引言
近二十多年來(lái),研究者們對于兒童在科學(xué)學(xué)習中的概念化理解開(kāi)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)注的共同主題是認識兒童關(guān)于自然現象的原有概念的重要性。研究者把科學(xué)學(xué)習看作兒童關(guān)于自然現象的原有概念的發(fā)展或轉變，而不是新信息的點(diǎn)滴累積過(guò)程。已經(jīng)提出了建立在這個(gè)觀(guān)點(diǎn)之上的各種學(xué)習模型，其中有些來(lái)源于認識論文獻(Posner, Strike, Hewsonand Gertzog, 1982), 有些則來(lái)自認知心理學(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。承認兒童相異概念的教學(xué)方法也得到了研究、發(fā)展和檢驗。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，報告了研究結果。
本文是關(guān)于建立在“學(xué)習就是概念轉變”這一觀(guān)點(diǎn)之上的教學(xué)策略的文獻綜述。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的不同假設。
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)習的學(xué)習任務(wù)。這就為科學(xué)教育工作者和教師提出了一個(gè)中心問(wèn)題：教師選擇學(xué)習任務(wù)和教學(xué)策略的依據是什么？進(jìn)一步說(shuō)，關(guān)于兒童的概念和概念轉變的研究成果對于這個(gè)實(shí)際問(wèn)題可以提供哪些指導和幫助呢？
我們認為，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(yíng)造一個(gè)能夠支持概念轉變學(xué)習的學(xué)習環(huán)境。例如，為學(xué)生提供一個(gè)能夠互相討論，思考不同觀(guān)點(diǎn)的機會(huì )。第二是選擇教學(xué)策略，我們把教學(xué)策略看作指導特定主題教學(xué)順序的整體方案。第三，必須考慮選擇具體的學(xué)習任務(wù)。學(xué)習任務(wù)要適應所選擇的教學(xué)策略，并且必須考慮具體科學(xué)內容的需要。
要確定適當的教學(xué)策略，應當考慮以下四個(gè)因素：
1． 學(xué)生原有的觀(guān)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中已有大量報道，現在需要考慮的是怎樣利用這些結果進(jìn)行教學(xué)。
2． 預期的學(xué)習結果的性質(zhì)：學(xué)習結果和用科學(xué)術(shù)語(yǔ)對這些結果的邏輯分析是制訂教學(xué)計劃的主要框架。
3．分析在發(fā)展和轉變觀(guān)念的過(guò)程中對學(xué)生智力的要求：這種分析集中于學(xué)習者從現有概念向預期結果轉變的過(guò)程中需要經(jīng)歷的智力途徑的性質(zhì)。
４．考慮可能用來(lái)幫助學(xué)生從現有概念向科學(xué)概念轉化的各種教學(xué)策略。
本文在綜述關(guān)于概念轉變的教學(xué)策略的文獻過(guò)程中，將突出上述四個(gè)要素。首先總結文獻中報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(wèn)題。最后討論為概念轉變而教所存在的實(shí)際問(wèn)題。
促進(jìn)概念轉變的策略綜述
我們將促進(jìn)概念轉變的教學(xué)策略分為兩大類(lèi)。第一類(lèi)是建立在認知沖突和解決沖突基礎上的教學(xué)策略。第二類(lèi)以學(xué)習者原有的觀(guān)念為基礎，利用比喻和類(lèi)比的方法將其擴展到新的領(lǐng)域。這兩類(lèi)策略在促進(jìn)學(xué)習者的概念轉變過(guò)程中所強調的側重點(diǎn)不同。強調認知沖突及其解決的策略可以看作來(lái)自皮亞杰的觀(guān)點(diǎn)，認為學(xué)習的核心是學(xué)習者積極參與對知識的重組。以學(xué)生的認知結構為基礎進(jìn)行擴展的教學(xué)策略，重點(diǎn)不在于學(xué)習者的主動(dòng)調適，而是側重于教師的適當干預，為新的思維方式提供“支架”。
以認知沖突和解決沖突為基礎的教學(xué)策略。
許多促進(jìn)概念轉變的教學(xué)過(guò)程是建立在認知沖突基礎上的。這些過(guò)程包括創(chuàng )設一定的情境，使學(xué)生對一些現象所持的觀(guān)念明朗化，然后直接對其進(jìn)行挑戰，從而引起認知沖突。解決沖突的嘗試為隨后的學(xué)習提供了前提。下面總結了建立在認知沖突基礎上的不同的教學(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理論為基礎的教學(xué)策略。這種策略包括四個(gè)主要因素：
