引言
近二十多年來,研究者們對于兒童在科學(xué)學(xué)習(xí)中的概念化理解開展了大量研究。這些研究成果包括不同年齡段的學(xué)生理解科學(xué)概念的詳細(xì)信息，并涉及到了廣泛的科學(xué)領(lǐng)域。有許多綜述文章和論文集收錄了有關(guān)的研究成果，為我們提供了對這一領(lǐng)域的整體認(rèn)識。(Gilbert and Watts, 1983;Carey, 1985；Driver, Guesne and Tiberghien,1985;West and Pines, 1985). 這些研究所關(guān)注的共同主題是認(rèn)識兒童關(guān)于自然現(xiàn)象的原有概念的重要性。研究者把科學(xué)學(xué)習(xí)看作兒童關(guān)于自然現(xiàn)象的原有概念的發(fā)展或轉(zhuǎn)變，而不是新信息的點(diǎn)滴累積過程。已經(jīng)提出了建立在這個(gè)觀點(diǎn)之上的各種學(xué)習(xí)模型，其中有些來源于認(rèn)識論文獻(xiàn)(Posner, Strike, Hewsonand Gertzog, 1982), 有些則來自認(rèn)知心理學(xué)(Osborne and Wittrock,1983).這些工作對于課堂教學(xué)實(shí)踐都有重要意義。承認(rèn)兒童相異概念的教學(xué)方法也得到了研究、發(fā)展和檢驗(yàn)。這些教學(xué)方法包含了建立在基本理論的不同方面上的各種教學(xué)策略，并對一定年齡段的學(xué)生進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，報(bào)告了研究結(jié)果。
本文是關(guān)于建立在“學(xué)習(xí)就是概念轉(zhuǎn)變”這一觀點(diǎn)之上的教學(xué)策略的文獻(xiàn)綜述。迄今為止，關(guān)于相異概念的研究在課堂實(shí)踐中的影響還是有限的。在里茲，我們正在研究能夠在科學(xué)教學(xué)中廣泛利用這些研究成果的教學(xué)方法。本綜述的目的是確定已經(jīng)提出的各種教學(xué)策略并分析它們所依據(jù)的不同假設(shè)。
舒爾（Shuell，1987）指出，教師的主要工作就是確定最適合學(xué)生學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)任務(wù)。這就為科學(xué)教育工作者和教師提出了一個(gè)中心問題：教師選擇學(xué)習(xí)任務(wù)和教學(xué)策略的依據(jù)是什么？進(jìn)一步說，關(guān)于兒童的概念和概念轉(zhuǎn)變的研究成果對于這個(gè)實(shí)際問題可以提供哪些指導(dǎo)和幫助呢？
我們認(rèn)為，教師要在以下三個(gè)層次上進(jìn)行教學(xué)決策：首先，教師需要營造一個(gè)能夠支持概念轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)環(huán)境。例如，為學(xué)生提供一個(gè)能夠互相討論，思考不同觀點(diǎn)的機(jī)會。第二是選擇教學(xué)策略，我們把教學(xué)策略看作指導(dǎo)特定主題教學(xué)順序的整體方案。第三，必須考慮選擇具體的學(xué)習(xí)任務(wù)。學(xué)習(xí)任務(wù)要適應(yīng)所選擇的教學(xué)策略，并且必須考慮具體科學(xué)內(nèi)容的需要。
要確定適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)策略，應(yīng)當(dāng)考慮以下四個(gè)因素：
1． 學(xué)生原有的觀念和態(tài)度：學(xué)生在廣闊的科學(xué)領(lǐng)域中具有的前概念在文獻(xiàn)中已有大量報(bào)道，現(xiàn)在需要考慮的是怎樣利用這些結(jié)果進(jìn)行教學(xué)。
2． 預(yù)期的學(xué)習(xí)結(jié)果的性質(zhì)：學(xué)習(xí)結(jié)果和用科學(xué)術(shù)語對這些結(jié)果的邏輯分析是制訂教學(xué)計(jì)劃的主要框架。
3．分析在發(fā)展和轉(zhuǎn)變觀念的過程中對學(xué)生智力的要求：這種分析集中于學(xué)習(xí)者從現(xiàn)有概念向預(yù)期結(jié)果轉(zhuǎn)變的過程中需要經(jīng)歷的智力途徑的性質(zhì)。
４．考慮可能用來幫助學(xué)生從現(xiàn)有概念向科學(xué)概念轉(zhuǎn)化的各種教學(xué)策略。
本文在綜述關(guān)于概念轉(zhuǎn)變的教學(xué)策略的文獻(xiàn)過程中，將突出上述四個(gè)要素。首先總結(jié)文獻(xiàn)中報(bào)道的各種不同的教學(xué)策略，然后確定和分析有關(guān)的理論問題。最后討論為概念轉(zhuǎn)變而教所存在的實(shí)際問題。
促進(jìn)概念轉(zhuǎn)變的策略綜述
我們將促進(jìn)概念轉(zhuǎn)變的教學(xué)策略分為兩大類。第一類是建立在認(rèn)知沖突和解決沖突基礎(chǔ)上的教學(xué)策略。第二類以學(xué)習(xí)者原有的觀念為基礎(chǔ)，利用比喻和類比的方法將其擴(kuò)展到新的領(lǐng)域。這兩類策略在促進(jìn)學(xué)習(xí)者的概念轉(zhuǎn)變過程中所強(qiáng)調(diào)的側(cè)重點(diǎn)不同。強(qiáng)調(diào)認(rèn)知沖突及其解決的策略可以看作來自皮亞杰的觀點(diǎn)，認(rèn)為學(xué)習(xí)的核心是學(xué)習(xí)者積極參與對知識的重組。以學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)進(jìn)行擴(kuò)展的教學(xué)策略，重點(diǎn)不在于學(xué)習(xí)者的主動調(diào)適，而是側(cè)重于教師的適當(dāng)干預(yù)，為新的思維方式提供“支架”。
