□馮春艷，陳旭遠(yuǎn)

（東北師范大學(xué) 教育學(xué)部，吉林 長(zhǎng)春130024）

廣義地講，概念轉(zhuǎn)變表示從學(xué)生的教學(xué)前概念到要學(xué)習(xí)的科學(xué)概念的學(xué)習(xí)途徑；狹義地講，當(dāng)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)有關(guān)某個(gè)問(wèn)題或事實(shí)的新知識(shí)時(shí)，或改變?cè)邢敕〞r(shí)，便是概念轉(zhuǎn)變。在此我們將其定義為一個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程，學(xué)生所持有的關(guān)于世界如何運(yùn)作的想法或信念被轉(zhuǎn)移和重組、遠(yuǎn)離誤解，并轉(zhuǎn)向像專(zhuān)家所持有的主導(dǎo)概念的過(guò)程。科學(xué)概念轉(zhuǎn)變研究一直是近50年來(lái)科學(xué)教育研究的核心話題，一般認(rèn)為其始于20 世紀(jì)70 年代的美國(guó)，主要存在于物理、化學(xué)和生物的學(xué)習(xí)研究中。最著名的概念轉(zhuǎn)變理論之一是由波斯納（Posner）、斯特里克（Strike）等人定義的，也就是庫(kù)恩（Kuhn）的范式轉(zhuǎn)移或皮亞杰（Piaget）的同化和順應(yīng)概念，斯蒂芬斯（Stepans）將這一理論提煉為概念轉(zhuǎn)變模型（Conceptual Change Model，CCM），并成為學(xué)者們研究科學(xué)概念轉(zhuǎn)變的起點(diǎn)。關(guān)于科學(xué)概念轉(zhuǎn)變的研究可以描述為三個(gè)階段：第一階段是描述學(xué)生的想法以及支持概念轉(zhuǎn)變的干預(yù)措施，該階段主要是圍繞著學(xué)生的前概念的含義、類(lèi)型、甄別方法等進(jìn)行討論；第二階段是考查學(xué)生對(duì)本體論的理解，他們的認(rèn)識(shí)論信念，他們對(duì)模型的使用以及社會(huì)互動(dòng)的作用；第三階段被稱(chēng)為“系統(tǒng)性視角”，其中概念轉(zhuǎn)變被建模為多個(gè)元素之間的交互作用，如社會(huì)因素、情感因素，概念變化的認(rèn)知—情感模型（CAMCC）、泰森等人（Tyson，et al）開(kāi)發(fā)的概念轉(zhuǎn)變多維框架都是闡述概念轉(zhuǎn)變受多元素交互作用的結(jié)果[1]（p57-81）。至此，科學(xué)概念轉(zhuǎn)變研究基本達(dá)到理論上的飽和狀態(tài)，國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)于概念轉(zhuǎn)變的理論研究主要也是圍繞著以上三個(gè)階段而展開(kāi)論述的。縱觀來(lái)看，國(guó)外對(duì)于概念轉(zhuǎn)變的理論研究、教學(xué)路徑研究已相對(duì)成熟。但國(guó)內(nèi)對(duì)概念轉(zhuǎn)變教學(xué)方面的研究還較為局限，主要集中在對(duì)前概念的探查、概念轉(zhuǎn)變模型的理論綜述以及對(duì)某一種教學(xué)策略的教學(xué)實(shí)踐研究上，缺乏對(duì)概念轉(zhuǎn)變教學(xué)方法的綜述研究，缺乏對(duì)概念轉(zhuǎn)變教學(xué)模式和教學(xué)策略的橫向比較和縱向剖析，基于此，筆者對(duì)國(guó)外科學(xué)概念轉(zhuǎn)變的教學(xué)路徑進(jìn)行深入分析和研究借鑒，以期為我國(guó)科學(xué)教育提供些許啟示，為提升課堂教學(xué)質(zhì)量提供參考。

一、科學(xué)概念轉(zhuǎn)變的教學(xué)模式研究

（一）科學(xué)概念轉(zhuǎn)變教學(xué)模式的縱向深化

在對(duì)科學(xué)概念轉(zhuǎn)變的研究之初，人們最先注意到的是前概念在概念轉(zhuǎn)變過(guò)程中的重要性，隨之研究者們嘗試?yán)弥T多干預(yù)手段促進(jìn)學(xué)生科學(xué)概念的轉(zhuǎn)變，隨著科學(xué)概念轉(zhuǎn)變研究逐漸在教學(xué)中施展以及教學(xué)策略的多元化使用，基于概念轉(zhuǎn)變理論而構(gòu)建的教學(xué)模式也隨之增多。波斯納等人（Posner，et al）所提出的概念轉(zhuǎn)變四個(gè)條件中“學(xué)習(xí)者對(duì)當(dāng)前的概念產(chǎn)生不滿”成為隨后諸多教學(xué)模式建立的錨點(diǎn)，即認(rèn)知沖突，這也是早期促進(jìn)科學(xué)概念轉(zhuǎn)變的教學(xué)模式最主要的特點(diǎn)。研究者們對(duì)前概念含義、來(lái)源、類(lèi)型等進(jìn)行深入探討之后，基于本體論、認(rèn)識(shí)論以及影響概念轉(zhuǎn)變的多元素視角構(gòu)建了早期的科學(xué)概念轉(zhuǎn)變教學(xué)模式，并積極地將其付諸實(shí)踐，通過(guò)應(yīng)用、討論之后，研究者們發(fā)現(xiàn)科學(xué)概念轉(zhuǎn)變僅僅基于認(rèn)知沖突是很難達(dá)到轉(zhuǎn)變效果的，于是研究者們嘗試設(shè)計(jì)情境任務(wù)激發(fā)學(xué)生的意識(shí)、想法，以明晰前概念和遷移應(yīng)用效果，如基于教學(xué)情境理論的教學(xué)模式、雙情境學(xué)習(xí)教學(xué)模式等。另外提供給學(xué)習(xí)者表達(dá)想法、論證觀點(diǎn)的機(jī)會(huì)也至關(guān)重要，從而加深對(duì)概念的理解，促使主動(dòng)認(rèn)知，如5E 教學(xué)模式、基于對(duì)話的教學(xué)模式、基于“熱”概念轉(zhuǎn)變的教學(xué)模式等?？偟膩?lái)說(shuō)，科學(xué)概念轉(zhuǎn)變的教學(xué)模式從最初的基于認(rèn)知沖突到情境任務(wù)，再到表達(dá)論證觀點(diǎn)教學(xué)模式的轉(zhuǎn)變，中間經(jīng)歷了概念轉(zhuǎn)變理論研究的深化、教學(xué)策略的多樣化以及教學(xué)實(shí)踐的廣泛性嘗試，從而使教學(xué)模式從單一走向多元，從簡(jiǎn)單走向復(fù)雜，從局限走向開(kāi)放。如今，對(duì)于科學(xué)概念轉(zhuǎn)變的教學(xué)模式的研究還在不斷深化，研究者們基于以往教學(xué)模式的研究予以綜合改進(jìn)，通過(guò)實(shí)證研究進(jìn)行檢驗(yàn)、驗(yàn)證、反饋，在促進(jìn)學(xué)生科學(xué)概念轉(zhuǎn)變的研究中更趨向于理論與實(shí)踐的有機(jī)結(jié)合。

（二）科學(xué)概念轉(zhuǎn)變教學(xué)模式的主要類(lèi)型

科學(xué)概念轉(zhuǎn)變?cè)诮虒W(xué)中的實(shí)現(xiàn)一般都遵循了“探尋前概念—學(xué)習(xí)新概念—應(yīng)用新概念”這樣的程序，筆者基于以上對(duì)科學(xué)概念轉(zhuǎn)變教學(xué)模式的縱向深化研究，將其分為基于認(rèn)知沖突的、拓展情境任務(wù)的以及表達(dá)論證觀點(diǎn)的三類(lèi)科學(xué)概念轉(zhuǎn)變教學(xué)模式。

