王偉群

從科學(xué)本質(zhì)看理科教學(xué)中的概念轉(zhuǎn)化*

王偉群

初中是理科分科教學(xué)的開(kāi)始，概念轉(zhuǎn)化的成功與否對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)有重大影響。本文從科學(xué)本質(zhì)出發(fā)，提出“前概念”是學(xué)生理科學(xué)習(xí)的起點(diǎn)，轉(zhuǎn)變“相異構(gòu)想”是理科教學(xué)的難點(diǎn)，通過(guò)對(duì)概念轉(zhuǎn)化過(guò)程的研究，采用合理的教學(xué)策略，不僅可以進(jìn)行有效的概念轉(zhuǎn)化，也能全面提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

理科教學(xué)；概念轉(zhuǎn)化；前概念；相異構(gòu)想；科學(xué)本質(zhì)

初中是理科分科教學(xué)的開(kāi)始，是物理、化學(xué)、生物、數(shù)學(xué)等學(xué)科的啟蒙教育階段。在這個(gè)階段，學(xué)生開(kāi)始接觸相對(duì)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)概念，接受相對(duì)規(guī)范的科學(xué)訓(xùn)練。良好的開(kāi)始是成功的一半，本課題研究初中生理科“前概念”對(duì)知識(shí)建構(gòu)的影響及“相異構(gòu)想”的矯治策略，對(duì)促進(jìn)學(xué)生后續(xù)的科學(xué)學(xué)習(xí)有十分重要的作用。四位教師在研究中能結(jié)合長(zhǎng)期的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)分析“前概念”的特點(diǎn)，通過(guò)調(diào)查、反思，分析“相異構(gòu)想”對(duì)科學(xué)概念形成的影響，結(jié)合具體學(xué)科提出了一些有效的概念轉(zhuǎn)化策略，這些研究使得“前概念”對(duì)學(xué)生理科學(xué)習(xí)的影響變得生動(dòng)和具體，可以引起廣大理科教師對(duì)這個(gè)問(wèn)題的重視。不同學(xué)科間“前概念”相互影響的案例，是可以相互借鑒、參考和使用的教學(xué)資源。不同學(xué)科教師提出的“相異構(gòu)想”的轉(zhuǎn)化策略，各有特點(diǎn)，也有共性，這對(duì)課題的深入研究起到了引領(lǐng)作用。

“前概念”對(duì)科學(xué)概念學(xué)習(xí)的作用和影響，使得“前概念”及其轉(zhuǎn)化的研究成為近十幾年來(lái)理科教學(xué)研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。［1］這是因?yàn)榭茖W(xué)概念是人類(lèi)認(rèn)識(shí)世界的重要工具和價(jià)值體現(xiàn)，也是人類(lèi)認(rèn)識(shí)發(fā)展的重要表現(xiàn)。因此科學(xué)概念作為文化基礎(chǔ)，是學(xué)生核心素養(yǎng)的重要組成部分。

兒童天生就是科學(xué)家。每個(gè)孩子強(qiáng)烈的好奇心和探究欲，使得他們常?？梢韵窨茖W(xué)家一樣，通過(guò)自主的探索活動(dòng)獲得對(duì)世界的了解和認(rèn)知。順應(yīng)兒童本性，了解科學(xué)本質(zhì)，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入科學(xué)世界，通過(guò)概念轉(zhuǎn)化，提升認(rèn)知世界的能力，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)精神，是理科教學(xué)值得研究的課題。

筆者在此處跳脫對(duì)具體文章的分析，轉(zhuǎn)而談?wù)剬?duì)理科教學(xué)中概念轉(zhuǎn)化的理解。

一、了解前概念是教學(xué)的起點(diǎn)

批判理性主義的創(chuàng)始人波普爾認(rèn)為，科學(xué)活動(dòng)是一個(gè)很復(fù)雜的過(guò)程，“理論不是始于觀(guān)察，觀(guān)察中滲透著理論”［2］。也就是說(shuō)，觀(guān)察本身不能獲得具有中立性、獨(dú)立性和客觀(guān)性的事實(shí)，科學(xué)家的科學(xué)研究活動(dòng)都會(huì)受到一個(gè)更大的概念框架的調(diào)節(jié)作用。從科學(xué)家提出一個(gè)新的科學(xué)概念，到科學(xué)共同體接受一個(gè)新的科學(xué)概念，都會(huì)受到科學(xué)家“前概念”的影響。這些“前概念”，有時(shí)會(huì)對(duì)科學(xué)發(fā)展起推動(dòng)作用，有時(shí)也會(huì)起阻礙作用。