以認(rèn)知沖突和解決沖突為基礎(chǔ)的教學(xué)策略。
許多促進(jìn)概念轉(zhuǎn)變的教學(xué)過程是建立在認(rèn)知沖突基礎(chǔ)上的。這些過程包括創(chuàng)設(shè)一定的情境，使學(xué)生對一些現(xiàn)象所持的觀念明朗化，然后直接對其進(jìn)行挑戰(zhàn)，從而引起認(rèn)知沖突。解決沖突的嘗試為隨后的學(xué)習(xí)提供了前提。下面總結(jié)了建立在認(rèn)知沖突基礎(chǔ)上的不同的教學(xué)策略。
a) 矛盾事件
納斯伯姆和諾威克（Nussbaum，Novick1982）提出了一種以皮亞杰的順應(yīng)理論為基礎(chǔ)的教學(xué)策略。這種策略包括四個(gè)主要因素：
1．首先通過學(xué)生對暴露事件的反應(yīng)來揭示學(xué)生的前概念。
2．使學(xué)生明確意識到他們自己和別的學(xué)生的想法。
3．通過讓學(xué)生嘗試解釋一個(gè)矛盾事件，引起概念沖突。
4．鼓勵(lì)和引導(dǎo)認(rèn)知的調(diào)整，建立與科學(xué)概念相一致的新的概念模型。
研究者將上述過程作為氣體結(jié)構(gòu)（包括粒子間真空的概念和粒子運(yùn)動的概念）教學(xué)的基礎(chǔ)，對11歲至13歲的學(xué)生進(jìn)行了教學(xué)實(shí)驗(yàn)。在對這種教學(xué)方法進(jìn)行評價(jià)時(shí)，作者認(rèn)為它對“激發(fā)認(rèn)知挑戰(zhàn)和學(xué)習(xí)的動機(jī)是很成功的”，但承認(rèn)“不能使所有的學(xué)生達(dá)到預(yù)期的概念轉(zhuǎn)變的效果?！痹诮Y(jié)論中，他們將這種方法與科學(xué)史進(jìn)行了比較，并指出“一個(gè)重要概念的轉(zhuǎn)變不能通過革命的方式發(fā)生，而在本質(zhì)上是一個(gè)漸進(jìn)過程?！?br> b) 不同認(rèn)知間的沖突
斯太威和伯克威茨（Stavy，Berkovitz，1980）研究了兩種通過引起沖突進(jìn)行的教學(xué)活動，并對它們進(jìn)行了區(qū)別。一種是學(xué)生對某一物理現(xiàn)象的認(rèn)知結(jié)構(gòu)和真實(shí)的物理現(xiàn)象之間的矛盾；另一種是對同一物理事實(shí)的兩種不同的認(rèn)知結(jié)構(gòu)之間的沖突。
他們利用第二類沖突設(shè)計(jì)了一種教學(xué)策略，目的是為了促進(jìn)兒童理解溫度的概念。他們特別揭示了學(xué)生描述溫度的兩種不同的表達(dá)方式之間的矛盾沖突：定性的直覺的描述和定量的描述。對于一定年齡的兒童來說，對溫度某方面的定性認(rèn)識是正確的，沖突策略利用了這些正確認(rèn)識，鼓勵(lì)他們應(yīng)用這些知識去解決一些定量的問題，從而引起矛盾。例如，大部分9到10歲的兒童認(rèn)為溫水加溫水還是溫水，然而他們也認(rèn)為30攝氏度的水加30攝氏度的水，就會得到60攝氏度的水。
這種教學(xué)策略利用作業(yè)紙和精心設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)使學(xué)生意識到他們認(rèn)識上存在著矛盾．將這種教學(xué)策略用于平均年齡為十歲的小學(xué)生，分別讓他們進(jìn)行單獨(dú)練習(xí)和小組練習(xí)。關(guān)于實(shí)驗(yàn)結(jié)果作者寫道，研究表明，無論是在單獨(dú)還是班級的訓(xùn)練情境中，沖突確實(shí)促進(jìn)了兒童對溫度概念的理解。他們提到，這一策略對于幫助兒童理解溫度的“強(qiáng)度”性質(zhì)具有特殊作用。
科斯格儒等（Cosgrove， Osborne, Champagne, Gunstone and Klopfer and Rowell and Dawson）在1985年提出了一種教學(xué)法，要求學(xué)生明確地解決不同觀點(diǎn)之間的差異（如學(xué)生之間的、教師的、科學(xué)書籍上的觀點(diǎn)）?？扑垢袢搴蛫W斯本提出了“產(chǎn)生式學(xué)習(xí)的教學(xué)模式”，它由四個(gè)階段組成：
1．預(yù)備階段：教師需要理解科學(xué)家的觀點(diǎn)、學(xué)生的觀點(diǎn)和自己的觀點(diǎn)。
2．集中階段：給學(xué)生創(chuàng)造機(jī)會探索與概念有關(guān)的情境，最好是真實(shí)的日常生活情境，鼓勵(lì)學(xué)生闡明自己的觀點(diǎn)。
3．挑戰(zhàn)階段：學(xué)習(xí)者互相之間對現(xiàn)有的觀點(diǎn)進(jìn)行爭論，辯護(hù)或質(zhì)疑。必要時(shí)，教師可介紹科學(xué)的觀點(diǎn)。
4．應(yīng)用階段：給學(xué)生提供各種情境來應(yīng)用新觀念。
作者強(qiáng)調(diào)，科學(xué)觀念只有通過實(shí)驗(yàn)、演示或類比的方法，使學(xué)生認(rèn)為它是明智的和合理的，才能積極地接受它。他們還強(qiáng)調(diào)了預(yù)備階段的重要性。