1.基于認(rèn)知沖突的科學(xué)概念轉(zhuǎn)變教學(xué)模式?；谡J(rèn)知沖突的教學(xué)模式側(cè)重于揭示學(xué)生錯(cuò)誤的前概念，并對(duì)具體的揭示學(xué)生前概念的教學(xué)策略做了較為詳細(xì)的闡述。波斯納等人（Posner，et al）所描述的概念轉(zhuǎn)變條件成為人們研究概念轉(zhuǎn)變教學(xué)模式的重要依據(jù)，尤其是學(xué)習(xí)者對(duì)當(dāng)前概念的不滿往往會(huì)成為概念轉(zhuǎn)變的起始，也就是認(rèn)知沖突的開(kāi)端。如凱里（Carey）所提出的概念轉(zhuǎn)變教學(xué)模型，首先識(shí)別異常，認(rèn)識(shí)前概念；然后建構(gòu)新模型，代替舊的心理模型；最后使用新模型，用新模型來(lái)解決問(wèn)題[2](p1123-1130)。理查德·邁耶（R.E.Mayer）也指出了科學(xué)概念轉(zhuǎn)變的教學(xué)模式：首先直面錯(cuò)誤概念，盡可能暴露出學(xué)生的想法；然后建構(gòu)新概念，通過(guò)同化學(xué)習(xí)和順應(yīng)學(xué)習(xí)；最后，應(yīng)用新概念[3](p173-192)。努斯鮑姆（Nussbaum）、諾維克（Novick）提出了概念轉(zhuǎn)變教學(xué)的三步法：揭示學(xué)生的前科學(xué)概念，引發(fā)認(rèn)知沖突，鼓勵(lì)認(rèn)知順應(yīng)[4](p183-200)。在對(duì)這些教學(xué)模式研究的基礎(chǔ)之上，研究者們通過(guò)實(shí)驗(yàn)、假設(shè)、提問(wèn)等教學(xué)策略來(lái)進(jìn)一步揭示學(xué)生的前概念，創(chuàng)造認(rèn)知沖突，激發(fā)學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)過(guò)程。

2.拓展情境任務(wù)的科學(xué)概念轉(zhuǎn)變教學(xué)模式。情境是教學(xué)內(nèi)容的重要載體，沒(méi)有情境為依托的教學(xué)必然會(huì)索然無(wú)味，情境與任務(wù)的有機(jī)結(jié)合促使學(xué)生主動(dòng)構(gòu)建概念。很多時(shí)候，學(xué)生初步建立的概念并不是牢固的，他們只是記住了這個(gè)概念，那么這個(gè)時(shí)候就需要將其遷移運(yùn)用，在相應(yīng)的情境中解釋事實(shí)性問(wèn)題，以加深學(xué)生對(duì)于概念的理解，鞏固頭腦中的認(rèn)知結(jié)構(gòu)以加強(qiáng)新概念的確立。著名的教學(xué)情境理論（Theory of Didactical Situations，TDS）是由布魯索（Brousseau）提出的，他指出教學(xué)情境有五個(gè)階段：權(quán)力下放、行動(dòng)、制定、驗(yàn)證、制度化[5]（p204-224）?；谠摾碚撍岢龅慕虒W(xué)模式為：（1）權(quán)力下放：分發(fā)材料，展開(kāi)教學(xué)環(huán)境和任務(wù)；（2）行動(dòng)：學(xué)生們通過(guò)模仿來(lái)關(guān)注他們所經(jīng)歷的動(dòng)覺(jué)；（3）公式：將文字和圖像應(yīng)用于動(dòng)覺(jué)體驗(yàn)，并提出解釋?zhuān)唬?）驗(yàn)證：通過(guò)生生互動(dòng)、師生互動(dòng)建立模型來(lái)驗(yàn)證上述解釋[6](p56-72)。土耳其學(xué)者阿爾斯蘭等人（Arslan，et al）針對(duì)運(yùn)用TDS 的教師進(jìn)行了個(gè)案研究，并對(duì)25 名八年級(jí)的學(xué)生進(jìn)行了隨機(jī)抽樣訪談，學(xué)生在教師所提供的尋找不同三角形的重心的情境中表現(xiàn)出較高的興致，結(jié)果表明學(xué)生在情境教學(xué)中學(xué)習(xí)效果更好[5]（p204-224）。情境在促使學(xué)生概念構(gòu)建的過(guò)程中起到激活前概念以及促進(jìn)新概念遷移的作用，從而超越結(jié)構(gòu)性知識(shí)層面、重構(gòu)突觸鏈接、形成新的認(rèn)知圖式。在雙情境學(xué)習(xí)模式（Dual Situated Learning Model，DSLM）中也體現(xiàn)了情境教學(xué)的理念，最初被佘（She）用于通過(guò)一對(duì)一的事件程序訪談來(lái)了解學(xué)生的概念變化。DSLM 的步驟為：（1）檢查所要教授的科學(xué)概念的屬性；（2）利用情境讓學(xué)生預(yù)測(cè)、解釋?zhuān)唬?）分析學(xué)生所缺乏的科學(xué)概念的屬性；（4）設(shè)計(jì)一系列雙情境學(xué)習(xí)事件；（5）使用雙情境學(xué)習(xí)事件進(jìn)行指導(dǎo)；（6）挑戰(zhàn)情境學(xué)習(xí)活動(dòng)，為學(xué)生提供應(yīng)用，確保他們的概念轉(zhuǎn)變是成功的[7](p43-54)。在佘（She）看來(lái)，概念的改變需建立在情境學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，沒(méi)有情境學(xué)生無(wú)法對(duì)問(wèn)題做出預(yù)測(cè)和解釋?zhuān)處熞簿蜔o(wú)從分析學(xué)生已有的概念屬性以及可能缺乏的科學(xué)概念。另外，情境的設(shè)立也為學(xué)生應(yīng)用概念，確保他們的概念轉(zhuǎn)變成功提供了保障。