“兒童具有尋求周?chē)澜绾x和理解的天然傾向”［3］，因此學(xué)生在學(xué)習(xí)科學(xué)概念前，同樣存在“前概念”，即已經(jīng)有在日常經(jīng)驗(yàn)和學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)中形成的對(duì)事物和現(xiàn)象的看法和觀(guān)念。學(xué)生的學(xué)習(xí)類(lèi)似于科學(xué)探究，也是以已有的經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)通過(guò)與外界的相互作用來(lái)建構(gòu)新的理解。研究發(fā)現(xiàn)，“學(xué)習(xí)科學(xué)的年輕人在減少，而且還表現(xiàn)出對(duì)科學(xué)缺乏興趣”，原因就是“學(xué)生普遍反映科學(xué)與他們無(wú)關(guān)”［3］。特別是一些科學(xué)概念，完全不同于日常生活的概念，它的概括性、抽象性、精確性和專(zhuān)業(yè)性，常常會(huì)使很多學(xué)生覺(jué)得這些術(shù)語(yǔ)與他們的生活沒(méi)有關(guān)系，一旦學(xué)習(xí)者認(rèn)為學(xué)習(xí)的任務(wù)對(duì)他們沒(méi)有意義，要理解所學(xué)的內(nèi)容就困難了。可見(jiàn)，簡(jiǎn)單地把科學(xué)概念從外界搬運(yùn)到學(xué)生的記憶中，對(duì)概念的學(xué)習(xí)不僅無(wú)效，甚至?xí)箤W(xué)生失去學(xué)習(xí)的興趣?！翱茖W(xué)概念形成的過(guò)程，是一個(gè)包含抽象化、類(lèi)化、檢驗(yàn)和辨別的復(fù)雜過(guò)程，人的日常經(jīng)驗(yàn)、科學(xué)認(rèn)知能力、已有的自然科學(xué)概念體系、正在學(xué)習(xí)中的自然科學(xué)概念的有關(guān)特征和無(wú)關(guān)特征等，都會(huì)影響自然科學(xué)概念的形成過(guò)程”［4］。了解學(xué)生的“前概念”，建立起學(xué)生將要學(xué)習(xí)的科學(xué)概念與“前概念”之間的關(guān)系，才能使學(xué)生體會(huì)到學(xué)習(xí)的意義。“前概念”是理科教學(xué)的起點(diǎn)。

二、轉(zhuǎn)變相異構(gòu)想是教學(xué)的難點(diǎn)

科學(xué)界存在一些普遍的觀(guān)點(diǎn)：任何一種事物或現(xiàn)象都有其存在的理由和發(fā)生的原因。對(duì)所觀(guān)察事物間的相互關(guān)系與特性進(jìn)行抽象，就形成科學(xué)概念?？茖W(xué)不僅建立了以概念為單元的知識(shí)體系，也形成了以概念為追求的認(rèn)識(shí)傳統(tǒng)?？茖W(xué)概念是科學(xué)家認(rèn)識(shí)世界的思維工具，它使人擺脫了原始的、直觀(guān)的了解世界的方式。概念的運(yùn)用，使人類(lèi)對(duì)世界的認(rèn)識(shí)獲得了巨大的進(jìn)步。而正是這種進(jìn)步，也造成了科學(xué)世界與生活世界的隔閡。