研究者用這種模式進(jìn)行電路中電流的教學(xué)。在挑戰(zhàn)階段，進(jìn)行一個(gè)“關(guān)鍵測試”，測量燈泡兩測的電流。這種電流單元的教學(xué)對于11--14歲的學(xué)生已經(jīng)進(jìn)行過多次實(shí)驗(yàn)。作者報(bào)告說，這種模式成功地幫助學(xué)生改變了對電流的認(rèn)識。在此之前，學(xué)生認(rèn)為電用光了，現(xiàn)在則認(rèn)識到在電路中電流處處相同。
在研究中，他們注意到了新觀點(diǎn)在時(shí)間和不同情境中的穩(wěn)定性問題，指出＂那些與學(xué)生的直覺知識相反的，而又沒有被其他學(xué)習(xí)情境所強(qiáng)化的概念，在學(xué)過一段時(shí)間之后，需要進(jìn)行更多的應(yīng)用練習(xí)．”
查樸尼等（Champagne, Gunstone and Klopfer，1985）提出了一種以對話為基礎(chǔ)的教學(xué)策略，他們稱之為＂對抗偏見＂，專門用來改變學(xué)生在特定的領(lǐng)域內(nèi)的原有認(rèn)識．（例如，物體的運(yùn)動），它包括以下幾個(gè)步驟：
１．首先使學(xué)生明確他們用于解釋或預(yù)測一個(gè)常見的物理現(xiàn)象的觀念（例如，關(guān)于向外排氣的氣球的運(yùn)動）。
?。玻總€(gè)學(xué)生對自己的預(yù)測或觀念作進(jìn)一步的分析論證，并向全班同學(xué)介紹．
?。常畬W(xué)生們盡力闡明自己的觀點(diǎn)是正確的。經(jīng)過討論和爭論，使每個(gè)學(xué)生都能明確自己對于有關(guān)情境中的運(yùn)動的看法?！ ?br> ４．教師演示物理現(xiàn)象（例如，釋放氣球），并用科學(xué)概念進(jìn)行理論解釋。
5． 進(jìn)一步的討論，讓學(xué)生對他們自己的分析和科學(xué)的分析進(jìn)行比較。
據(jù)報(bào)道，研究者將這種策略運(yùn)用在中學(xué)生和實(shí)習(xí)教師中。作者指出，在教學(xué)過程中，討論、考慮他人的觀點(diǎn)，將所研究的情境與其他的真實(shí)物理現(xiàn)象相聯(lián)系，對于促進(jìn)概念的轉(zhuǎn)變非常重要。他們同時(shí)指出，必須激勵(lì)學(xué)生增強(qiáng)自主學(xué)習(xí)的動機(jī)。經(jīng)過這種教學(xué)課堂討論的質(zhì)量有所提高．
除了在教學(xué)開始時(shí)，通過引起與學(xué)生的前概念的沖突以促進(jìn)概念轉(zhuǎn)變之外，羅爾等（Rowell and Dawson，1985）還提出了另一種策略，在介紹新概念以后，再解決學(xué)生的前概念和新概念之間的沖突．這種方法來自科學(xué)哲學(xué)、科學(xué)史和皮亞杰的平衡理論的觀點(diǎn)。它建立在以下前提之上：
１．一個(gè)理論只能被另一個(gè)更好的理論所代替，而不是在遇到無法解釋的證據(jù)時(shí)被拋棄。
２．建構(gòu)一個(gè)更好的理論并不需要直接挑戰(zhàn)個(gè)人自發(fā)產(chǎn)生的相關(guān)知識。
３．盡管認(rèn)知的改變包含策略和元認(rèn)知的知識，但不必將它們建構(gòu)在一起．
這一教學(xué)方法包含六個(gè)步驟：
?。保_定學(xué)生認(rèn)為與問題情境相關(guān)的觀點(diǎn)．
?。玻懻摬?nèi)容記錄下來，以備隨后思考．
?。常嬖V學(xué)生將要教給他們的理論能夠解決這些問題，而且要求他們參與知識的建構(gòu)和隨后的學(xué)習(xí)，與他們自己提出觀點(diǎn)進(jìn)行對比。
?。矗趯W(xué)生已有的知識基礎(chǔ)上提出新的理論．
５．要求學(xué)生用新的理論解決問題，從而證明這個(gè)理論已經(jīng)被個(gè)體建構(gòu)。要求學(xué)生把這個(gè)過程記錄下來，作為第二次筆記．
?。叮總€(gè)學(xué)生對步驟２和５的記錄結(jié)果進(jìn)行比較，檢查這些觀點(diǎn)的性質(zhì)．起初的檢測直接針對在測試中的刺激問題的記錄．隨后的檢測盡可能地包含許多相關(guān)的情境．這樣，使學(xué)生參與獲取元認(rèn)知的知識過程之中．
道森（Dawson，1990）考察了使用這種方法給初學(xué)者介紹化學(xué)變化的教學(xué)過程．
以發(fā)展學(xué)生與科學(xué)觀點(diǎn)相一致的認(rèn)識為基礎(chǔ)的教學(xué)策略
與引起沖突并要求學(xué)生解決沖突的教學(xué)策略不同，第二類教學(xué)策略是建立在學(xué)生現(xiàn)有觀念基礎(chǔ)之上的。隨后的教學(xué)使學(xué)生的現(xiàn)有觀念向科學(xué)認(rèn)識發(fā)展和拓寬。
克萊門特（Clement et al 1987）在力學(xué)領(lǐng)域里提出并驗(yàn)證了一套類比的教學(xué)策略，其目的是增加有益的直覺的應(yīng)用范圍，并減少有害的直覺的應(yīng)用范圍。這種策略假定，在學(xué)生掌握定量規(guī)律之前，給學(xué)生提供機(jī)會建立對現(xiàn)象的定性直覺的理解，這樣可以促進(jìn)概念的轉(zhuǎn)變。利用學(xué)生原有的直覺知識，在被學(xué)生誤解的“靶例”和“錨例”之間形成類比關(guān)系，通過這種方式來發(fā)展學(xué)生的理解。研究表明，在發(fā)展這些關(guān)系的過程中，“架橋策略”是非常有用的。
布朗和克萊門特（Brown，Clement 1989）描述的架橋策略包含四個(gè)步驟：