3.表達(dá)論證觀點(diǎn)的科學(xué)概念轉(zhuǎn)變教學(xué)模式。杜威（Dewey）曾說(shuō)過(guò)：“論證能夠激起我們的觀察和記憶，使我們脫離信徒式的被動(dòng)，促使我們觀察和發(fā)明?！彼裕诳茖W(xué)概念轉(zhuǎn)變的課堂上，給予學(xué)習(xí)者表達(dá)觀點(diǎn)、想法的機(jī)會(huì)，更容易產(chǎn)生認(rèn)知沖突，促使思維活躍，加深對(duì)概念的理解。圖爾敏（Toulmin）在論證模型中確定了六個(gè)要素，即數(shù)據(jù)、主張、理由、反駁、限制和支持，也就是說(shuō)論證過(guò)程必須有理有據(jù)，才能有利于主張、反駁的進(jìn)行。20世紀(jì)80 年代，美國(guó)生命科學(xué)課程研究（Biological Science Curriculum Study，BSCS）推出了5E 教學(xué)模式，即投入（Engagement）、探討（Exploration）、解釋?zhuān)‥xplanation）、精致化（Elaboration）、評(píng)價(jià)（Evaluation），其中“探討”“解釋”都是對(duì)表達(dá)觀點(diǎn)的強(qiáng)調(diào)。5E 教學(xué)模式旨在激發(fā)學(xué)生參與到一個(gè)主題中，探討、表達(dá)想法，建構(gòu)對(duì)所學(xué)概念更深入的理解。有學(xué)者研究了5E 教學(xué)模式對(duì)中學(xué)生“細(xì)胞呼吸”概念轉(zhuǎn)變的影響，發(fā)現(xiàn)學(xué)生在該教學(xué)模式的引導(dǎo)下更加專(zhuān)注于自己的學(xué)習(xí)，使學(xué)生更容易理解細(xì)胞呼吸的概念[8](p55-60)。除了為學(xué)習(xí)者提供表達(dá)觀點(diǎn)的機(jī)會(huì)，在表達(dá)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生論證觀點(diǎn)，解決不確定性將會(huì)促使其思維深化，激發(fā)主動(dòng)認(rèn)知。如科斯格羅夫（Cosgrove）和奧斯本（Osborne）所提出的概念轉(zhuǎn)變教學(xué)模式：A.初步階段：了解科學(xué)家的觀點(diǎn)和孩子的觀點(diǎn)；B.聚焦階段：讓學(xué)習(xí)者參與澄清自己的觀點(diǎn)；C.挑戰(zhàn)階段：學(xué)習(xí)者辯論他們當(dāng)前觀點(diǎn)的利弊；D.應(yīng)用階段：跨范圍在新情境下應(yīng)用新思想[9](p101-111)。該教學(xué)模式十分重視學(xué)生的觀點(diǎn)，并在教學(xué)過(guò)程中為學(xué)生提供了一切可以表達(dá)、獲取學(xué)生想法和觀點(diǎn)的機(jī)會(huì)，在認(rèn)知層面上，這是對(duì)概念轉(zhuǎn)變認(rèn)識(shí)論的進(jìn)一步深化和細(xì)化關(guān)注。再如基于對(duì)話的概念對(duì)抗教學(xué)模式：a.學(xué)生明確他們用來(lái)解釋或預(yù)測(cè)的概念；b.每個(gè)學(xué)生發(fā)展一個(gè)分支來(lái)支持他的預(yù)測(cè)并呈現(xiàn)給全班同學(xué)看；c.向其他人闡釋說(shuō)明自己的想法、討論和爭(zhēng)論的有效性；d.教師用科學(xué)概念演示物理情境，并給出理論解釋?zhuān)籩.讓學(xué)生進(jìn)一步討論，使學(xué)生能夠?qū)⑺麄兊姆治雠c科學(xué)分析進(jìn)行比較[10](p163-187)。步驟b、c 便是給學(xué)生提供表達(dá)觀點(diǎn)、論證觀點(diǎn)的機(jī)會(huì)，最后通過(guò)教師的演示，給出解釋?zhuān)瑢W(xué)生再予以討論。周（Zhou）提出了概念變革教學(xué)的論證方法：（1）呈現(xiàn)問(wèn)題背景；（2）引出學(xué)生的想法；（3）產(chǎn)生認(rèn)知沖突；（4）構(gòu)建科學(xué)概念：基于探究或以調(diào)查為基礎(chǔ)的活動(dòng)可以引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)或發(fā)明科學(xué)的解釋?zhuān)唬?）捍衛(wèi)科學(xué)概念；（6）評(píng)價(jià)：進(jìn)一步說(shuō)服學(xué)生理解科學(xué)概念，證明科學(xué)思想的有效性和有效性[11](p101-110)。步驟2 到步驟4 都是在引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建自己對(duì)概念的理解，允許學(xué)生利用研究或調(diào)查的方式論證自己的理解。在這個(gè)過(guò)程中產(chǎn)生的認(rèn)知沖突可能會(huì)進(jìn)一步加深誤解，也有可能會(huì)促使概念的迅速轉(zhuǎn)變，但經(jīng)過(guò)教師的捍衛(wèi)與評(píng)價(jià)步驟中的應(yīng)用，學(xué)生會(huì)以更加深刻的印象真正理解新概念。

（三）科學(xué)概念轉(zhuǎn)變教學(xué)模式的橫向比較

基于認(rèn)知沖突的科學(xué)概念轉(zhuǎn)變教學(xué)模式都是先直面學(xué)生錯(cuò)誤的前概念，引發(fā)認(rèn)知沖突，然后建構(gòu)新概念，實(shí)現(xiàn)新舊概念之間的置換，最后應(yīng)用新概念進(jìn)行遷移。我們知道學(xué)習(xí)者固有的許多概念都是很復(fù)雜的，在經(jīng)歷、感知、文化影響和語(yǔ)言使用的過(guò)程中不能被輕易推翻。所以，在教學(xué)過(guò)程中，僅僅基于認(rèn)知沖突的教學(xué)是不能幫助學(xué)生改變概念的，盡管使用認(rèn)知沖突的方式在激發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)方面是有用的。基于情境任務(wù)的教學(xué)模式是基于認(rèn)知沖突教學(xué)模式的進(jìn)一步細(xì)化和延伸，基于情境任務(wù)的教學(xué)模式并未忽略學(xué)生頭腦中的前概念，只是更加注重在一定情境之下揭露學(xué)生的前概念，并通過(guò)拓展情境任務(wù)，讓學(xué)生利用已有的理解進(jìn)行遷移應(yīng)用。TDS 更側(cè)重在情境中完成任務(wù)，以實(shí)現(xiàn)概念轉(zhuǎn)變；DSLM 更注重學(xué)生概念轉(zhuǎn)變的本體觀，通過(guò)情境讓學(xué)生預(yù)測(cè)、解釋?zhuān)治龀鰧W(xué)生科學(xué)概念的紕漏?；诒磉_(dá)論證觀點(diǎn)的教學(xué)模式并非獨(dú)立存在，而是嵌入其他教學(xué)模式之中，并以某種方式重點(diǎn)體現(xiàn)出來(lái)，學(xué)生在參與表達(dá)論證的過(guò)程中，不僅使自己的想法進(jìn)一步明晰化，還能夠促使新概念的同化順應(yīng)，增強(qiáng)新概念應(yīng)用的合理性。也有的研究者將以上教學(xué)模式的經(jīng)典之處綜合起來(lái)，如基于“熱”概念轉(zhuǎn)變的教學(xué)模式（Teaching Model for Hot Conceptual Change，TMHCC）：A.展示學(xué)習(xí)情境，B.激發(fā)學(xué)生的想法和先入為主的概念，C.概述哪些概念或知識(shí)與不一致事件相沖突，D.創(chuàng)造認(rèn)知沖突，E.小組合作/論證，F(xiàn).引入科學(xué)概念，讓學(xué)生評(píng)估新概念的可理解性、可信性和成果性，G.將新概念轉(zhuǎn)移，測(cè)試其合理性和有效性，H.評(píng)估[12](p1-40)。該教學(xué)模式既給學(xué)生提供情境，引發(fā)認(rèn)知沖突，也允許學(xué)生參與論證，激勵(lì)學(xué)生主動(dòng)認(rèn)知，還指導(dǎo)學(xué)生對(duì)新概念進(jìn)行遷移應(yīng)用并評(píng)估其有效性。顯然隨著概念轉(zhuǎn)變教學(xué)研究的深入，基于前人的研究成果以及當(dāng)下的實(shí)證范例，會(huì)涌現(xiàn)出越來(lái)越多更有利于學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)改變的概念轉(zhuǎn)變教學(xué)模式。

二、科學(xué)概念轉(zhuǎn)變的教學(xué)策略研究

（一）科學(xué)概念轉(zhuǎn)變教學(xué)策略的研究趨勢(shì)