學(xué)習(xí)和運(yùn)用科學(xué)概念是學(xué)生理科學(xué)習(xí)的重要內(nèi)容。然而在以“前概念”為起點(diǎn)的概念教學(xué)中，學(xué)生的“前概念”有些與科學(xué)的理解基本一致，有些卻與科學(xué)概念相違背，這就是“相異構(gòu)想”，也稱(chēng)為“迷思概念”“相異概念”。這些“相異構(gòu)想”，可能會(huì)使學(xué)生在這個(gè)充滿(mǎn)科學(xué)的世界中迷思，也可能會(huì)使學(xué)生的未來(lái)生活或工作質(zhì)量受到影響，也可能會(huì)影響學(xué)生與他人正常的溝通交流，無(wú)法參與社會(huì)公共事務(wù)的決策和行動(dòng)。轉(zhuǎn)變“相異構(gòu)想”為科學(xué)概念是理科教學(xué)的重要任務(wù)。但“相異構(gòu)想”是學(xué)生為解釋周?chē)澜缭谏詈颓捌诘膶W(xué)習(xí)中慢慢構(gòu)建起來(lái)的，常常先入為主，而且會(huì)影響學(xué)生的思維方式和價(jià)值判斷，根深蒂固。轉(zhuǎn)化概念是學(xué)生理科學(xué)習(xí)中遇到的難關(guān)。這也是吳良根老師他們申報(bào)這個(gè)課題研究的重要原因：“有一些教學(xué)內(nèi)容，教師盡管進(jìn)行了詳細(xì)的講解和反復(fù)的訓(xùn)練，學(xué)生還是會(huì)一錯(cuò)再錯(cuò)，表現(xiàn)出極強(qiáng)的頑固性；有時(shí)候教師很小心地控制著教學(xué)的設(shè)計(jì)與流程，希望能夠獲得意料中的答案，可是結(jié)果卻出乎意料，相差甚遠(yuǎn)?！鞭D(zhuǎn)變“相異構(gòu)想”是理科教學(xué)的難點(diǎn)。

三、重視過(guò)程是概念轉(zhuǎn)變的關(guān)注點(diǎn)

庫(kù)恩的“科學(xué)革命”指的是在科學(xué)發(fā)展過(guò)程中的范式轉(zhuǎn)變。當(dāng)科學(xué)從一種范式轉(zhuǎn)化為另一種范式的過(guò)程中，“有常態(tài)科學(xué)緩慢、連續(xù)、穩(wěn)定和積累的變化”，只有在出現(xiàn)反常與危機(jī)時(shí)，才有可能使前范式發(fā)生動(dòng)搖，但真正科學(xué)革命的發(fā)生，是新的方式經(jīng)過(guò)競(jìng)爭(zhēng)與選擇才建立起來(lái)?！靶吕碚摰耐枰亟ㄏ惹暗睦碚?，重新評(píng)價(jià)先前的事實(shí)，這是一個(gè)內(nèi)在的革命過(guò)程，這個(gè)過(guò)程很少由一個(gè)人完成，更不能一夜之間實(shí)現(xiàn)?！保?］只有新的范式顯示更大優(yōu)勢(shì)，才能得到科學(xué)共同體的承認(rèn)。在這個(gè)過(guò)程中，反常的發(fā)現(xiàn)是科學(xué)革命的導(dǎo)火索，而新范式更大價(jià)值的體現(xiàn)是革命成功的保障。