1．首先通過(guò)學(xué)生對暴露事件的反應來(lái)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(guò)讓學(xué)生嘗試解釋一個(gè)矛盾事件，引起概念沖突。
4．鼓勵和引導認知的調整，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(guò)程作為氣體結構（包括粒子間真空的概念和粒子運動(dòng)的概念）教學(xué)的基礎，對11歲至13歲的學(xué)生進(jìn)行了教學(xué)實(shí)驗。在對這種教學(xué)方法進(jìn)行評價(jià)時(shí)，作者認為它對“激發(fā)認知挑戰和學(xué)習的動(dòng)機是很成功的”，但承認“不能使所有的學(xué)生達到預期的概念轉變的效果?！痹诮Y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)重要概念的轉變不能通過(guò)革命的方式發(fā)生，而在本質(zhì)上是一個(gè)漸進(jìn)過(guò)程?！?br> b) 不同認知間的沖突
斯太威和伯克威茨（Stavy，Berkovitz，1980）研究了兩種通過(guò)引起沖突進(jìn)行的教學(xué)活動(dòng)，并對它們進(jìn)行了區別。一種是學(xué)生對某一物理現象的認知結構和真實(shí)的物理現象之間的矛盾；另一種是對同一物理事實(shí)的兩種不同的認知結構之間的沖突。
他們利用第二類(lèi)沖突設計了一種教學(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方式之間的矛盾沖突：定性的直覺(jué)的描述和定量的描述。對于一定年齡的兒童來(lái)說(shuō)，對溫度某方面的定性認識是正確的，沖突策略利用了這些正確認識，鼓勵他們應用這些知識去解決一些定量的問(wèn)題，從而引起矛盾。例如，大部分9到10歲的兒童認為溫水加溫水還是溫水，然而他們也認為30攝氏度的水加30攝氏度的水，就會(huì )得到60攝氏度的水。
這種教學(xué)策略利用作業(yè)紙和精心設計的實(shí)驗使學(xué)生意識到他們認識上存在著(zhù)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)行單獨練習和小組練習。關(guān)于實(shí)驗結果作者寫(xiě)道，研究表明，無(wú)論是在單獨還是班級的訓練情境中，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(guān)點(diǎn)之間的差異（如學(xué)生之間的、教師的、科學(xué)書(shū)籍上的觀(guān)點(diǎn)）?？扑垢袢搴蛫W斯本提出了“產(chǎn)生式學(xué)習的教學(xué)模式”，它由四個(gè)階段組成：
1．預備階段：教師需要理解科學(xué)家的觀(guān)點(diǎn)、學(xué)生的觀(guān)點(diǎn)和自己的觀(guān)點(diǎn)。
2．集中階段：給學(xué)生創(chuàng )造機會(huì )探索與概念有關(guān)的情境，最好是真實(shí)的日常生活情境，鼓勵學(xué)生闡明自己的觀(guān)點(diǎn)。
3．挑戰階段：學(xué)習者互相之間對現有的觀(guān)點(diǎn)進(jìn)行爭論，辯護或質(zhì)疑。必要時(shí)，教師可介紹科學(xué)的觀(guān)點(diǎn)。
4．應用階段：給學(xué)生提供各種情境來(lái)應用新觀(guān)念。
作者強調，科學(xué)觀(guān)念只有通過(guò)實(shí)驗、演示或類(lèi)比的方法，使學(xué)生認為它是明智的和合理的，才能積極地接受它。他們還強調了預備階段的重要性。
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(guò)多次實(shí)驗。作者報告說(shuō)，這種模式成功地幫助學(xué)生改變了對電流的認識。在此之前，學(xué)生認為電用光了，現在則認識到在電路中電流處處相同。
在研究中，他們注意到了新觀(guān)點(diǎn)在時(shí)間和不同情境中的穩定性問(wèn)題，指出＂那些與學(xué)生的直覺(jué)知識相反的，而又沒(méi)有被其他學(xué)習情境所強化的概念，在學(xué)過(guò)一段時(shí)間之后，需要進(jìn)行更多的應用練習．”
查樸尼等（Champagne, Gunstone and Klopfer，1985）提出了一種以對話(huà)為基礎的教學(xué)策略，他們稱(chēng)之為＂對抗偏見(jiàn)＂，專(zhuān)門(mén)用來(lái)改變學(xué)生在特定的領(lǐng)域內的原有認識．（例如，物體的運動(dòng)），它包括以下幾個(gè)步驟：
?。保紫仁箤W(xué)生明確他們用于解釋或預測一個(gè)常見(jiàn)的物理現象的觀(guān)念（例如，關(guān)于向外排氣的氣球的運動(dòng)）。
?。玻總€(gè)學(xué)生對自己的預測或觀(guān)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(guān)點(diǎn)是正確的。經(jīng)過(guò)討論和爭論，使每個(gè)學(xué)生都能明確自己對于有關(guān)情境中的運動(dòng)的看法?！ ?br> ４．教師演示物理現象（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。