在過(guò)去的40 年中，關(guān)于概念變化的理論構(gòu)建狀態(tài)變得越來(lái)越復(fù)雜，制定的教學(xué)策略也變得越來(lái)越復(fù)雜，這些發(fā)展是必要的，以便越來(lái)越充分地解決教學(xué)科學(xué)的復(fù)雜現(xiàn)象，但也伴隨著一些新的需求[13](p89-104)：有必要對(duì)各種教學(xué)策略進(jìn)行匯集研究，使其能以互補(bǔ)的方式建設(shè)性地相互作用；在改善教學(xué)實(shí)踐層面，有必要對(duì)將教學(xué)策略付諸實(shí)踐的教師進(jìn)行多方位的評(píng)判。通過(guò)對(duì)科學(xué)概念轉(zhuǎn)變教學(xué)策略的研究發(fā)現(xiàn)，人們主要基于認(rèn)知主義和建構(gòu)主義提出了諸多促進(jìn)學(xué)生概念轉(zhuǎn)變的教學(xué)方法和策略，在認(rèn)知層面，研究者們從概念轉(zhuǎn)變的路徑出發(fā)，主要以探查學(xué)生前概念、激發(fā)學(xué)生主動(dòng)認(rèn)知、促進(jìn)概念順應(yīng)為方向，開(kāi)發(fā)出諸如論證、演繹、假設(shè)、探究、實(shí)驗(yàn)、概念圖等諸多教學(xué)策略；在建構(gòu)主義層面，研究者們則主要是從順應(yīng)的視角來(lái)研究知識(shí)的構(gòu)建，揭示學(xué)生的錯(cuò)誤概念及其轉(zhuǎn)變規(guī)律的過(guò)程[14](p85)，側(cè)重于合作學(xué)習(xí)、環(huán)境建構(gòu)方面教學(xué)策略的開(kāi)發(fā)。科學(xué)概念轉(zhuǎn)變的教學(xué)策略伴隨著教學(xué)模式的開(kāi)發(fā)而得以廣泛地運(yùn)用，近些年，研究者們?cè)诮虒W(xué)策略研究飽和的情況下開(kāi)始將相應(yīng)的教學(xué)策略運(yùn)用于教學(xué)實(shí)踐中進(jìn)行實(shí)證研究。但是隨著單一教學(xué)策略在研究中遭遇瓶頸，研究者們逐漸發(fā)現(xiàn)僅僅試圖用單一教學(xué)策略來(lái)促使概念轉(zhuǎn)變幾乎沒(méi)有效果，于是研究者們開(kāi)始尋找新的錨點(diǎn)，“核心概念”便成為重要的焦點(diǎn)，人們認(rèn)為只有當(dāng)學(xué)生以核心概念為基礎(chǔ)看待世界和發(fā)展知識(shí)框架時(shí)，概念的轉(zhuǎn)變才會(huì)發(fā)生；另外，多種教學(xué)策略的有序組合也是研究者們逐漸嘗試的方向。在基于科學(xué)概念轉(zhuǎn)變的教學(xué)中選擇具體的教學(xué)策略時(shí)，可能需要考慮四個(gè)因素：學(xué)生的先驗(yàn)觀念和態(tài)度、預(yù)期學(xué)習(xí)結(jié)果的性質(zhì)、學(xué)習(xí)者的認(rèn)知水平或智力需求、可能的教學(xué)策略[15](p34-42)?？茖W(xué)概念轉(zhuǎn)變教學(xué)策略并非孤立存在的研究主體，它往往依存于具體的教學(xué)模式才能促使概念轉(zhuǎn)變的順利發(fā)生；某些教學(xué)模式的產(chǎn)生也并非是基于認(rèn)知條件的簡(jiǎn)單排列或教學(xué)條件發(fā)生的臆想，通常需要圍繞著某種教學(xué)策略而展開(kāi)，如基于論證的教學(xué)模式，其主要路徑必然少不了論證教學(xué)策略的頻繁使用?？傮w來(lái)看，對(duì)于科學(xué)概念轉(zhuǎn)變教學(xué)策略的研究，經(jīng)歷了從單一到多樣組合，從理論到實(shí)踐轉(zhuǎn)化的過(guò)程，認(rèn)知主義和建構(gòu)主義在并行不悖中互補(bǔ)共生，使概念轉(zhuǎn)變教學(xué)策略進(jìn)一步多元化，為綜合性、新穎性的概念轉(zhuǎn)變教學(xué)模式的產(chǎn)生提供了諸多依據(jù)和啟示。

（二）科學(xué)概念轉(zhuǎn)變教學(xué)策略的主要類(lèi)型

在概念轉(zhuǎn)變研究逐步走向教學(xué)實(shí)踐的過(guò)程中，衍生了越來(lái)越多的教學(xué)策略以及相關(guān)專(zhuān)家所給出的分類(lèi)方式。斯科特等人（Scott，et al）將這些教學(xué)策略分為兩類(lèi)：基于認(rèn)知沖突的教學(xué)策略和在學(xué)習(xí)者原有概念基礎(chǔ)上利用類(lèi)比和比喻進(jìn)行擴(kuò)展的教學(xué)策略。我國(guó)學(xué)者胡衛(wèi)平等人則將科學(xué)概念轉(zhuǎn)變教學(xué)策略分為探測(cè)認(rèn)知結(jié)構(gòu)、引發(fā)認(rèn)知沖突以及解決認(rèn)知沖突三類(lèi)教學(xué)策略[14](p97)。筆者綜合這兩種分類(lèi)方式認(rèn)為探測(cè)認(rèn)知結(jié)構(gòu)與基于認(rèn)知沖突的教學(xué)策略均屬于認(rèn)知主義學(xué)習(xí)觀的范疇，而在原有概念基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)展的教學(xué)策略中包含著建構(gòu)主義的觀點(diǎn)，據(jù)此筆者將概念轉(zhuǎn)變的教學(xué)策略分為基于認(rèn)知主義和基于建構(gòu)主義兩類(lèi)。

1.基于認(rèn)知主義的科學(xué)概念轉(zhuǎn)變教學(xué)策略。在認(rèn)知主義看來(lái)，任何學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)之初都不應(yīng)被視為空白名單，從空白開(kāi)始學(xué)習(xí)，學(xué)生頭腦中的前概念既可能成為學(xué)習(xí)的障礙，也可能促進(jìn)學(xué)習(xí)。教師在促進(jìn)學(xué)生概念轉(zhuǎn)變的教學(xué)活動(dòng)中，促使學(xué)生看待問(wèn)題的思路和視角的改變都是加速其認(rèn)知結(jié)構(gòu)重組的過(guò)程。概念的轉(zhuǎn)變是一種具體的學(xué)習(xí)過(guò)程，其中對(duì)于某一現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)重組會(huì)影響個(gè)體的本體論、認(rèn)識(shí)論和情感等維度。據(jù)此，筆者將基于認(rèn)知主義的概念轉(zhuǎn)變教學(xué)策略劃分為激發(fā)邏輯思辨的教學(xué)策略、激發(fā)主動(dòng)認(rèn)知的教學(xué)策略、激發(fā)動(dòng)覺(jué)體驗(yàn)的教學(xué)策略以及促進(jìn)概念順應(yīng)的教學(xué)策略。

激發(fā)邏輯思辨意指教師利用論證、演繹等策略激發(fā)學(xué)生的思考力，進(jìn)入某一種思維的軌道之中，在教師的引領(lǐng)下，形成邏輯的回路。論證是對(duì)一個(gè)選定的主題提出觀點(diǎn)，進(jìn)而提供支持觀點(diǎn)的論據(jù)證明觀點(diǎn)的過(guò)程。論證是科學(xué)家工作的一個(gè)主要組成部分，在構(gòu)建科學(xué)知識(shí)的話語(yǔ)中，科學(xué)家們通過(guò)頻繁的概念變化與自己爭(zhēng)論，通過(guò)出版、會(huì)議和非正式場(chǎng)合互相爭(zhēng)論，以便以最小的偏見(jiàn)構(gòu)建知識(shí)，在教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)論證也是促使人們像科學(xué)家一樣思考的方法之一。沃斯尼亞杜（Vosniadou）指出教師可以提供一定可理解的社會(huì)文化環(huán)境，鼓勵(lì)學(xué)生參與對(duì)話互動(dòng)，進(jìn)行全班討論，整體的課堂對(duì)話之所以是有效的，是因?yàn)樗环矫娲_保了學(xué)生了解需要深刻地修改他們的信仰，而不是進(jìn)行局部調(diào)整；另一方面，他們花費(fèi)了大量的時(shí)間，努力進(jìn)行有意識(shí)和深思熟慮的信念修正[16](p119-130)。這種方式放大了“認(rèn)知”動(dòng)機(jī)，增強(qiáng)了深層次理解和有意義學(xué)習(xí)。除了論證能夠激發(fā)學(xué)習(xí)者的邏輯思辨能力之外，演繹推理教學(xué)策略也能培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力。演繹推理是科學(xué)解釋和預(yù)測(cè)中使用的基本邏輯形式，它不僅是引發(fā)學(xué)生認(rèn)知沖突的一個(gè)重要因素，更是解決認(rèn)知沖突的一種思維策略。如李（Lee）、帕克（Park）基于科學(xué)信息演繹思維的方法教授牛頓運(yùn)動(dòng)定律，他們要求學(xué)生通過(guò)觀察物體上的力的變化來(lái)識(shí)別作用在給定物體上的力，通過(guò)比較實(shí)驗(yàn)組（64名11年級(jí)學(xué)生）和對(duì)照組（72 名11 年級(jí)學(xué)生）在應(yīng)用演繹解釋任務(wù)（Deductive Explanation Tasks，簡(jiǎn)稱(chēng)DETs）前后對(duì)學(xué)生概念理解的差異，證實(shí)了演繹推理有助于提高學(xué)生對(duì)概念的理解能力[17](p1391-1414)。演繹推理是一種心理的推理過(guò)程，在這種推理中，輸入的基本真理命題（前提）在邏輯上保證輸出命題（前提）的真實(shí)性結(jié)論，前提是推理過(guò)程中沒(méi)有出錯(cuò)。