同樣，學(xué)生的概念轉(zhuǎn)化不可能一蹴而就，往往需要一個(gè)過(guò)程，有些核心概念的形成可以使學(xué)生脫胎換骨，即發(fā)生思維方式和價(jià)值觀(guān)念的變化，類(lèi)似于科學(xué)革命，需要一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程。概念轉(zhuǎn)化一般經(jīng)歷的過(guò)程是：對(duì)“相異構(gòu)想”的認(rèn)知沖突、科學(xué)概念的形成、概念體系的重構(gòu)、概念發(fā)展的分析。對(duì)“相異構(gòu)想”產(chǎn)生認(rèn)知沖突是概念轉(zhuǎn)化的原動(dòng)力。只有知道學(xué)生的“相異構(gòu)想”是什么，了解學(xué)生產(chǎn)生“相異構(gòu)想”的原因，才能結(jié)合學(xué)科特點(diǎn)，選擇恰當(dāng)?shù)姆椒?，?chuàng)設(shè)合適的教學(xué)情境。當(dāng)然這只是概念轉(zhuǎn)化的開(kāi)始。概念的形成還需要教師幫助學(xué)生收集盡可能多的相關(guān)證據(jù)，引導(dǎo)學(xué)生用科學(xué)的方法，進(jìn)行分析、比較、辨別，提取共同的特征信息，并將它進(jìn)一步抽象概括。概念體系的重構(gòu)是指在頭腦中建立新的知識(shí)結(jié)構(gòu)，或是將新概念納入已有的知識(shí)結(jié)構(gòu)，進(jìn)行概念的同化；也可能是利用新的概念對(duì)原有的概念體系進(jìn)行重新組合，建立新的知識(shí)體系。概念發(fā)展的分析是指讓學(xué)生回到“前概念”，通過(guò)概念的運(yùn)用和比較，理解概念轉(zhuǎn)化的意義，體會(huì)認(rèn)知深化的價(jià)值。認(rèn)識(shí)概念轉(zhuǎn)化是一個(gè)過(guò)程，可防止教學(xué)的急于求成，有助于教師在學(xué)科結(jié)構(gòu)框架下對(duì)概念轉(zhuǎn)化進(jìn)行整體的教學(xué)設(shè)計(jì)，在循序漸進(jìn)提升學(xué)生的認(rèn)知能力。

四、提升素養(yǎng)是概念轉(zhuǎn)化的終點(diǎn)

形成科學(xué)概念，對(duì)提高學(xué)生的認(rèn)識(shí)世界能力是重要的。這不僅是因?yàn)榭茖W(xué)概念比學(xué)生的“前概念”更接近世界的真實(shí)面目，還在于科學(xué)概念是學(xué)生進(jìn)一步認(rèn)識(shí)世界的有效工具，是更合理的思維方式和價(jià)值觀(guān)念。德國(guó)哲學(xué)家海德格爾在評(píng)價(jià)現(xiàn)代科學(xué)與古代科學(xué)的不同時(shí)就認(rèn)為：“關(guān)鍵之處不在于是不是從事實(shí)出發(fā)，而在于接受事實(shí)和確立概念的方式；不在于做不做實(shí)驗(yàn)，而在于設(shè)置實(shí)驗(yàn)的意圖、基礎(chǔ)或‘前概念’；不在于是不是使用了數(shù)字和測(cè)量，而在于以何種方式、在何種意義上來(lái)應(yīng)用和實(shí)施計(jì)算和測(cè)量?！保?］同樣，對(duì)學(xué)生的“相異構(gòu)想”進(jìn)行“概念轉(zhuǎn)化”，不僅在于掌握和運(yùn)用科學(xué)概念，更在于概念轉(zhuǎn)化過(guò)程帶給學(xué)生的思維方式和價(jià)值觀(guān)念的轉(zhuǎn)變，更在于概念轉(zhuǎn)化的科學(xué)探究過(guò)程中學(xué)生所體驗(yàn)的探究樂(lè)趣和科學(xué)精神。

可見(jiàn)，概念轉(zhuǎn)化本身不是學(xué)生學(xué)習(xí)意義的全部，重視概念轉(zhuǎn)化過(guò)程中探究活動(dòng)的設(shè)計(jì)，在活動(dòng)中關(guān)注概念轉(zhuǎn)化過(guò)程中的意圖、方法、觀(guān)念，促進(jìn)概念轉(zhuǎn)化中學(xué)生思維和觀(guān)念的變化，才能實(shí)現(xiàn)全面的科學(xué)教學(xué)，提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，這是概念轉(zhuǎn)化教學(xué)的最終目的。

［1］王磊，蘇伶俐，黃燕寧.初中生化學(xué)前科學(xué)概念的探查——科學(xué)學(xué)習(xí)心理的研究［J］.心理發(fā)展與教育，2000（01）.

［2］卡爾·波普爾.猜想與反駁［M］.傅季重，紀(jì)樹(shù)立，等，譯.上海：上海譯文出版社，2005.

［3］溫·哈倫.科學(xué)教育的原則和大概念［M］.韋鈺，譯.北京：科學(xué)普及出版社，2011.

［4］母小勇，張莉華.一個(gè)科學(xué)概念形成過(guò)程的初步實(shí)驗(yàn)研究［J］.心理科學(xué)，2000（05）.