1． 創(chuàng)設(shè)一個(gè)靶子問題，暴露學(xué)生與討論的主題相關(guān)的錯(cuò)誤概念。例如，大多數(shù)初學(xué)物理的學(xué)生對于靜止在桌子上的書會受到向上的力，往往產(chǎn)生錯(cuò)誤的概念。學(xué)生中最典型的觀點(diǎn)是，桌子是被動的，不能對書施加向上的力。
2． 教師舉出一個(gè)符合學(xué)生直覺的類比例子（例如，用手托著一本書），這個(gè)例子稱為一個(gè)“錨例”，或簡單說是一個(gè)“錨”（錨的直覺含義是初學(xué)者所持有的和物理理論基本相容的信念，這種信念可以是明確的，也可以是緘默的。）
3．教師要求學(xué)生在錨和目標(biāo)事件之間作出明確的對比，并試圖建立類比關(guān)系。
4．如果學(xué)生沒有接受這種類比，教師再試圖找到一種架橋類比（或者一系列架橋類比），即在目標(biāo)和錨之間插入的概念化的中介物。例如對于放在桌子上的書，可以用放在彈簧上的書作為中介物。
據(jù)報(bào)道，運(yùn)用這種策略克服靜止、摩擦力和關(guān)于運(yùn)動物體的牛頓第三定律的錯(cuò)誤概念產(chǎn)生了很好的效果。實(shí)驗(yàn)組和控制組在教學(xué)后的測驗(yàn)成績有顯著差異。最近的工作涉及到有關(guān)拋錨概念的更進(jìn)一步的研究。
斯太威（Stavy，1991）也報(bào)告了他的研究工作，其目標(biāo)是利用學(xué)生直觀的感性知識，理解蒸發(fā)過程中的物質(zhì)守恒。斯太威認(rèn)為，在已知的和未知的事物之間利用類比關(guān)系，可以幫助學(xué)生學(xué)習(xí)新知識，摒棄或修正錯(cuò)誤概念。在他所報(bào)告的研究中，來自5、6 年級的學(xué)生分為兩組，第一組要完成的任務(wù)是首先研究碘的蒸發(fā)（碘蒸氣是可見的有色氣體），然后再嘗試著去做類似的工作，研究丙酮的蒸發(fā)（丙酮的蒸氣是一種不可見的氣體）。第二組學(xué)生首先觀察丙酮的蒸發(fā)，然后再觀察碘的蒸發(fā)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，第一組學(xué)生的學(xué)習(xí)要比第二組有效的多。對碘蒸發(fā)現(xiàn)象的直覺感性的認(rèn)識成為認(rèn)識丙酮的蒸發(fā)的一個(gè)類比例子，便于消除對于丙酮的錯(cuò)誤認(rèn)識（學(xué)生認(rèn)為丙酮消失了）。
通過對16—19歲的學(xué)生的研究，尼德若（Niedderer，1987）提出了一種概念轉(zhuǎn)變的不同方法。作者認(rèn)為這種方法和布朗在1977年提出的教學(xué)策略的理論基礎(chǔ)一樣，也是以“新科學(xué)哲學(xué)”為基礎(chǔ)的。其目的不是用科學(xué)理論代替學(xué)生自己的觀點(diǎn)（學(xué)生自己的觀點(diǎn)是與日常生活中的思考相聯(lián)系的），而是讓學(xué)生了解科學(xué)理論和自己的觀點(diǎn)，并通過比較日常思維與科學(xué)思維的差異來達(dá)到學(xué)習(xí)科學(xué)概念的目的。這一點(diǎn)，所羅門（Solomn，1983）也指出過。概括地說，這個(gè)策略包含六個(gè)階段：
1． 準(zhǔn)備：教學(xué)干預(yù)之前的過程，包括準(zhǔn)備儀器和相關(guān)概念。
2． 開始：提出一個(gè)開放性問題。
3． 實(shí)施：包括下列內(nèi)容：提出問題或形成假設(shè)，設(shè)計(jì)和進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，觀察，理論討論，總結(jié)發(fā)現(xiàn)。
4． 對結(jié)果進(jìn)行討論：全班討論。
5． 與科學(xué)的結(jié)論進(jìn)行比較：把學(xué)生的發(fā)現(xiàn)與相似的歷史上的理論或者現(xiàn)代觀念進(jìn)行比較，找出不同之處，并討論產(chǎn)生這些差異的原因。
6． 反思：鼓勵(lì)學(xué)生回顧實(shí)施過程，并思考出現(xiàn)的特殊問題或困難。
研究者將這種方法應(yīng)用于“力”這一單元的教學(xué)中。在學(xué)生學(xué)習(xí)了距離、時(shí)間、速度、加速度等概念之后，向他們提出一個(gè)問題：加速度與什么因素有關(guān)？學(xué)生分組進(jìn)行討論，他們確定問題，形成假設(shè)，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)做匯報(bào)。然后，教師說明一個(gè)普遍理論可以解決各種問題，指出F=ma 這一公式是與學(xué)生討論的問題相聯(lián)系的。
作者指出，在他們的研究中，學(xué)生一般能解決特定的問題，但是不能找到普遍關(guān)系。在領(lǐng)會科學(xué)探究的基本思想方面有所進(jìn)步。作者也聲稱：“這種教學(xué)策略通過讓學(xué)生自己得出結(jié)論，并且系統(tǒng)地與科學(xué)研究的結(jié)論進(jìn)行對比，從而開始了深入的學(xué)習(xí)過程，這一點(diǎn)看起來是合理的。
概念轉(zhuǎn)變教學(xué)中的理論問題
我們已經(jīng)確定了文獻(xiàn)中的兩類為概念轉(zhuǎn)變而教的教學(xué)策略（認(rèn)知沖突及其解決和學(xué)生觀念的發(fā)展），現(xiàn)在討論幾個(gè)理論問題。其中有幾個(gè)直接來自于綜述文獻(xiàn)，另外幾個(gè)則是大家普遍關(guān)心的問題。
承認(rèn)學(xué)生的觀點(diǎn)