據報道，研究者將這種策略運用在中學(xué)生和實(shí)習教師中。作者指出，在教學(xué)過(guò)程中，討論、考慮他人的觀(guān)點(diǎn)，將所研究的情境與其他的真實(shí)物理現象相聯(lián)系，對于促進(jìn)概念的轉變非常重要。他們同時(shí)指出，必須激勵學(xué)生增強自主學(xué)習的動(dòng)機。經(jīng)過(guò)這種教學(xué)課堂討論的質(zhì)量有所提高．
除了在教學(xué)開(kāi)始時(shí)，通過(guò)引起與學(xué)生的前概念的沖突以促進(jìn)概念轉變之外，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(lái)自科學(xué)哲學(xué)、科學(xué)史和皮亞杰的平衡理論的觀(guān)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(wú)法解釋的證據時(shí)被拋棄?！ ?br>２．建構一個(gè)更好的理論并不需要直接挑戰個(gè)人自發(fā)產(chǎn)生的相關(guān)知識?！ ?br> ３．盡管認知的改變包含策略和元認知的知識，但不必將它們建構在一起．
這一教學(xué)方法包含六個(gè)步驟：
?。保_定學(xué)生認為與問(wèn)題情境相關(guān)的觀(guān)點(diǎn)．
?。玻懻摬热萦涗浵聛?lái)，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(wèn)題，而且要求他們參與知識的建構和隨后的學(xué)習，與他們自己提出觀(guān)點(diǎn)進(jìn)行對比。
?。矗趯W(xué)生已有的知識基礎上提出新的理論．
?。担髮W(xué)生用新的理論解決問(wèn)題，從而證明這個(gè)理論已經(jīng)被個(gè)體建構。要求學(xué)生把這個(gè)過(guò)程記錄下來(lái)，作為第二次筆記．
?。叮總€(gè)學(xué)生對步驟２和５的記錄結果進(jìn)行比較，檢查這些觀(guān)點(diǎn)的性質(zhì)．起初的檢測直接針對在測試中的刺激問(wèn)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)生參與獲取元認知的知識過(guò)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(guò)程．
以發(fā)展學(xué)生與科學(xué)觀(guān)點(diǎn)相一致的認識為基礎的教學(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(lèi)教學(xué)策略是建立在學(xué)生現有觀(guān)念基礎之上的。隨后的教學(xué)使學(xué)生的現有觀(guān)念向科學(xué)認識發(fā)展和拓寬。
克萊門(mén)特（Clement et al 1987）在力學(xué)領(lǐng)域里提出并驗證了一套類(lèi)比的教學(xué)策略，其目的是增加有益的直覺(jué)的應用范圍，并減少有害的直覺(jué)的應用范圍。這種策略假定，在學(xué)生掌握定量規律之前，給學(xué)生提供機會(huì )建立對現象的定性直覺(jué)的理解，這樣可以促進(jìn)概念的轉變。利用學(xué)生原有的直覺(jué)知識，在被學(xué)生誤解的“靶例”和“錨例”之間形成類(lèi)比關(guān)系，通過(guò)這種方式來(lái)發(fā)展學(xué)生的理解。研究表明，在發(fā)展這些關(guān)系的過(guò)程中，“架橋策略”是非常有用的。
布朗和克萊門(mén)特（Brown，Clement 1989）描述的架橋策略包含四個(gè)步驟：
1． 創(chuàng )設一個(gè)靶子問(wèn)題，暴露學(xué)生與討論的主題相關(guān)的錯誤概念。例如，大多數初學(xué)物理的學(xué)生對于靜止在桌子上的書(shū)會(huì )受到向上的力，往往產(chǎn)生錯誤的概念。學(xué)生中最典型的觀(guān)點(diǎn)是，桌子是被動(dòng)的，不能對書(shū)施加向上的力。
2． 教師舉出一個(gè)符合學(xué)生直覺(jué)的類(lèi)比例子（例如，用手托著(zhù)一本書(shū)），這個(gè)例子稱(chēng)為一個(gè)“錨例”，或簡(jiǎn)單說(shuō)是一個(gè)“錨”（錨的直覺(jué)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)生在錨和目標事件之間作出明確的對比，并試圖建立類(lèi)比關(guān)系。
4．如果學(xué)生沒(méi)有接受這種類(lèi)比，教師再試圖找到一種架橋類(lèi)比（或者一系列架橋類(lèi)比），即在目標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(shū)，可以用放在彈簧上的書(shū)作為中介物。