在促進(jìn)學(xué)生概念轉(zhuǎn)變的教學(xué)中，簡(jiǎn)單地覆蓋更多材料并提供大量新想法而不激發(fā)學(xué)生的主動(dòng)認(rèn)知往往會(huì)適得其反，深刻的認(rèn)知參與將會(huì)導(dǎo)致更大傾向的概念轉(zhuǎn)變而非淺層次的認(rèn)知參與。所以在促進(jìn)科學(xué)概念轉(zhuǎn)變的過(guò)程中，激發(fā)學(xué)生的主動(dòng)認(rèn)知才是最為關(guān)鍵的，如假設(shè)策略的使用，通過(guò)假設(shè)，學(xué)生嘗試演繹和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，看結(jié)論是否與假設(shè)相符合，如果符合假設(shè)成立，反之不成立，假設(shè)策略的結(jié)果往往會(huì)讓學(xué)生產(chǎn)生認(rèn)知沖突，以此來(lái)激發(fā)學(xué)生的主動(dòng)認(rèn)知。在科學(xué)學(xué)科中，假設(shè)策略必然要與實(shí)驗(yàn)結(jié)合在一起才能發(fā)揮其作用，實(shí)驗(yàn)不僅能夠檢驗(yàn)假設(shè)，還能夠有助于發(fā)現(xiàn)事物運(yùn)行的規(guī)律，建立科學(xué)的理論。另外，實(shí)驗(yàn)不僅能發(fā)現(xiàn)事物運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，建立科學(xué)的理論，還能驗(yàn)證某些假說(shuō)，糾正人們心目中的一些錯(cuò)誤想法[18](p364-369)。德賴(lài)弗（Driver）開(kāi)發(fā)了預(yù)測(cè)—觀察—解釋?zhuān)≒OE）教學(xué)策略，這是假設(shè)策略的一種變式，即在教師展示概念沖突之前，學(xué)生對(duì)結(jié)果進(jìn)行預(yù)測(cè)，繼而學(xué)生解釋它是如何發(fā)生的，并意識(shí)到預(yù)測(cè)和解釋之間的差異，最后教師安排認(rèn)知沖突來(lái)幫助學(xué)生挑戰(zhàn)他們的先入之見(jiàn)。除了假設(shè)策略，探究策略和引導(dǎo)性問(wèn)題策略也都是激發(fā)學(xué)生主動(dòng)認(rèn)知參與的重要方式。許多科學(xué)教育改革文件都倡導(dǎo)基于探究的概念轉(zhuǎn)變教學(xué)，很多研究表明使用科學(xué)探究學(xué)習(xí)模型能夠提高學(xué)生的科學(xué)認(rèn)知能力。在探究活動(dòng)中，學(xué)生們對(duì)自己的先入之見(jiàn)和自己的知識(shí)提出質(zhì)疑，通過(guò)探究性實(shí)驗(yàn)，呈現(xiàn)日常生活中的新現(xiàn)象，引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)建構(gòu)自己的概念體系，推動(dòng)概念轉(zhuǎn)變。但是探究的程序需要教師進(jìn)行充分的設(shè)計(jì)，避免學(xué)生走向隨意試錯(cuò)和盲目探索的誤區(qū)；教師所提供的科學(xué)探究應(yīng)該是基于概念的建立，應(yīng)該是能夠引導(dǎo)學(xué)生自行檢驗(yàn)假設(shè)的。林恩·埃里克森（Lynn Erickson）和洛伊斯·蘭寧（Lois Lanning）提倡在概念教學(xué)中應(yīng)多設(shè)置引導(dǎo)性問(wèn)題，包括事實(shí)性問(wèn)題、概念性問(wèn)題和激發(fā)性問(wèn)題。在科學(xué)課程中，存在著很多事實(shí)和概念，由此構(gòu)成的科學(xué)的框架、合理恰當(dāng)?shù)膯?wèn)題組合能夠幫助學(xué)生進(jìn)行深度思考，自行構(gòu)建概念性理解。學(xué)生在教師所提供問(wèn)題的引導(dǎo)下，為質(zhì)疑和爭(zhēng)端尋求解決方案，發(fā)現(xiàn)規(guī)律和聯(lián)系，將具體案例與概念連接起來(lái)[19](p49)。最終，學(xué)生因?yàn)橹鲃?dòng)建構(gòu)學(xué)習(xí)內(nèi)容而獲得了更好的學(xué)習(xí)效果，能夠超越事實(shí)進(jìn)行深度理解，引導(dǎo)性問(wèn)題也能夠激發(fā)并擴(kuò)展學(xué)生的思考廣度，形成他們自己獨(dú)特的理解和認(rèn)識(shí)。

在科學(xué)教育中，廣泛存在著實(shí)踐性?xún)?nèi)容，教師利用教學(xué)資源，創(chuàng)造豐富的實(shí)踐體驗(yàn)，聯(lián)系生活實(shí)際讓學(xué)生感受真實(shí)與實(shí)際，將起到意想不到的學(xué)習(xí)效果，也必然會(huì)推動(dòng)學(xué)生科學(xué)概念的轉(zhuǎn)變。通過(guò)在物理教學(xué)中系統(tǒng)地使用熟悉的日常生活現(xiàn)象和動(dòng)覺(jué)經(jīng)驗(yàn)來(lái)影響學(xué)生的概念系統(tǒng)，可以有助于概念結(jié)構(gòu)的形成，與傳統(tǒng)教學(xué)相比，概念結(jié)構(gòu)在不同的語(yǔ)境中更穩(wěn)定，更符合形式物理[6](p56-72)。如利用角色扮演的動(dòng)覺(jué)實(shí)踐模型，學(xué)生扮演電路中的電子，使用阻力流來(lái)連接其他學(xué)生的推力，模擬電路中電壓的影響[20](p309-311)。利用演示與動(dòng)畫(huà)的教學(xué)策略作為干預(yù)研究學(xué)生對(duì)物理中“力”的概念的理解情況，“一本書(shū)放在桌子上”和“一個(gè)人推著墻”讓學(xué)生進(jìn)行身體活動(dòng)示范，“一架飛機(jī)以恒定速度移動(dòng)”則用掛在繩子上的環(huán)被彈簧天平拉動(dòng)來(lái)模擬，結(jié)果顯示，學(xué)生的理解能力有了顯著的提高，從而肯定了學(xué)生參與具體演示的積極作用[21](p1032-1042)。無(wú)論是身體參與的示范活動(dòng)還是動(dòng)手操作的實(shí)踐活動(dòng)，最終目的都是通過(guò)體驗(yàn)、討論、記錄自己的想法來(lái)形成自己的概念，以達(dá)到概念轉(zhuǎn)變的效果，教師在這個(gè)過(guò)程中同樣發(fā)揮著重要的作用[22](p1-16)：一是教師要能夠設(shè)計(jì)出既能使學(xué)生達(dá)到比動(dòng)覺(jué)活動(dòng)本身更高抽象層次的體驗(yàn)，又能將這些體驗(yàn)與正式的物理知識(shí)聯(lián)系起來(lái)的體驗(yàn)；二是教師要關(guān)注學(xué)生的解釋?zhuān)眠@些解釋的要點(diǎn)對(duì)他們的觀點(diǎn)進(jìn)行概括并映射到正式的物理語(yǔ)言中，為學(xué)生提供指導(dǎo)性問(wèn)題，驗(yàn)證他們的推理并及時(shí)向他們提供解釋。