在上述所有的教學(xué)策略中，潛在的基本原理是，強(qiáng)調(diào)在任何教學(xué)事件中承認(rèn)學(xué)生的現(xiàn)有觀點(diǎn)和理解方式的重要性。這個(gè)過程有多種不同的實(shí)施方式：
——課堂上明確引發(fā)學(xué)生的觀點(diǎn)。
——選擇教學(xué)的切入點(diǎn)。
——設(shè)計(jì)課程。
在所有的認(rèn)知沖突策略中，都包含著讓學(xué)生有機(jī)會闡明自己的觀點(diǎn)這個(gè)階段（其中也包括尼德若的工作），這樣就可以確定學(xué)生的觀點(diǎn)與科學(xué)的觀點(diǎn)之間的差異。尼德若從學(xué)生的觀點(diǎn)出發(fā)，利用替代的方法將學(xué)生的觀點(diǎn)作為發(fā)展科學(xué)概括的基礎(chǔ)。在所有這些案例中，都明確揭示學(xué)生的觀點(diǎn)，并將其作為后來教學(xué)的基礎(chǔ)。
克萊門特首先設(shè)計(jì)一個(gè)目標(biāo)問題，用來揭示學(xué)生關(guān)于某些現(xiàn)象的錯(cuò)誤概念，之后將教學(xué)重點(diǎn)轉(zhuǎn)入考慮錨例，即教師用來做類比的例子。在這種設(shè)計(jì)中，以學(xué)生的觀點(diǎn)和理解作為選擇教學(xué)切入點(diǎn)的依據(jù)；最初的教學(xué)并不直接回答學(xué)生在課堂上明確提出的觀念。斯太威用類似的方法，有意識地利用學(xué)生的理解（他們的直覺的感性的知識）為質(zhì)量守恒的教學(xué)提供切入點(diǎn)。
其他研究者利用有關(guān)兒童的現(xiàn)有概念的知識設(shè)計(jì)科學(xué)課程。例如，斯克魯?shù)龋⊿chollum,Hill,Osborne,1982）在教11—13歲孩子力學(xué)時(shí)，利用了兒童的以下觀念，許多孩子認(rèn)為，物體之所以向前運(yùn)動，是因?yàn)樵谖矬w內(nèi)有一些東西保持它們向前運(yùn)動。他們在這個(gè)基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)教學(xué)，首先介紹這個(gè)東西就是動量。使用這種方法的教師報(bào)告說，孩子們似乎已經(jīng)有了這些觀點(diǎn)。愛森和斯太威（Eisen，Stavy，1987）采用同樣的方法，設(shè)計(jì)了一個(gè)光合作用的教學(xué)單元，從自然界中的物質(zhì)循環(huán)開始講授。他們認(rèn)為這種教學(xué)反映了學(xué)生學(xué)習(xí)的自然規(guī)律。
沖突的本質(zhì)和作用
從教師的角度來看，以上所有的教學(xué)策略，包括那些不是建立在認(rèn)知沖突基礎(chǔ)上的教學(xué)策略，都有一個(gè)基本要素——實(shí)際的或潛在的沖突。這些沖突存在于科學(xué)理論和學(xué)生帶到學(xué)習(xí)過程中來的觀點(diǎn)或者作為學(xué)習(xí)過程的結(jié)果而形成的觀點(diǎn)之間。例如，在斯太威的工作中有這么一個(gè)例子，教師考慮到學(xué)生有關(guān)蒸發(fā)過程中質(zhì)量守恒的觀點(diǎn)，因此期待著學(xué)生關(guān)于丙酮蒸發(fā)的問題的回答與科學(xué)的觀點(diǎn)產(chǎn)生沖突。同樣的情景，則由于首先使用了碘的蒸發(fā)而被避免。然而，盡管教師可能意識到存在沖突，學(xué)生卻可能全無意識。確實(shí)，即使沖突被某種方式明確化，仍然不能保證學(xué)生意識到它的存在和它的意義。
有意識地利用以沖突為基礎(chǔ)的教學(xué)策略，可能會使學(xué)生的觀點(diǎn)和科學(xué)觀點(diǎn)之間的矛盾明確化，但是也可以利用其他矛盾：
——學(xué)習(xí)者現(xiàn)存的兩種觀點(diǎn)：例如，斯太威和伯克威茨利用學(xué)生關(guān)于溫度的直覺定性認(rèn)識和定量認(rèn)識之間的矛盾。
——學(xué)習(xí)者持有的解釋模型和不能被這種模型解釋的事件之間的矛盾。例如，納斯鮑姆等（Nussbaum，Novick，1982）利用了學(xué)習(xí)者關(guān)于氣體結(jié)構(gòu)的連續(xù)性模型和氣體能夠被壓縮這一事實(shí)之間的矛盾，建立認(rèn)知沖突。
——學(xué)生持有的觀點(diǎn)和同學(xué)的觀點(diǎn)之間的矛盾。例如查樸尼等（Champague.et.al.1985）利用學(xué)生關(guān)于物體運(yùn)動的各種各樣的觀點(diǎn)來建立沖突。
任何以沖突為基礎(chǔ)的策略要取得成功，都依賴于學(xué)習(xí)者認(rèn)識和解決沖突的意愿和能力。例如，在課堂上不同學(xué)生的觀點(diǎn)，或者學(xué)生的預(yù)測與物理現(xiàn)象，并不能帶來沖突，除非學(xué)習(xí)者準(zhǔn)備構(gòu)建和理解這些觀點(diǎn)和事實(shí)，并試圖建立彼此之間的聯(lián)系，這樣才會引起認(rèn)知沖突。德雷弗斯等（Dreyfus et al,1990）指出，從保證學(xué)習(xí)者對某一知識的建構(gòu)或僅僅從學(xué)習(xí)知識的角度來說。即使是意義明確的沖突也并不總是成功的。
在本文綜述的教學(xué)策略中提到的沖突的作用及其解決方式有以下四種：
?。保绻箤W(xué)習(xí)發(fā)生，在教學(xué)的早期階段就必須讓學(xué)生認(rèn)識到?jīng)_突的存在。