據報道，運用這種策略克服靜止、摩擦力和關(guān)于運動(dòng)物體的牛頓第三定律的錯誤概念產(chǎn)生了很好的效果。實(shí)驗組和控制組在教學(xué)后的測驗成績(jì)有顯著(zhù)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）也報告了他的研究工作，其目標是利用學(xué)生直觀(guān)的感性知識，理解蒸發(fā)過(guò)程中的物質(zhì)守恒。斯太威認為，在已知的和未知的事物之間利用類(lèi)比關(guān)系，可以幫助學(xué)生學(xué)習新知識，摒棄或修正錯誤概念。在他所報告的研究中，來(lái)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(jiàn)的有色氣體），然后再?lài)L試著(zhù)去做類(lèi)似的工作，研究丙酮的蒸發(fā)（丙酮的蒸氣是一種不可見(jiàn)的氣體）。第二組學(xué)生首先觀(guān)察丙酮的蒸發(fā)，然后再觀(guān)察碘的蒸發(fā)。結果發(fā)現，第一組學(xué)生的學(xué)習要比第二組有效的多。對碘蒸發(fā)現象的直覺(jué)感性的認識成為認識丙酮的蒸發(fā)的一個(gè)類(lèi)比例子，便于消除對于丙酮的錯誤認識（學(xué)生認為丙酮消失了）。
通過(guò)對16—19歲的學(xué)生的研究，尼德若（Niedderer，1987）提出了一種概念轉變的不同方法。作者認為這種方法和布朗在1977年提出的教學(xué)策略的理論基礎一樣，也是以“新科學(xué)哲學(xué)”為基礎的。其目的不是用科學(xué)理論代替學(xué)生自己的觀(guān)點(diǎn)（學(xué)生自己的觀(guān)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(guān)點(diǎn)，并通過(guò)比較日常思維與科學(xué)思維的差異來(lái)達到學(xué)習科學(xué)概念的目的。這一點(diǎn)，所羅門(mén)（Solomn，1983）也指出過(guò)。概括地說(shuō)，這個(gè)策略包含六個(gè)階段：
1． 準備：教學(xué)干預之前的過(guò)程，包括準備儀器和相關(guān)概念。
2． 開(kāi)始：提出一個(gè)開(kāi)放性問(wèn)題。
3． 實(shí)施：包括下列內容：提出問(wèn)題或形成假設，設計和進(jìn)行實(shí)驗，觀(guān)察，理論討論，總結發(fā)現。
4． 對結果進(jìn)行討論：全班討論。
5． 與科學(xué)的結論進(jìn)行比較：把學(xué)生的發(fā)現與相似的歷史上的理論或者現代觀(guān)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：鼓勵學(xué)生回顧實(shí)施過(guò)程，并思考出現的特殊問(wèn)題或困難。
研究者將這種方法應用于“力”這一單元的教學(xué)中。在學(xué)生學(xué)習了距離、時(shí)間、速度、加速度等概念之后，向他們提出一個(gè)問(wèn)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(wèn)題，形成假設，進(jìn)行實(shí)驗做匯報。然后，教師說(shuō)明一個(gè)普遍理論可以解決各種問(wèn)題，指出F=ma 這一公式是與學(xué)生討論的問(wèn)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(wèn)題，但是不能找到普遍關(guān)系。在領(lǐng)會(huì )科學(xué)探究的基本思想方面有所進(jìn)步。作者也聲稱(chēng)：“這種教學(xué)策略通過(guò)讓學(xué)生自己得出結論，并且系統地與科學(xué)研究的結論進(jìn)行對比，從而開(kāi)始了深入的學(xué)習過(guò)程，這一點(diǎn)看起來(lái)是合理的。
概念轉變教學(xué)中的理論問(wèn)題
我們已經(jīng)確定了文獻中的兩類(lèi)為概念轉變而教的教學(xué)策略（認知沖突及其解決和學(xué)生觀(guān)念的發(fā)展），現在討論幾個(gè)理論問(wèn)題。其中有幾個(gè)直接來(lái)自于綜述文獻，另外幾個(gè)則是大家普遍關(guān)心的問(wèn)題。
承認學(xué)生的觀(guān)點(diǎn)
在上述所有的教學(xué)策略中，潛在的基本原理是，強調在任何教學(xué)事件中承認學(xué)生的現有觀(guān)點(diǎn)和理解方式的重要性。這個(gè)過(guò)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(guān)點(diǎn)。
——選擇教學(xué)的切入點(diǎn)。
——設計課程。
在所有的認知沖突策略中，都包含著(zhù)讓學(xué)生有機會(huì )闡明自己的觀(guān)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(guān)點(diǎn)與科學(xué)的觀(guān)點(diǎn)之間的差異。尼德若從學(xué)生的觀(guān)點(diǎn)出發(fā)，利用替代的方法將學(xué)生的觀(guān)點(diǎn)作為發(fā)展科學(xué)概括的基礎。在所有這些案例中，都明確揭示學(xué)生的觀(guān)點(diǎn)，并將其作為后來(lái)教學(xué)的基礎。