在引入新概念之后，教師往往要對(duì)一些無(wú)法直接觀察到的概念或事物做出解釋?zhuān)?lèi)比策略、概念圖策略、知識(shí)考古策略等都可以幫助學(xué)生形成完整的認(rèn)識(shí)和理解，促進(jìn)學(xué)生對(duì)新概念的順應(yīng)。如果說(shuō)假設(shè)策略增加了思維的長(zhǎng)度，使學(xué)生跟隨教師的指引深入思考問(wèn)題，那么類(lèi)比策略則是增加了思維的廣度，讓學(xué)生擴(kuò)展了對(duì)概念的想象范疇，增強(qiáng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，并使之處于相對(duì)舒適和安全的水平之中[23](p601-614)。類(lèi)比教學(xué)過(guò)程由四個(gè)部分組成：a.使用目標(biāo)問(wèn)題明確學(xué)生對(duì)所考慮主題的誤解；b.教師提出一個(gè)類(lèi)似的錨定案例；c.教師要求學(xué)生在錨定與目標(biāo)案例之間試圖建立類(lèi)比關(guān)系；d.如果學(xué)生不接受這個(gè)類(lèi)比，那么老師會(huì)試圖找一個(gè)橋接類(lèi)比或一系列橋接類(lèi)比[24](p554-565)。類(lèi)比是科學(xué)教學(xué)的一個(gè)特別強(qiáng)大的工具，因?yàn)樗试S比較和映射不同的知識(shí)領(lǐng)域：來(lái)源（學(xué)習(xí)者熟悉的領(lǐng)域）和目標(biāo)（要教授的領(lǐng)域和為學(xué)習(xí)者所理解），從來(lái)源到目標(biāo)的信息傳輸在他們之間創(chuàng)建了一個(gè)結(jié)構(gòu)連接，從而支持新知識(shí)的構(gòu)建[25](p37-51)。類(lèi)比手法在啟動(dòng)概念轉(zhuǎn)變過(guò)程中有工具性的作用，類(lèi)比過(guò)程不僅應(yīng)突出學(xué)生先驗(yàn)知識(shí)與專(zhuān)家模型之間不同的個(gè)別命題和特征，還應(yīng)突出系統(tǒng)層面這些特征之間的相互關(guān)系[26](p47-61)。教師在應(yīng)用類(lèi)比策略時(shí)還應(yīng)該注意語(yǔ)義上的相似性，類(lèi)比對(duì)象在結(jié)構(gòu)上的對(duì)應(yīng)性以及它們?cè)谶\(yùn)用上的關(guān)聯(lián)性。概念圖是一種用節(jié)點(diǎn)、連線代表概念與概念之間關(guān)系的表示方法，概念圖既能用來(lái)指示學(xué)習(xí)目標(biāo)層級(jí)，還能夠反映出學(xué)習(xí)者頭腦中已有的概念結(jié)構(gòu)，從而反映出學(xué)習(xí)者的前概念以及對(duì)新概念的理解，并可以作為評(píng)價(jià)學(xué)生概念轉(zhuǎn)變與發(fā)展的依據(jù)。對(duì)知識(shí)進(jìn)行尋根問(wèn)底，把握其來(lái)龍去脈，也是概念形成的必由之路。教師通過(guò)講故事的過(guò)程，也就是對(duì)知識(shí)進(jìn)行考古的教學(xué)策略，將教學(xué)的著眼點(diǎn)從關(guān)注后端（知識(shí)結(jié)論）變?yōu)殛P(guān)注前端（知識(shí)結(jié)論的生成過(guò)程），用歷史敘事來(lái)解構(gòu)抽象的概念和理論。教師通過(guò)講述故事發(fā)生的時(shí)間、人物、過(guò)程和結(jié)果讓知識(shí)變得生動(dòng)起來(lái)，學(xué)生有機(jī)會(huì)認(rèn)識(shí)到科學(xué)概念和結(jié)構(gòu)是如何被改變的，以及它們改變的理由，這不僅能讓知識(shí)富有生命力，促進(jìn)學(xué)生的理解能力，還能夠啟示學(xué)生將科學(xué)發(fā)現(xiàn)史中的方法延伸到自己的科學(xué)研究之中，便于遷移應(yīng)用。

2.基于建構(gòu)主義的科學(xué)概念轉(zhuǎn)變教學(xué)策略。建構(gòu)主義學(xué)習(xí)觀認(rèn)為學(xué)習(xí)應(yīng)該是一個(gè)交流和合作的互動(dòng)過(guò)程，每個(gè)學(xué)習(xí)者的發(fā)展水平和經(jīng)驗(yàn)背景不同，對(duì)于相同的內(nèi)容會(huì)形成不同的理解。很多建構(gòu)主義學(xué)者也同樣認(rèn)為建構(gòu)主義的學(xué)習(xí)環(huán)境在幫助學(xué)習(xí)者構(gòu)建意義的過(guò)程中起著重要作用，他們認(rèn)為應(yīng)該提供復(fù)雜的學(xué)習(xí)環(huán)境和真實(shí)的任務(wù)[27](p204-206)。為此我們將基于建構(gòu)主義的概念轉(zhuǎn)變教學(xué)策略劃分為側(cè)重合作學(xué)習(xí)的教學(xué)策略和加強(qiáng)環(huán)境建構(gòu)的教學(xué)策略?xún)蓚€(gè)方面。

社會(huì)建構(gòu)主義認(rèn)為，知識(shí)具備社會(huì)性，通過(guò)社會(huì)性的合作學(xué)習(xí)，可以加快對(duì)知識(shí)的有意義建構(gòu)。合作學(xué)習(xí)是一種系統(tǒng)化、結(jié)構(gòu)化的教學(xué)策略，并非單一使用的教學(xué)策略，其他教學(xué)策略如異質(zhì)分組、小組討論、小組互動(dòng)圍繞著合作學(xué)習(xí)的應(yīng)用，能夠提供給學(xué)生語(yǔ)言互動(dòng)、表達(dá)觀點(diǎn)的機(jī)會(huì)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)。在過(guò)去30 年中，人們對(duì)合作學(xué)習(xí)的研究興趣迅速增長(zhǎng)，眾多研究已經(jīng)表明合作學(xué)習(xí)能夠促進(jìn)科學(xué)概念的發(fā)展以及問(wèn)題的解決。如奧克桑（Oksan）、塞夫吉（Sevgi）等人研究了四年級(jí)學(xué)生利用合作學(xué)習(xí)對(duì)地球和天空概念進(jìn)行理解的影響[28](p84-96)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)通過(guò)合作學(xué)習(xí)使用概念轉(zhuǎn)變導(dǎo)向教學(xué)的學(xué)生比接受傳統(tǒng)科學(xué)教學(xué)的學(xué)生獲得了更好的概念理解。羅塞特(Roseth)、約翰遜(Johnson)等人在對(duì)148 項(xiàng)獨(dú)立研究的綜合分析中，比較了合作、競(jìng)爭(zhēng)和個(gè)人目標(biāo)結(jié)構(gòu)的相對(duì)有效性，發(fā)現(xiàn)更高的成就和更積極的同伴關(guān)系與合作學(xué)習(xí)顯著相關(guān)[29](p223-246)。也就是說(shuō)學(xué)生通過(guò)合作學(xué)習(xí)，能夠促進(jìn)學(xué)習(xí)的動(dòng)機(jī)與成就，在概念轉(zhuǎn)變的教學(xué)中，將會(huì)更積極性地去學(xué)習(xí)和應(yīng)用新的概念。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)學(xué)生以3—4 人為一組時(shí)要比以5—7人為一組的學(xué)習(xí)效果更好，成績(jī)也更高。研究合作學(xué)習(xí)的兩位重要的研究者約翰遜（D.W.Johnson，R.T.Johnson）提出了合作學(xué)習(xí)的五個(gè)要素：積極相互依賴(lài)、促進(jìn)性的相互作用、個(gè)體和小組責(zé)任、人際和小組技能、小組過(guò)程。在概念轉(zhuǎn)變的課堂上，教師通過(guò)為學(xué)生提供情境或任務(wù)以供學(xué)生合作學(xué)習(xí)，學(xué)生在相互促進(jìn)的團(tuán)體中會(huì)變得更加積極。由于每個(gè)人對(duì)概念的理解不同，所以更容易引發(fā)認(rèn)知沖突；在對(duì)新概念的理解中，彼此間的多維理解也能起到相互促進(jìn)和補(bǔ)充的作用，在此過(guò)程中不僅促進(jìn)了概念轉(zhuǎn)變，更促使同伴之間的互助與溝通交流能力增強(qiáng)。