［5］托馬斯·庫(kù)恩.科學(xué)革命的結(jié)構(gòu)［M］.金吾倫，胡新和，譯.北京：北京大學(xué)出版社，2003.

［6］李章印.科學(xué)的本質(zhì)與追思——海德格爾的歷史性分析［J］.哲學(xué)研究，2005（08）.

2016年度人大復(fù)印報(bào)刊資料轉(zhuǎn)載指數(shù)排名榜權(quán)威發(fā)布熱烈祝賀《江蘇教育》四度入選“復(fù)印報(bào)刊資料”重要轉(zhuǎn)載來(lái)源期刊

2017年4月，由中國(guó)人民大學(xué)人文社會(huì)科學(xué)學(xué)術(shù)成果評(píng)價(jià)研究中心與中國(guó)人民大學(xué)書(shū)報(bào)資料中心聯(lián)合研制的重大學(xué)術(shù)評(píng)價(jià)成果《2016年度復(fù)印報(bào)刊資料轉(zhuǎn)載指數(shù)排名》權(quán)威發(fā)布?！督K教育》第四次入選“復(fù)印報(bào)刊資料”重要轉(zhuǎn)載來(lái)源期刊。這是《江蘇教育》繼年初被國(guó)家新聞出版廣電總局認(rèn)定為“學(xué)術(shù)期刊”后獲得的又一項(xiàng)殊榮。

基礎(chǔ)教育教學(xué)類(lèi)期刊排名榜依據(jù)人大復(fù)印報(bào)刊資料旗下12種基礎(chǔ)教育教學(xué)類(lèi)期刊2016年全文轉(zhuǎn)載的論文數(shù)據(jù)研制而成。2016年基礎(chǔ)教育教學(xué)類(lèi)期刊共轉(zhuǎn)載論文2182篇，分布在193種原發(fā)報(bào)刊上。為了便于比較，兩大中心將綜合指數(shù)排在前60名的基礎(chǔ)教育教學(xué)類(lèi)原發(fā)期刊分為綜合性期刊和專(zhuān)業(yè)性期刊兩類(lèi)，并分別列表排名。2015～2016年，《江蘇教育》共計(jì)133篇文章被“復(fù)印報(bào)刊資料”相關(guān)期刊全文轉(zhuǎn)載，其中計(jì)入“基礎(chǔ)教育教學(xué)類(lèi)綜合性期刊排名”的文章共計(jì)54篇，排名第4。

自2001年起，中國(guó)人民大學(xué)書(shū)報(bào)資料中心開(kāi)始發(fā)布年度 “復(fù)印報(bào)刊資料轉(zhuǎn)載排名”，2011年首評(píng)“‘復(fù)印報(bào)刊資料’重要轉(zhuǎn)載來(lái)源期刊”，兩年一評(píng)。2010～2016年，《江蘇教育》以名列前茅的成績(jī)連續(xù)4次入選“重要轉(zhuǎn)載來(lái)源期刊”，這一成果是對(duì)《江蘇教育》堅(jiān)持“以智者的眼光觀(guān)照教育現(xiàn)象，以仁者的胸襟關(guān)懷教育民生”辦刊理念，堅(jiān)持“理論與實(shí)踐相結(jié)合，追求專(zhuān)業(yè)性與學(xué)術(shù)性”辦刊品質(zhì)的充分肯定，也彰顯了《江蘇教育》在全國(guó)基礎(chǔ)教育領(lǐng)域的重大影響與貢獻(xiàn)。

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1005-6009（2017）43-0021-03

王偉群，蘇州大學(xué)（江蘇蘇州，215123）材料與化學(xué)化工學(xué)部課程與教學(xué)論專(zhuān)業(yè)碩士生導(dǎo)師，教授，蘇州科技史協(xié)會(huì)副理事長(zhǎng)，首席科普專(zhuān)家。

*本文為江蘇省教育科學(xué)“十二五”規(guī)劃2013年度重點(diǎn)自籌課題“初中生理科‘前概念’中‘相異構(gòu)想’轉(zhuǎn)變的教學(xué)策略研究”（編號(hào)：E-b/2013/007）的階段性研究成果。