克萊門(mén)特首先設計一個(gè)目標問(wèn)題，用來(lái)揭示學(xué)生關(guān)于某些現象的錯誤概念，之后將教學(xué)重點(diǎn)轉入考慮錨例，即教師用來(lái)做類(lèi)比的例子。在這種設計中，以學(xué)生的觀(guān)點(diǎn)和理解作為選擇教學(xué)切入點(diǎn)的依據；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(guān)念。斯太威用類(lèi)似的方法，有意識地利用學(xué)生的理解（他們的直覺(jué)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)兒童的現有概念的知識設計科學(xué)課程。例如，斯克魯等（Schollum,Hill,Osborne,1982）在教11—13歲孩子力學(xué)時(shí)，利用了兒童的以下觀(guān)念，許多孩子認為，物體之所以向前運動(dòng)，是因為在物體內有一些東西保持它們向前運動(dòng)。他們在這個(gè)基礎上設計教學(xué)，首先介紹這個(gè)東西就是動(dòng)量。使用這種方法的教師報告說(shuō)，孩子們似乎已經(jīng)有了這些觀(guān)點(diǎn)。愛(ài)森和斯太威（Eisen，Stavy，1987）采用同樣的方法，設計了一個(gè)光合作用的教學(xué)單元，從自然界中的物質(zhì)循環(huán)開(kāi)始講授。他們認為這種教學(xué)反映了學(xué)生學(xué)習的自然規律。
沖突的本質(zhì)和作用
從教師的角度來(lái)看，以上所有的教學(xué)策略，包括那些不是建立在認知沖突基礎上的教學(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)習過(guò)程中來(lái)的觀(guān)點(diǎn)或者作為學(xué)習過(guò)程的結果而形成的觀(guān)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(guò)程中質(zhì)量守恒的觀(guān)點(diǎn)，因此期待著(zhù)學(xué)生關(guān)于丙酮蒸發(fā)的問(wèn)題的回答與科學(xué)的觀(guān)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(wú)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的教學(xué)策略，可能會(huì )使學(xué)生的觀(guān)點(diǎn)和科學(xué)觀(guān)點(diǎn)之間的矛盾明確化，但是也可以利用其他矛盾：
——學(xué)習者現存的兩種觀(guān)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(jué)定性認識和定量認識之間的矛盾。
——學(xué)習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)習者關(guān)于氣體結構的連續性模型和氣體能夠被壓縮這一事實(shí)之間的矛盾，建立認知沖突。
——學(xué)生持有的觀(guān)點(diǎn)和同學(xué)的觀(guān)點(diǎn)之間的矛盾。例如查樸尼等（Champague.et.al.1985）利用學(xué)生關(guān)于物體運動(dòng)的各種各樣的觀(guān)點(diǎn)來(lái)建立沖突。
任何以沖突為基礎的策略要取得成功，都依賴(lài)于學(xué)習者認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(guān)點(diǎn)，或者學(xué)生的預測與物理現象，并不能帶來(lái)沖突，除非學(xué)習者準備構建和理解這些觀(guān)點(diǎn)和事實(shí)，并試圖建立彼此之間的聯(lián)系，這樣才會(huì )引起認知沖突。德雷弗斯等（Dreyfus et al,1990）指出，從保證學(xué)習者對某一知識的建構或僅僅從學(xué)習知識的角度來(lái)說(shuō)。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)習發(fā)生，在教學(xué)的早期階段就必須讓學(xué)生認識到?jīng)_突的存在。
納斯鮑姆等（Nussbaum，Novick，1982）從需要的角度說(shuō)明了他們在教學(xué)的起始階段引起沖突的理由。使學(xué)生意識到用他現有的概念無(wú)法解決的問(wèn)題，并且假定人類(lèi)具有一種天生的需要，就是在兩種認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(dòng)機因素。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。