納斯鮑姆等（Nussbaum，Novick，1982）從需要的角度說明了他們在教學(xué)的起始階段引起沖突的理由。使學(xué)生意識到用他現(xiàn)有的概念無法解決的問題，并且假定人類具有一種天生的需要，就是在兩種認(rèn)識之間減少矛盾和不和諧，避免沖突。因此，沖突的存在就成為尋求一個(gè)更好的解釋的動機(jī)因素。這一點(diǎn)在斯太威和伯克威茨關(guān)于溫度的教學(xué)中也得到了確認(rèn)。
?。玻紫冉榻B一種不同的思維方式，然后使沖突明確化。
羅爾等（Rowell，Dawson，1983）指出，在學(xué)生有機(jī)會闡明自己的觀點(diǎn)和介紹科學(xué)觀點(diǎn)之后才應(yīng)引起沖突。他們認(rèn)為這種方法是最有效的，減少了學(xué)習(xí)者的困惑，“直至有一種新的思維方式來取代時(shí)，才對學(xué)生舊的思考方式提出挑戰(zhàn)?！?br> ?。常话岩饹_突作為促進(jìn)學(xué)習(xí)的必要手段。
克萊門特把沖突作為學(xué)習(xí)的潛在的有用的動力。他建議，如果在同一學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)中存在著錯(cuò)誤概念和正確概念，一種合適的方法是使兩者彼此挑戰(zhàn)。盡管克萊門特的基本策略是運(yùn)用類比來發(fā)展有用的概念，而不是挑戰(zhàn)錯(cuò)誤概念，他也注意到在持有不同觀點(diǎn)的學(xué)生之間利用沖突的作用。他認(rèn)為，熟練地引導(dǎo)課堂討論，是引起矛盾、產(chǎn)生內(nèi)部動機(jī)和重建概念的最有效方式。
?。矗苊鉀_突
斯太威認(rèn)為，沖突策略可能會使學(xué)生失去信心，有時(shí)甚至?xí)恼_判斷退行到錯(cuò)誤判斷。她指出，在她利用類比的教學(xué)策略中，“沒有使學(xué)生意識到?jīng)_突或?qū)W習(xí)過程，在學(xué)生無意識狀態(tài)下學(xué)習(xí)也會發(fā)生。從學(xué)生的角度來看，既沒有錯(cuò)誤概念，也沒有學(xué)習(xí)發(fā)生。”
科學(xué)概念的結(jié)構(gòu)
一個(gè)新概念只有能被學(xué)生表達(dá)時(shí)，學(xué)生才能接受它。換句話說，他們必須發(fā)現(xiàn)它是可理解的。在不同的教學(xué)策略中，新概念的產(chǎn)生和使學(xué)生理解它們的方式是不同的。例如，在那些強(qiáng)調(diào)沖突的教學(xué)策略中，傾向于假設(shè)從學(xué)生中產(chǎn)生相異概念，如果學(xué)生提出一些可行的相異概念，然后就能夠把它們集中起來，所有同學(xué)通過討論和實(shí)驗(yàn)，最后達(dá)成一致認(rèn)識。在學(xué)生已經(jīng)提出可行的概念的情況下，這種策略可能是有效的。
但情況并不總是這樣。在這一領(lǐng)域的一些研究者承認(rèn)，有時(shí)需要教師介入其中，提出某個(gè)“可接受的觀點(diǎn)”，與學(xué)生提出的觀點(diǎn)并行。這就使我們注意到了關(guān)于科學(xué)概念建構(gòu)過程的基本理論方面。我們認(rèn)為，科學(xué)概念不僅僅是為了理解經(jīng)驗(yàn)而形成的個(gè)體建構(gòu)，而是從科學(xué)的社會團(tuán)體中發(fā)展起來的一種“思維方式”。在這個(gè)意義上來說，它們需要通過科學(xué)文化來傳承，而不是從個(gè)體經(jīng)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)。因此，幫助學(xué)生建構(gòu)科學(xué)概念，包含著一個(gè)介紹科學(xué)文化的過程，教師在這個(gè)過程中起著重要作用。
在回顧概念轉(zhuǎn)變的不同策略時(shí)，我們確定了促進(jìn)科學(xué)概念的建構(gòu)過程的不同方式。在一些極端的策略中，通過頭腦風(fēng)暴和反應(yīng)，最大限度地鼓勵(lì)學(xué)生自己提出更可行的概念。然后，教師肯定其中的一些觀點(diǎn)，否定另一些觀點(diǎn)。通過這種曲折的方式來引導(dǎo)學(xué)生得出科學(xué)的概念。
有些策略則更直接地支持知識的構(gòu)建過程。例如，仔細(xì)而嚴(yán)格地選擇類比來支持新概念的建構(gòu)。由羅爾等提出的策略明確給出了構(gòu)建新模型的時(shí)間，但沒有說明怎樣建構(gòu)。在另一些策略中，教師根據(jù)對學(xué)生的了解，提供一種綜合的“思維方式”，并與學(xué)生討論它的應(yīng)用。我們認(rèn)為，這個(gè)過程實(shí)際上是將科學(xué)團(tuán)體提出的概念和理論提供給學(xué)生，并與學(xué)生討論其意義。按照維果斯基的思想設(shè)計(jì)的教學(xué)過程，則強(qiáng)調(diào)通過一個(gè)明顯的“支架式”階段，支持學(xué)生發(fā)展新的能力。
在里茲，在我們自己關(guān)于力學(xué)教學(xué)的研究工作中，我們正在利用計(jì)算機(jī)模擬，在學(xué)生學(xué)習(xí)的適當(dāng)時(shí)機(jī)明確介紹一種表達(dá)策略（例如用箭頭表示力的矢量），我們不希望學(xué)生自己發(fā)現(xiàn)類似的方式，盡管他們需要機(jī)會來使用這套符號進(jìn)行思維和解釋有關(guān)情境，以便使它成為可利用的工具。