科學(xué)概念轉(zhuǎn)變理論需要提供描述認(rèn)知過(guò)程中的內(nèi)在表征和過(guò)程活動(dòng)，概念通常嵌入在豐富的情境中，往往攜帶著社會(huì)和文化的意義，所以概念的轉(zhuǎn)變不能僅依賴(lài)于課堂單調(diào)的環(huán)境，應(yīng)該加強(qiáng)環(huán)境建構(gòu)，促進(jìn)概念與環(huán)境的意義聯(lián)結(jié)，從而使概念轉(zhuǎn)變的理解過(guò)程更加完整和平衡。研究表明，動(dòng)畫(huà)、視頻的內(nèi)在激勵(lì)屬性能夠促進(jìn)學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)的積極態(tài)度。隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的快速發(fā)展，學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)環(huán)境也在不斷地發(fā)生著變化，但無(wú)論是計(jì)算機(jī)輔助應(yīng)用設(shè)備的加入，還是多樣化實(shí)驗(yàn)設(shè)備的融入，抑或是教師對(duì)教學(xué)設(shè)計(jì)的大幅度改良，都是在為學(xué)習(xí)者創(chuàng)造一個(gè)更加舒適自在、情境逼真、便于實(shí)踐體驗(yàn)的學(xué)習(xí)環(huán)境。網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)過(guò)程中，在提高學(xué)生的分析、綜合和評(píng)估技能方面具有優(yōu)勢(shì)，計(jì)算機(jī)輔助概念轉(zhuǎn)換文本或網(wǎng)絡(luò)輔助概念轉(zhuǎn)換文本（圖片、視頻、動(dòng)畫(huà)和模擬）可以有效地消除錯(cuò)誤概念。視頻技術(shù)為學(xué)生提供了豐富多樣的教學(xué)情境，創(chuàng)造了靈活的信息表達(dá)和連接方式，學(xué)生在接觸視頻格式的信息后易產(chǎn)生更精確和準(zhǔn)確的記憶，同時(shí)視頻信息資源還為學(xué)生提供了可參與討論和辯論的契機(jī)。大量的事實(shí)表明，這些復(fù)雜的教學(xué)干預(yù)措施改變了課堂的學(xué)習(xí)環(huán)境，使抽象的內(nèi)容可視化，進(jìn)一步促進(jìn)了概念的理解。希臘學(xué)者利用計(jì)算機(jī)模擬速度和加速度的實(shí)例，促進(jìn)了學(xué)生對(duì)這兩個(gè)核心概念的認(rèn)知進(jìn)展。凱特·賴(lài)特（Kate Wright）利用交互式視頻（Interactive Video Vignettes，Ivvs）的方式建構(gòu)了學(xué)生主動(dòng)參與學(xué)習(xí)的模式，促進(jìn)學(xué)生生物概念轉(zhuǎn)變。巴爾克西爾大學(xué)（Kessel University）的庫(kù)蘇澤爾（Kü?ük?zer）研究了利用三維（3D）計(jì)算機(jī)建模支持預(yù)測(cè)—觀察—解釋?zhuān)≒OE）策略對(duì)月球概念的理解的長(zhǎng)期有效性，結(jié)果表明，大多數(shù)參與者在接受指導(dǎo)后表示“教學(xué)干預(yù)在促進(jìn)概念轉(zhuǎn)變方面非常有效”，而且大多數(shù)參與者保持了他們的科學(xué)概念理解[30](p482-494)。這表明有效而強(qiáng)大的學(xué)習(xí)環(huán)境確實(shí)能夠促進(jìn)學(xué)習(xí)者對(duì)于概念理解的持久性。學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)環(huán)境的改變意味著教師的教學(xué)程序和方式方法也要發(fā)生相應(yīng)的改變，如果課堂轉(zhuǎn)移到實(shí)驗(yàn)室，那么以實(shí)驗(yàn)為核心的教學(xué)就要轉(zhuǎn)換以教師為中心的角色定位，學(xué)生的表達(dá)、參與應(yīng)該成為課堂的主要活動(dòng)，這時(shí)便需要教師設(shè)計(jì)一系列的程序來(lái)達(dá)成概念轉(zhuǎn)變的最終目的。

三、對(duì)我國(guó)科學(xué)教育的啟示

國(guó)外對(duì)于科學(xué)概念轉(zhuǎn)變教學(xué)策略的研究是一個(gè)不斷深化、螺旋上升的過(guò)程，科學(xué)概念轉(zhuǎn)變教學(xué)實(shí)證研究正在走向教育的各個(gè)學(xué)科、學(xué)段以及不同類(lèi)型的學(xué)生。然而我國(guó)在此方面的研究還停留在淺表層面，對(duì)前概念的來(lái)源及原因的探查仍未深入到認(rèn)識(shí)論本質(zhì)上，對(duì)科學(xué)概念轉(zhuǎn)變?cè)谇楦?、社?huì)等本體論層面的因素考查仍未徹底、全面，在方法論上仍缺乏量化與質(zhì)化研究相結(jié)合的實(shí)證研究，對(duì)于國(guó)外研究工具的借鑒顯得水土不服。因此，筆者通過(guò)回溯國(guó)外科學(xué)概念轉(zhuǎn)變教學(xué)模式、教學(xué)策略的相關(guān)研究成果，結(jié)合我國(guó)目前概念轉(zhuǎn)變教學(xué)的局限，擬為我國(guó)的科學(xué)教育提出幾點(diǎn)想法。

（一）多維視角開(kāi)發(fā)教學(xué)模式

概念轉(zhuǎn)變來(lái)源于認(rèn)知視角的研究，隨后逐步發(fā)展的本體論、社會(huì)情感等多維解釋框架為概念轉(zhuǎn)變帶來(lái)了新的方向。一方面是概念轉(zhuǎn)變類(lèi)型的提出，進(jìn)一步充實(shí)、更新了原有認(rèn)知框架的解釋?zhuān)R（Chi）提出概念轉(zhuǎn)變的三種類(lèi)型即信念修訂、心理模型轉(zhuǎn)型與分類(lèi)轉(zhuǎn)變；另一方面是概念轉(zhuǎn)變影響因素的提出，如目的、動(dòng)機(jī)、期望、需求等情感因素，錯(cuò)誤概念是對(duì)概念本體論進(jìn)行了錯(cuò)誤的分類(lèi)等。在開(kāi)發(fā)科學(xué)概念轉(zhuǎn)變教學(xué)模式時(shí)，我們不僅應(yīng)該考慮概念轉(zhuǎn)變的認(rèn)知框架，更要考慮學(xué)生的情感因素對(duì)概念轉(zhuǎn)變的影響。譬如在探查學(xué)生前概念的過(guò)程中，獲取學(xué)生的期望、需求則更能夠掌握學(xué)生的情感基準(zhǔn)，更有利于教師制定學(xué)習(xí)目標(biāo)和教學(xué)計(jì)劃；在利用相應(yīng)教學(xué)策略促進(jìn)學(xué)生概念轉(zhuǎn)變的過(guò)程中，如能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，促使學(xué)生自主認(rèn)知，將起到意想不到的效果。另外，及時(shí)確定在概念轉(zhuǎn)變的過(guò)程中，學(xué)生對(duì)錯(cuò)誤概念的誤解類(lèi)型也極為重要，如學(xué)生對(duì)錯(cuò)誤概念的誤解源于對(duì)概念分類(lèi)不清，那么及時(shí)地通過(guò)概念本體論對(duì)其解析，再用其他教學(xué)策略增強(qiáng)效果，便能真正達(dá)到概念轉(zhuǎn)變的根本目的。開(kāi)發(fā)科學(xué)概念轉(zhuǎn)變的教學(xué)模式，應(yīng)拆解、重組、因地制宜、因材施教地制定教學(xué)流程和規(guī)范，以多維視角找準(zhǔn)概念轉(zhuǎn)變的錨點(diǎn)，才能真正達(dá)到概念轉(zhuǎn)變的教學(xué)目的。