?。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)生有機會(huì )闡明自己的觀(guān)點(diǎn)和介紹科學(xué)觀(guān)點(diǎn)之后才應引起沖突。他們認為這種方法是最有效的，減少了學(xué)習者的困惑，“直至有一種新的思維方式來(lái)取代時(shí)，才對學(xué)生舊的思考方式提出挑戰?！?br> ?。常话岩饹_突作為促進(jìn)學(xué)習的必要手段。
克萊門(mén)特把沖突作為學(xué)習的潛在的有用的動(dòng)力。他建議，如果在同一學(xué)生的認知結構中存在著(zhù)錯誤概念和正確概念，一種合適的方法是使兩者彼此挑戰。盡管克萊門(mén)特的基本策略是運用類(lèi)比來(lái)發(fā)展有用的概念，而不是挑戰錯誤概念，他也注意到在持有不同觀(guān)點(diǎn)的學(xué)生之間利用沖突的作用。他認為，熟練地引導課堂討論，是引起矛盾、產(chǎn)生內部動(dòng)機和重建概念的最有效方式。
?。矗苊鉀_突
斯太威認為，沖突策略可能會(huì )使學(xué)生失去信心，有時(shí)甚至會(huì )從正確判斷退行到錯誤判斷。她指出，在她利用類(lèi)比的教學(xué)策略中，“沒(méi)有使學(xué)生意識到?jīng)_突或學(xué)習過(guò)程，在學(xué)生無(wú)意識狀態(tài)下學(xué)習也會(huì )發(fā)生。從學(xué)生的角度來(lái)看，既沒(méi)有錯誤概念，也沒(méi)有學(xué)習發(fā)生?！?/p>
科學(xué)概念的結構
一個(gè)新概念只有能被學(xué)生表達時(shí)，學(xué)生才能接受它。換句話(huà)說(shuō)，他們必須發(fā)現它是可理解的。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，在那些強調沖突的教學(xué)策略中，傾向于假設從學(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(lái)，所有同學(xué)通過(guò)討論和實(shí)驗，最后達成一致認識。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，有時(shí)需要教師介入其中，提出某個(gè)“可接受的觀(guān)點(diǎn)”，與學(xué)生提出的觀(guān)點(diǎn)并行。這就使我們注意到了關(guān)于科學(xué)概念建構過(guò)程的基本理論方面。我們認為，科學(xué)概念不僅僅是為了理解經(jīng)驗而形成的個(gè)體建構，而是從科學(xué)的社會(huì )團體中發(fā)展起來(lái)的一種“思維方式”。在這個(gè)意義上來(lái)說(shuō)，它們需要通過(guò)科學(xué)文化來(lái)傳承，而不是從個(gè)體經(jīng)驗中發(fā)現。因此，幫助學(xué)生建構科學(xué)概念，包含著(zhù)一個(gè)介紹科學(xué)文化的過(guò)程，教師在這個(gè)過(guò)程中起著(zhù)重要作用。
在回顧概念轉變的不同策略時(shí)，我們確定了促進(jìn)科學(xué)概念的建構過(guò)程的不同方式。在一些極端的策略中，通過(guò)頭腦風(fēng)暴和反應，最大限度地鼓勵學(xué)生自己提出更可行的概念。然后，教師肯定其中的一些觀(guān)點(diǎn)，否定另一些觀(guān)點(diǎn)。通過(guò)這種曲折的方式來(lái)引導學(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建過(guò)程。例如，仔細而嚴格地選擇類(lèi)比來(lái)支持新概念的建構。由羅爾等提出的策略明確給出了構建新模型的時(shí)間，但沒(méi)有說(shuō)明怎樣建構。在另一些策略中，教師根據對學(xué)生的了解，提供一種綜合的“思維方式”，并與學(xué)生討論它的應用。我們認為，這個(gè)過(guò)程實(shí)際上是將科學(xué)團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計的教學(xué)過(guò)程，則強調通過(guò)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，我們正在利用計算機模擬，在學(xué)生學(xué)習的適當時(shí)機明確介紹一種表達策略（例如用箭頭表示力的矢量），我們不希望學(xué)生自己發(fā)現類(lèi)似的方式，盡管他們需要機會(huì )來(lái)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。
