有知识背景下理解新概念，新旧概念并不完全对立。

解决认知冲突的影响因素：
解决认知冲突的教学策略：
类比教学模式
①一般类比教学模式；⑤多重类比模式；
②类比模式的教学；⑥学生产生类比模式；
③FAR导引模式；⑦故事性类比模式；
④类比桥模式；⑧以实例为基础的推论模式。

模型及其教学
1.假说；7.理想化方法；
2.唯象模型；8.抽象化；
3.近似；9.微元法；
4.简化；10.等效代换；
5.示教型模型；11.量纲分析法。

6.类比；
谢谢！。