（二）合理利用多種教學(xué)策略

沒(méi)有任何教育方法在所有情況下都能產(chǎn)生最好的效果，也沒(méi)有任何教學(xué)模式都能保證學(xué)生成功轉(zhuǎn)變概念。所以在基于概念轉(zhuǎn)變的教學(xué)活動(dòng)中，我們應(yīng)該對(duì)多種教學(xué)策略進(jìn)行編排，促使學(xué)生概念發(fā)生漸進(jìn)的變化。也就是說(shuō)，如果我們想在教育中更好地促進(jìn)學(xué)生概念轉(zhuǎn)變和理解，我們不應(yīng)依賴(lài)于某種固定的教學(xué)模式，而應(yīng)該在此基礎(chǔ)之上設(shè)計(jì)更好的教學(xué)策略組合，開(kāi)發(fā)與某一概念轉(zhuǎn)變教學(xué)模式更契合的教學(xué)策略。如奧斯曼（Osman）、伊斯梅特（Ismet）對(duì)土耳其迪亞巴克爾（Ziya G?kalp）高中的52名十年級(jí)的學(xué)生在DNA、染色體方面的學(xué)習(xí)效果進(jìn)行研究[31](p51-68)，研究中的教師利用多種教學(xué)策略組合的概念轉(zhuǎn)變教學(xué)模式，其中的教學(xué)策略包括利用概念轉(zhuǎn)換文本、類(lèi)比教學(xué)以及動(dòng)畫(huà)視頻策略，結(jié)果表明參與這個(gè)教學(xué)實(shí)驗(yàn)的學(xué)生遺傳學(xué)概念方面的成績(jī)明顯高于對(duì)照組。利用多種教學(xué)策略可以通過(guò)多種感官刺激學(xué)習(xí)者，使其多方位體驗(yàn)，調(diào)動(dòng)其學(xué)習(xí)的興趣和動(dòng)力，促使大腦活動(dòng)迅速和深刻，引發(fā)深度認(rèn)知。但是，還應(yīng)規(guī)避過(guò)多教學(xué)策略雜糅使用所造成的學(xué)生認(rèn)知負(fù)荷，課堂教學(xué)雖琳瑯滿目，卻華而不實(shí)，未達(dá)實(shí)效的問(wèn)題。

（三）為學(xué)生表達(dá)想法創(chuàng)設(shè)機(jī)會(huì)

概念轉(zhuǎn)變中最關(guān)鍵的一環(huán)并非是新概念的完全替代，而是對(duì)學(xué)生頭腦中概念的探析，在我國(guó)的教育教學(xué)中卻往往忽略了這個(gè)步驟。教師們普遍認(rèn)為課堂教學(xué)時(shí)間有限、學(xué)生數(shù)量眾多，難以做到真正考查學(xué)生自身對(duì)概念的理解；在概念轉(zhuǎn)變的教學(xué)過(guò)程中，倘若給予學(xué)生機(jī)會(huì)一一表達(dá)想法，解釋對(duì)概念的理解，同樣也是需要充裕的時(shí)間，并且并不能夠保證其他學(xué)生的參與度。誠(chéng)然這些因素限制了學(xué)生想法的表達(dá)，也使得教師無(wú)法在概念轉(zhuǎn)變的課堂上全面地了解學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，無(wú)法在設(shè)置認(rèn)知沖突時(shí)做到有的放矢，無(wú)法高效地轉(zhuǎn)變學(xué)生的前概念，但完成對(duì)學(xué)生前概念的探查以及課堂上對(duì)概念的理解未必都局限于課堂之中，教師可以設(shè)置表現(xiàn)性任務(wù)作業(yè)，如課前要求學(xué)生完成概念的二段式測(cè)驗(yàn)、制作概念圖等，以了解學(xué)生的前概念；課后要求學(xué)生完成與所學(xué)概念相關(guān)的制作、模型設(shè)計(jì)、小論文等作業(yè)，以更詳細(xì)地了解學(xué)生對(duì)概念的理解、思想指向。隨著計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)的大范圍應(yīng)用，未來(lái)基于大數(shù)據(jù)、人工智能的方式來(lái)探查、記錄、分析學(xué)生的學(xué)習(xí)前概念也未嘗不可。另外，教師嘗試?yán)孟鄳?yīng)教學(xué)模式或策略完成概念轉(zhuǎn)變教學(xué)之后，往往就會(huì)認(rèn)為學(xué)生真的已經(jīng)完成了概念轉(zhuǎn)變，這是因?yàn)樵诳茖W(xué)概念轉(zhuǎn)變教學(xué)中還缺少為學(xué)生表達(dá)想法創(chuàng)造機(jī)會(huì)的步驟。在課堂之上或者課后作業(yè)布置中，為學(xué)生提供更多表達(dá)想法的機(jī)會(huì)，便能夠及時(shí)探知學(xué)生的認(rèn)知概念是否與科學(xué)概念相符，學(xué)生是否真的發(fā)生了概念的真正轉(zhuǎn)變，這不僅是對(duì)教學(xué)效果的檢驗(yàn)，更是對(duì)教學(xué)過(guò)程的有效反饋。

（四）概念轉(zhuǎn)變教學(xué)需加強(qiáng)遷移

學(xué)生的前概念是其長(zhǎng)期生活經(jīng)驗(yàn)或直覺(jué)而生成的產(chǎn)物，其中的錯(cuò)誤概念往往根深蒂固難以轉(zhuǎn)變。概念轉(zhuǎn)變不是一時(shí)半會(huì)的事情，所以在概念轉(zhuǎn)變的教學(xué)過(guò)程中新的概念可能不是一次教學(xué)就能建立起來(lái)的，而是需要通過(guò)一系列的教學(xué)活動(dòng)才能夠幫助學(xué)生鞏固某一概念。當(dāng)學(xué)生的概念得以初步轉(zhuǎn)變時(shí)，它未必是穩(wěn)固的，還可能會(huì)受到學(xué)習(xí)者自身頑固的前概念和短時(shí)認(rèn)知沖擊的影響，因此，概念轉(zhuǎn)變的教學(xué)過(guò)程必然要重復(fù)某些教學(xué)程序或策略，以相似的情境刺激學(xué)生的大腦皮層，加強(qiáng)遷移應(yīng)用，以引起記憶的復(fù)蘇和鏈接。即便同時(shí)使用多種概念轉(zhuǎn)變教學(xué)策略，也有可能只是讓學(xué)生暫時(shí)用新概念替代了前概念，并非永久的置換。如德國(guó)的梅西格（Messig）、庫(kù)斯（Gro?）對(duì)高中植物營(yíng)養(yǎng)的概念進(jìn)行了實(shí)證研究，在獲悉了學(xué)生的前概念之后，使其暴露于范·赫爾蒙特（van Helmont）實(shí)驗(yàn)中，以制造認(rèn)知沖突，并采用定性?xún)?nèi)容分析法確定概念變化的跡象[32](p132-142)。結(jié)果表明，教材中范·赫爾蒙特的實(shí)驗(yàn)并沒(méi)有引發(fā)概念上的改變，而是加強(qiáng)了學(xué)生的前概念。這樣看來(lái)，概念轉(zhuǎn)變的認(rèn)知沖突范例也未必會(huì)成為學(xué)生概念轉(zhuǎn)變的動(dòng)力，這樣便亟須促進(jìn)概念順應(yīng)的教學(xué)策略，并提供給學(xué)生更多的機(jī)會(huì)利用新概念進(jìn)行遷移應(yīng)用。學(xué)生只有在新情境中不斷地運(yùn)用新概念解決問(wèn)題，強(qiáng)化新概念在原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)中的地位，促進(jìn)與現(xiàn)實(shí)的意義聯(lián)結(jié)，才能促使概念的真正轉(zhuǎn)變。

四、結(jié)語(yǔ)

對(duì)于當(dāng)前的教學(xué)而言，我們所面臨的很多內(nèi)容都是需要對(duì)學(xué)生進(jìn)行概念轉(zhuǎn)變教學(xué)的。在概念轉(zhuǎn)變研究推動(dòng)國(guó)外教育進(jìn)步的同時(shí)，我們更應(yīng)該積極加入概念轉(zhuǎn)變教學(xué)實(shí)踐，無(wú)論是為學(xué)生提供更多表達(dá)想法的機(jī)會(huì)還是加強(qiáng)對(duì)新概念的遷移應(yīng)用，都是對(duì)概念轉(zhuǎn)變的探索和嘗試，以多維視角開(kāi)發(fā)教學(xué)模式、嵌套使用多種教學(xué)策略便是對(duì)概念轉(zhuǎn)變教學(xué)研究進(jìn)階的需求，更是未來(lái)我們應(yīng)該面對(duì)和挑戰(zhàn)的方向。