知識建構過(guò)程中存在的問(wèn)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(dòng)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)生需要花費時(shí)間來(lái)建立新的模型，在這個(gè)過(guò)程中可能（無(wú)意識地）試圖解釋原有的經(jīng)驗。盡管這些知識只能一點(diǎn)點(diǎn)地建構，但這種復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)更復雜的問(wèn)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)概念的表達方式，對他們來(lái)說(shuō)，這個(gè)概念也是可以理解的。然而，仍然存在概念轉變過(guò)程中的下一個(gè)問(wèn)題，即學(xué)習者賦予這些科學(xué)概念什么樣的地位。這里存在著(zhù)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，高中學(xué)生對于粒子理論的反應就是這種方式。
在這里，我們不是在本體論意義上評價(jià)一個(gè)新概念，即表達事物是怎樣存在的，學(xué)生可能從實(shí)用的角度來(lái)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(mén)提出的觀(guān)點(diǎn)可能是重要的，教學(xué)不是為了改變學(xué)生的觀(guān)點(diǎn)，而是要幫助他們理解特定的認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，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)認識論的標準——一致性。盡管可能存在一些內在的認知壓力，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(guò)程的研究表明，這種作用是比較小的。然而，引導學(xué)生走進(jìn)科學(xué)時(shí)卻要將其作為主要標準。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(guò)程，還需要明確介紹隱含在科學(xué)的“語(yǔ)言游戲”之下的認識論的假設?？茖W(xué)語(yǔ)言的過(guò)分簡(jiǎn)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)和標準也有顯著(zhù)區別。對日常概念而言，本體性和功利性的標準可能更占優(yōu)勢，而對科學(xué)概念的評價(jià)則更注重其簡(jiǎn)約性。
在具體的概念轉變策略中，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)生提供機會(huì )來(lái)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(guò)學(xué)生討論和交流觀(guān)點(diǎn)來(lái)實(shí)現評價(jià)。
在這種評價(jià)過(guò)程中，要求在不同標準的基礎上比較兩個(gè)或更多的可競爭的概念。這些標準包括內在一致性和概念的擴展。在實(shí)踐中，這就意味著(zhù)為了評價(jià)科學(xué)概念，需要給學(xué)生思考機會(huì )，不僅考慮經(jīng)過(guò)精心選擇的單一現象，而且要分析各種各樣的實(shí)例。
在概念轉變教學(xué)中涉及到許多實(shí)際問(wèn)題。
顯然，學(xué)生和教師是本文所描述的課堂教學(xué)活動(dòng)的主要參與者。那么，概念轉變教學(xué)應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(guān)點(diǎn)和其他同學(xué)的觀(guān)點(diǎn)。這個(gè)階段對學(xué)生提出各種要求，包括聽(tīng)取、理解和評價(jià)別的同學(xué)的觀(guān)點(diǎn)。在考慮這些不同觀(guān)點(diǎn)的過(guò)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威性的觀(guān)點(diǎn)。這樣就給學(xué)生提供了大量不同的看問(wèn)題的角度和方法，學(xué)生要考慮各自的優(yōu)缺點(diǎn)。
在這種鼓勵發(fā)表多種觀(guān)點(diǎn)的學(xué)習環(huán)境中，存在一個(gè)基本點(diǎn)，就是需要特定的科學(xué)觀(guān)和學(xué)習觀(guān)的支持。如果學(xué)生持有不同的觀(guān)念就會(huì )產(chǎn)生問(wèn)題。例如，如果學(xué)生具有傳遞型的學(xué)習觀(guān)，并且堅持認為科學(xué)的觀(guān)點(diǎn)是正確的，那么要求他們考慮自己和其他人對一個(gè)現象的看法，對他們來(lái)說(shuō)就會(huì )感到不合情理。這種矛盾曾經(jīng)出現在課堂實(shí)踐中。有一個(gè)十四歲的女孩，當教師問(wèn)她關(guān)于某個(gè)現象的觀(guān)點(diǎn)時(shí)，她回答“為什么要問(wèn)我，不如告訴我們正確的答案?！边@個(gè)女孩的回答在她關(guān)于科學(xué)和學(xué)習的認識中是合理的。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，必須向他們說(shuō)明理由，并鼓勵他們進(jìn)行思考和反思。