知識建構(gòu)過程中存在的問題是，要建立某一領(lǐng)域的科學(xué)模型，必須建立起這一領(lǐng)域的一系列概念及其相互聯(lián)系，學(xué)生構(gòu)建牛頓力學(xué)和電學(xué)時(shí)的情況都是如此。力學(xué)需要在力、速度、加速度、動量等概念之間建立聯(lián)系；電學(xué)則需要建立電流、電壓、電阻、電功率等相互聯(lián)系的一些概念。在這些情況下，學(xué)生需要花費(fèi)時(shí)間來建立新的模型，在這個(gè)過程中可能（無意識地）試圖解釋原有的經(jīng)驗(yàn)。盡管這些知識只能一點(diǎn)點(diǎn)地建構(gòu)，但這種復(fù)雜的思維方式可能作為一個(gè)整體才能被學(xué)生理解，這樣就給教學(xué)提出了一個(gè)更復(fù)雜的問題。
科學(xué)概念的評價(jià)
學(xué)生可能能夠建立起一個(gè)科學(xué)概念的表達(dá)方式，對他們來說，這個(gè)概念也是可以理解的。然而，仍然存在概念轉(zhuǎn)變過程中的下一個(gè)問題，即學(xué)習(xí)者賦予這些科學(xué)概念什么樣的地位。這里存在著多種可能性，概念可能被理解（如學(xué)生能夠創(chuàng)建一個(gè)關(guān)于它的內(nèi)部的敘述），但是學(xué)生不相信它描述世界的方式。我們都有這樣的經(jīng)驗(yàn)，高中學(xué)生對于粒子理論的反應(yīng)就是這種方式。
在這里，我們不是在本體論意義上評價(jià)一個(gè)新概念，即表達(dá)事物是怎樣存在的，學(xué)生可能從實(shí)用的角度來評價(jià)它們。在這種情況下，對概念的評價(jià)是看它在特定的情況下是否有用。所羅門提出的觀點(diǎn)可能是重要的，教學(xué)不是為了改變學(xué)生的觀點(diǎn)，而是要幫助他們理解特定的認(rèn)識方式適合于特定的情境。
對新概念的進(jìn)一步評價(jià)可能涉及到其概括性。這個(gè)特征既不是新概念能否更好地符合個(gè)體經(jīng)驗(yàn)，也不是在特定情況下是否更有用。這種評價(jià)方式引入了一個(gè)認(rèn)識論的標(biāo)準(zhǔn)——一致性。盡管可能存在一些內(nèi)在的認(rèn)知壓力，趨向思維上的一致性而抵制矛盾，但對兒童和成人的推理過程的研究表明，這種作用是比較小的。然而，引導(dǎo)學(xué)生走進(jìn)科學(xué)時(shí)卻要將其作為主要標(biāo)準(zhǔn)。正如我們在前面提到，科學(xué)教學(xué)需要包含明確的科學(xué)概念的支架過程，還需要明確介紹隱含在科學(xué)的“語言游戲”之下的認(rèn)識論的假設(shè)?？茖W(xué)語言的過分簡潔也造成了學(xué)生的日常概念和科學(xué)概念之間的差異。這不僅由于學(xué)生的日常概念和科學(xué)概念差異較大，而且評價(jià)的重點(diǎn)和標(biāo)準(zhǔn)也有顯著區(qū)別。對日常概念而言，本體性和功利性的標(biāo)準(zhǔn)可能更占優(yōu)勢，而對科學(xué)概念的評價(jià)則更注重其簡約性。
在具體的概念轉(zhuǎn)變策略中，有一些策略從這個(gè)角度對教學(xué)提出了建議。其中有許多建議給學(xué)生提供機(jī)會來評價(jià)不同的概念。例如羅爾等提出的策略明確了這一點(diǎn)，查普尼等提出的教學(xué)策略則通過學(xué)生討論和交流觀點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)評價(jià)。
在這種評價(jià)過程中，要求在不同標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上比較兩個(gè)或更多的可競爭的概念。這些標(biāo)準(zhǔn)包括內(nèi)在一致性和概念的擴(kuò)展。在實(shí)踐中，這就意味著為了評價(jià)科學(xué)概念，需要給學(xué)生思考機(jī)會，不僅考慮經(jīng)過精心選擇的單一現(xiàn)象，而且要分析各種各樣的實(shí)例。
在概念轉(zhuǎn)變教學(xué)中涉及到許多實(shí)際問題。
顯然，學(xué)生和教師是本文所描述的課堂教學(xué)活動的主要參與者。那么，概念轉(zhuǎn)變教學(xué)應(yīng)該對他們提出哪些特殊要求呢？
對學(xué)生的要求
許多教學(xué)方法的共同的特征就是包括學(xué)生討論這樣一個(gè)階段。討論的方式有兩種，一種是小組討論，另一種是全班討論。討論使學(xué)生充分意識到他們自己的觀點(diǎn)和其他同學(xué)的觀點(diǎn)。這個(gè)階段對學(xué)生提出各種要求，包括聽取、理解和評價(jià)別的同學(xué)的觀點(diǎn)。在考慮這些不同觀點(diǎn)的過程中，（特別是沖突策略）學(xué)生要經(jīng)常面對老師提供的更具權(quán)威性的觀點(diǎn)。這樣就給學(xué)生提供了大量不同的看問題的角度和方法，學(xué)生要考慮各自的優(yōu)缺點(diǎn)。
在這種鼓勵(lì)發(fā)表多種觀點(diǎn)的學(xué)習(xí)環(huán)境中，存在一個(gè)基本點(diǎn)，就是需要特定的科學(xué)觀和學(xué)習(xí)觀的支持。如果學(xué)生持有不同的觀念就會產(chǎn)生問題。例如，如果學(xué)生具有傳遞型的學(xué)習(xí)觀，并且堅(jiān)持認(rèn)為科學(xué)的觀點(diǎn)是正確的，那么要求他們考慮自己和其他人對一個(gè)現(xiàn)象的看法，對他們來說就會感到不合情理。這種矛盾曾經(jīng)出現(xiàn)在課堂實(shí)踐中。有一個(gè)十四歲的女孩，當(dāng)教師問她關(guān)于某個(gè)現(xiàn)象的觀點(diǎn)時(shí)，她回答“為什么要問我，不如告訴我們正確的答案。”這個(gè)女孩的回答在她關(guān)于科學(xué)和學(xué)習(xí)的認(rèn)識中是合理的。如果要使學(xué)生用本文所描述的各種教學(xué)方法有效地投入學(xué)習(xí)，必須向他們說明理由，并鼓勵(lì)他們進(jìn)行思考和反思。
