基于建构主义的概念转变学习理论

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在科学教学中，面对学生的错误概念对科学学习的影响，如何使学生抛弃错误概念形成科学概念呢？20世纪80年代西方科学教育工作者（如Posner，1982）根据建构主义思想提出了概念转变学习理论（theory of conceptual change learning）。概念转变学习理论认为，学习就是学生原有观念改变、发展和重建的过程，就是学习者由前科学概念（pre-science conception）向科学概念的转变过程。概念转变或概念变化包括两种情况：一是新知识的纳入补充了现有的知识，通过累积的方式使这些知识发生变化。二是新获得的信息与原有信念、假定或有关理解之间存在着冲突，因而要对对立的理解作出调整。

1、概念转变学习的途径

概念转变学习观认为，概念学习就是学生原有概念的改变、发展和重建过程，就是学习者的前概念向科学概念的转变过程。这种转变有两种不同的途径：一种是通过充实途径。最一般的概念改变类型称之为“充实”（enrichment），这是指在现存的概念结构中概念的增加或删除。学生在生活中获得的大量知识充实着他们原已拥有的知识。充实的另一种形式是包括对现存概念结构的区分、合并以及增加层级组织。充实的途径涉及到原有概念结构的量的扩展（enlargement），是一条“进化”的、连续的途径，其概念转变开始于同科学概念一致的学生原有的概念结构或是对学生的概念重新解释；另一种是通过重建途径。“重建”（restructuring）意味着创造新结构，这种新结构的建构或者为了解释老的信息，或者为了说明新信息。这是一条“革命性”的、不连续的途径，它发生在学生的概念与科学概念不一致或完全冲突的情况下。在不连续的情况下，认知冲突起关键作用。认知冲突引起认知的不平衡，从而促使学生进行认知结构的同化与顺应，直至新的平衡的恢复，实现认知结构的重建。

心理学家对不同的重建类型作了区分。其一是区分弱势（weak）与强势（radical）重建，弱的重建就是在某一概念或一整套概念的内部结构中进行重组；强的重建就是考虑理论中的变化，类似与科学史中理论的改变。第二类的重建是全局性的重建（global type of restructurings）。这种类型的重建最典型的表现是皮亚杰（Piaget）描述的儿童认知发展过程中知识结构的变化。皮亚杰认为，儿童认知的发展最显著的特征就是被称作“阶段”的全局性重建类型。这种重建是结构的变化，而这种结构则决定着儿童可以利用的表征方式的性质。根据这个观点，儿童的认知发展经历了四个主要阶段，即感觉运算阶段、前运算阶段、具体运算阶段和形式运算阶段。这种类型的重构影响着儿童在所有领域中获取知识的能力，因此这是一种全局性的重建。

2、概念转变学习的机制

发生在学生头脑中的概念转变的机制是什么呢？皮亚杰深入探讨了认知结构转变的机制问题，认为个体的学习是同化、顺应的认知建构过程和平衡——不平衡——新的平衡认知发展过程的统一。同化与顺应是人们与外界环境相互作用时内部心理发生的两个基本过程。同化是指个体把外部刺激所提供的信息整合到原有认知结构的过程，同化的结果是认知结构量上的扩展；当外界刺激所提供的信息与现有的认知结构不相符，存在着不平衡，即现有的认知结构中找不到适当的知识去吸纳新知识，这时必须对原有的认知结构进行结构的调整或重建，以便接纳新知识，这个过程就是顺应。顺应使个体认知结构发生质的变化，从而形成新的认知结构。主体通过同化和顺应两种机制，达到与环境的平衡，但这种平衡是暂时的，一旦原有认知结构与新环境产生矛盾或认知冲突，就会出现新的不平衡，这就是皮亚杰关于认知结构建构和转变的基本观点。

根据皮亚杰的理论，为了促进学生进行概念转变学习，必须让学生自主发现自己的原有经验（概念）与新学习的概念或事实之间的不一致或矛盾冲突，从而反思和修改自己的原有经验（概念）和认识，提出或接受（重建）科学的观念（新解释、新假设、新概念）。这是学习者自主建构的过程，是同化与顺应的统一的过程[3]。在这一过程中，学生才能自主建构起新观念（新解释、新假设、新概念），才能形成科学的认知结构。毫无疑问，绝大多数科学概念和原理的学习，都需要经历这一由原有概念向科学概念的转变和重建过程。

3、概念转变学习的条件

波斯纳等人（Posner，1982）在皮亚杰的认知建构主义理论和库恩（T.S.Kuhn）的“范式更替观”的基础上，提出了概念转变学习的条件理论。为了促使学生进行概念转变，他们认为必须提供以下四个条件：

（1）对现有概念的不满（dissatisfied）。学生只有感到自己的某个概念失去了作用，他们才可能改变原概念。如果学生认为他们的（错误的）概念能够解释某种科学现象，他们就可能不会产生有转变它们的迫切需要。

（2）新概念的可理解性（intelligibility）。学习者需懂得新概念的真正含义，而不仅仅是字面的理解，他需要把零散的知识片段联系起来，建立整体一致的表征。没有这种最基本的理解，学生就不能评价它们的意义。

（3）新概念的合理性（plausibility）。个体需要看到新概念是合理的，而这需要新概念与个体所接受的其它概念、信念相互一致，而不是相互冲突，它们可以一起被重新整合。这种一致包括：与自己的认识论信念的一致；与自己其它的概念或理论知识的一致；与自己的经验一致；与自己的直觉一致等。个体看到了新概念的合理性，意味着他相信新概念是真实的，从而愿意接受它。

（4）新概念的有效性（fruitfulness）。个体应看到新概念对自己的价值，它能解决原有概念所难以解决的问题，并且能向个体展示出新的方向和新的思想，对个体具有启发意义。有效性即意味着个体把新概念看作是解释、解决某问题的更好的途径。

了解和掌握概念转变学习理论，有利于科学教师提高科学课堂的教学效果。

【作者单位：淮安市淮阴区教研室 江苏】