顯然，這些教學(xué)方法將學(xué)生置于智力挑戰的位置上。當然，這是從訓練的角度而言。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(lái)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。特別是他們發(fā)現，“聰明的成功的學(xué)生對認知沖突的熱情很高。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(wèn)題?！迸c此相反，“不成功的學(xué)生表現出發(fā)展了副面的自我形象，強化了他們對學(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果是“他們極力地避免沖突，當面對沖突時(shí)他們就本能地辯解，沖突對于他們來(lái)說(shuō)似乎只是代表著(zhù)又一次失敗。斯太文（Stavy，1991）也提出類(lèi)似的觀(guān)點(diǎn)，她認為沖突會(huì )使學(xué)生失去信心，有時(shí)還會(huì )引起退步。
然而無(wú)論采用哪種策略，從學(xué)生的角度來(lái)看，一個(gè)主要的特征在于，知識不是提供給他們的“現成的東西”,他們自己需要對理解學(xué)習活動(dòng)負最終的責任。
對教師的要求
報道的所有方法都要求教師對學(xué)生的觀(guān)點(diǎn)和理解做出反應。這種反應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，要求教師擔任一個(gè)中性的“顧問(wèn)角色”。這一角色的某些方面對教師來(lái)講可能是不熟悉的，例如搜集各種觀(guān)點(diǎn)和拒絕表達觀(guān)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)習計劃。
在其他情況下，需要教師直接對學(xué)生的觀(guān)點(diǎn)做出反應，幫助他們向科學(xué)的觀(guān)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(guò)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識課堂學(xué)習的動(dòng)力過(guò)程和途徑。在教學(xué)之前，每個(gè)學(xué)習者的概念發(fā)展方式是不能完全確定的（例如，通過(guò)將學(xué)生開(kāi)始的觀(guān)點(diǎn)和計劃的學(xué)習結果進(jìn)行理論上的比較）。只能通過(guò)實(shí)踐和知識的發(fā)展過(guò)程來(lái)獲取對于一般的概念發(fā)展方式的認識，這種認識可能對于專(zhuān)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(yíng)造一個(gè)課堂環(huán)境，在其中學(xué)生能感到自信，能夠公開(kāi)地表達和討論他們自己的觀(guān)點(diǎn)。要營(yíng)造這種課堂環(huán)境，教師必須了解學(xué)生的需要、感情和觀(guān)點(diǎn)，成為班級的有效管理者。
我們認為，對許多教師來(lái)說(shuō)，上述要求可能代表著(zhù)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(guān)點(diǎn)和理解方式。
——認識所教課題的可能的概念發(fā)展方式。
——對學(xué)生學(xué)習進(jìn)步敏感。
——能夠提出學(xué)習任務(wù)以支持和鼓勵學(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(guān)點(diǎn)并對其作出反應。
——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
本文回顧了為了促進(jìn)學(xué)生的概念轉變而設計的各種教學(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(guān)，所不同的是實(shí)現這一目標的具體途徑。研究者提出了多種激勵學(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(guān)點(diǎn)，并將這些觀(guān)點(diǎn)應用到新的情景中。（3）發(fā)展可能與學(xué)生存在的觀(guān)點(diǎn)并行的科學(xué)的理解。（4）在不同的情境中辯認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(wèn)題。比較學(xué)生現存的概念和預期的學(xué)習結果為我們提供了對所期望的概念轉變的整體認識，并在一定程度上表明了學(xué)生必須經(jīng)歷的智力活動(dòng)的范圍和本質(zhì)。此外，選用促進(jìn)概念轉變的任何教學(xué)策略都將為學(xué)習者提出特定的認知需要，在設計教學(xué)時(shí)必須將這些需要與其他的相關(guān)因素一起考慮。
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