顯然，這些教學(xué)方法將學(xué)生置于智力挑戰(zhàn)的位置上。當(dāng)然，這是從訓(xùn)練的角度而言。然而，德雷弗斯等（Dreyfus, Jungwirth and Eliovitch，1990）提醒我們，學(xué)生帶進(jìn)科學(xué)課堂來的不僅僅是相異概念，還有重要的態(tài)度，這些態(tài)度將影響隨后的學(xué)習(xí)。特別是他們發(fā)現(xiàn)，“聰明的成功的學(xué)生對認(rèn)知沖突的熱情很高。他們喜歡產(chǎn)生出人意料的效果的教學(xué)方法和面對新的問題?！迸c此相反，“不成功的學(xué)生表現(xiàn)出發(fā)展了副面的自我形象，強(qiáng)化了他們對學(xué)校和學(xué)校任務(wù)的消極態(tài)度，使他們產(chǎn)生了很高的焦慮水平?！逼浣Y(jié)果是“他們極力地避免沖突，當(dāng)面對沖突時(shí)他們就本能地辯解，沖突對于他們來說似乎只是代表著又一次失敗。斯太文（Stavy，1991）也提出類似的觀點(diǎn)，她認(rèn)為沖突會使學(xué)生失去信心，有時(shí)還會引起退步。
然而無論采用哪種策略，從學(xué)生的角度來看，一個(gè)主要的特征在于，知識不是提供給他們的“現(xiàn)成的東西”,他們自己需要對理解學(xué)習(xí)活動負(fù)最終的責(zé)任。
對教師的要求
報(bào)道的所有方法都要求教師對學(xué)生的觀點(diǎn)和理解做出反應(yīng)。這種反應(yīng)可以采用不同的途徑和方法，因而對教師的要求也有所不同。
在一些情景中，要求教師擔(dān)任一個(gè)中性的“顧問角色”。這一角色的某些方面對教師來講可能是不熟悉的，例如搜集各種觀點(diǎn)和拒絕表達(dá)觀點(diǎn)，或者支持學(xué)生為了進(jìn)一步探究而制定自己的學(xué)習(xí)計(jì)劃。
在其他情況下，需要教師直接對學(xué)生的觀點(diǎn)做出反應(yīng)，幫助他們向科學(xué)的觀點(diǎn)發(fā)展。在這些情景中，有三個(gè)要點(diǎn)需要教師把握：（1）所教的科學(xué)領(lǐng)域的知識；（2）在這一領(lǐng)域中學(xué)生們所傾向使用的概念；（3）在教學(xué)過程中學(xué)生傾向于使用的概念發(fā)展方式。在任何特定領(lǐng)域中，關(guān)于概念發(fā)展方式的知識有助于認(rèn)識課堂學(xué)習(xí)的動力過程和途徑。在教學(xué)之前，每個(gè)學(xué)習(xí)者的概念發(fā)展方式是不能完全確定的（例如，通過將學(xué)生開始的觀點(diǎn)和計(jì)劃的學(xué)習(xí)結(jié)果進(jìn)行理論上的比較）。只能通過實(shí)踐和知識的發(fā)展過程來獲取對于一般的概念發(fā)展方式的認(rèn)識，這種認(rèn)識可能對于專家和建立教師的自信最有幫助。
另一個(gè)對教師的基本要求是營造一個(gè)課堂環(huán)境，在其中學(xué)生能感到自信，能夠公開地表達(dá)和討論他們自己的觀點(diǎn)。要營造這種課堂環(huán)境，教師必須了解學(xué)生的需要、感情和觀點(diǎn)，成為班級的有效管理者。
我們認(rèn)為，對許多教師來說，上述要求可能代表著在一定程度上改變目前的課堂實(shí)踐。要求教師做到以下幾點(diǎn)：
——了解與所教課題有關(guān)的學(xué)生的觀點(diǎn)和理解方式。
——認(rèn)識所教課題的可能的概念發(fā)展方式。
——對學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)步敏感。
——能夠提出學(xué)習(xí)任務(wù)以支持和鼓勵(lì)學(xué)生的進(jìn)步。
——對所教課題有足夠的理解，能夠辨別不同的觀點(diǎn)并對其作出反應(yīng)。
——能夠組織和管理允許上述所有情況都發(fā)生的課堂環(huán)境。
總結(jié)
本文回顧了為了促進(jìn)學(xué)生的概念轉(zhuǎn)變而設(shè)計(jì)的各種教學(xué)策略。這些策略的主要目的都是幫助學(xué)生建立更科學(xué)的世界觀，所不同的是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的具體途徑。研究者提出了多種激勵(lì)學(xué)生的方法：（1）用新概念去替換學(xué)生存在的前概念。（2）拓寬和發(fā)展存在的觀點(diǎn)，并將這些觀點(diǎn)應(yīng)用到新的情景中。（3）發(fā)展可能與學(xué)生存在的觀點(diǎn)并行的科學(xué)的理解。（4）在不同的情境中辯認(rèn)合適的或適用的模式。
顯然，不同的教學(xué)策略對學(xué)生的認(rèn)知要求是不同的。這就回到了本文的引言部分中提出的選擇教學(xué)策略的基本問題。比較學(xué)生現(xiàn)存的概念和預(yù)期的學(xué)習(xí)結(jié)果為我們提供了對所期望的概念轉(zhuǎn)變的整體認(rèn)識，并在一定程度上表明了學(xué)生必須經(jīng)歷的智力活動的范圍和本質(zhì)。此外，選用促進(jìn)概念轉(zhuǎn)變的任何教學(xué)策略都將為學(xué)習(xí)者提出特定的認(rèn)知需要，在設(shè)計(jì)教學(xué)時(shí)必須將這些需要與其他的相關(guān)因素一起考慮。
