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楼主: 空竹映雪

小学生科学前概念研究同盟

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发表于 2005-6-27 20:13:03 |显示全部楼层

小学生科学前概念研究同盟

对呀,班级花名册。

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发表于 2005-7-3 13:28:25 |显示全部楼层

小学生科学前概念研究同盟

我想参加,我会尽力做好。
不过暑假可能很少有机会上网,不知可以吗?
网名:开口笑
QQ:452207334
EMIL:yhxxlhq@tom.com
相信自己,我能行!!!
呵呵!

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发表于 2005-7-4 10:32:00 |显示全部楼层

小学生科学前概念研究同盟

希望参加空竹的研究联盟.
网名:播火者
姓名:黄新
单位:合肥市南门小学科学组
QQ:404964054
tel:0551-2672394
邮箱:huangxin71@vip.sina.com

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发表于 2005-7-4 12:56:30 |显示全部楼层

小学生科学前概念研究同盟

姓名:毕铁光(网名:天河水)
地址:辽宁阜新海州区教文局教研室
邮编:123000
电话:13898540967
Email:fxbtg@163.com
qq:114730181(天河水)

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发表于 2005-7-5 10:38:12 |显示全部楼层

小学生科学前概念研究同盟

“为概念转变而教”策略综述
P. H. Scott,H.M. Asoko, R. H. Driver
英国里兹大学儿童科学学习研究组
郭玉英 卢俊梅译
(提供者:北京密云教研员李伟臣老师)

引言
   
    近二十多年来,研究者们对于儿童在科学学习中的概念化理解开展了大量研究。这些研究成果包括不同年龄段的学生理解科学概念的详细信息,并涉及到了广泛的科学领域。有许多综述文章和论文集收录了有关的研究成果,为我们提供了对这一领域的整体认识。(Gilbert and Watts, 1983;Carey, 1985;Driver, Guesne and Tiberghien,1985;West and Pines, 1985). 这些研究所关注的共同主题是认识儿童关于自然现象的原有概念的重要性。研究者把科学学习看作儿童关于自然现象的原有概念的发展或转变,而不是新信息的点滴累积过程。已经提出了建立在这个观点之上的各种学习模型,其中有些来源于认识论文献(Posner, Strike, Hewsonand Gertzog, 1982), 有些则来自认知心理学(Osborne and Wittrock,1983).这些工作对于课堂教学实践都有重要意义。承认儿童相异概念的教学方法也得到了研究、发展和检验。这些教学方法包含了建立在基本理论的不同方面上的各种教学策略,并对一定年龄段的学生进行了实验,报告了研究结果。
    本文是关于建立在“学习就是概念转变”这一观点之上的教学策略的文献综述。迄今为止,关于相异概念的研究在课堂实践中的影响还是有限的。在里兹,我们正在研究能够在科学教学中广泛利用这些研究成果的教学方法。本综述的目的是确定已经提出的各种教学策略并分析它们所依据的不同假设。
    舒尔(Shuell,1987)指出,教师的主要工作就是确定最适合学生学习的学习任务。这就为科学教育工作者和教师提出了一个中心问题:教师选择学习任务和教学策略的依据是什么?进一步说,关于儿童的概念和概念转变的研究成果对于这个实际问题可以提供哪些指导和帮助呢?
    我们认为,教师要在以下三个层次上进行教学决策:首先,教师需要营造一个能够支持概念转变学习的学习环境。例如,为学生提供一个能够互相讨论,思考不同观点的机会。第二是选择教学策略,我们把教学策略看作指导特定主题教学顺序的整体方案。第三,必须考虑选择具体的学习任务。学习任务要适应所选择的教学策略,并且必须考虑具体科学内容的需要。
    要确定适当的教学策略,应当考虑以下四个因素:
    1. 学生原有的观念和态度:学生在广阔的科学领域中具有的前概念在文献中已有大量报道,现在需要考虑的是怎样利用这些结果进行教学。
    2. 预期的学习结果的性质:学习结果和用科学术语对这些结果的逻辑分析是制订教学计划的主要框架。
    3.分析在发展和转变观念的过程中对学生智力的要求:这种分析集中于学习者从现有概念向预期结果转变的过程中需要经历的智力途径的性质。
    4.考虑可能用来帮助学生从现有概念向科学概念转化的各种教学策略。
    本文在综述关于概念转变的教学策略的文献过程中,将突出上述四个要素。首先总结文献中报道的各种不同的教学策略,然后确定和分析有关的理论问题。最后讨论为概念转变而教所存在的实际问题。

促进概念转变的策略综述
   
    我们将促进概念转变的教学策略分为两大类。第一类是建立在认知冲突和解决冲突基础上的教学策略。第二类以学习者原有的观念为基础,利用比喻和类比的方法将其扩展到新的领域。这两类策略在促进学习者的概念转变过程中所强调的侧重点不同。强调认知冲突及其解决的策略可以看作来自皮亚杰的观点,认为学习的核心是学习者积极参与对知识的重组。以学生的认知结构为基础进行扩展的教学策略,重点不在于学习者的主动调适,而是侧重于教师的适当干预,为新的思维方式提供“支架”。
   
以认知冲突和解决冲突为基础的教学策略。
   
    许多促进概念转变的教学过程是建立在认知冲突基础上的。这些过程包括创设一定的情境,使学生对一些现象所持的观念明朗化,然后直接对其进行挑战,从而引起认知冲突。解决冲突的尝试为随后的学习提供了前提。下面总结了建立在认知冲突基础上的不同的教学策略。
    a) 矛盾事件
     纳斯伯姆和诺威克(Nussbaum,Novick1982)提出了一种以皮亚杰的顺应理论为基础的教学策略。这种策略包括四个主要因素:
    1.首先通过学生对暴露事件的反应来揭示学生的前概念。
    2.使学生明确意识到他们自己和别的学生的想法。
    3.通过让学生尝试解释一个矛盾事件,引起概念冲突。
    4.鼓励和引导认知的调整,建立与科学概念相一致的新的概念模型。
    研究者将上述过程作为气体结构(包括粒子间真空的概念和粒子运动的概念)教学的基础,对11岁至13岁的学生进行了教学实验。在对这种教学方法进行评价时,作者认为它对“激发认知挑战和学习的动机是很成功的”,但承认“不能使所有的学生达到预期的概念转变的效果。”在结论中,他们将这种方法与科学史进行了比较,并指出“一个重要概念的转变不能通过革命的方式发生,而在本质上是一个渐进过程。”
    b) 不同认知间的冲突
    斯太威和伯克威茨(Stavy,Berkovitz,1980)研究了两种通过引起冲突进行的教学活动,并对它们进行了区别。一种是学生对某一物理现象的认知结构和真实的物理现象之间的矛盾;另一种是对同一物理事实的两种不同的认知结构之间的冲突。
  他们利用第二类冲突设计了一种教学策略,目的是为了促进儿童理解温度的概念。他们特别揭示了学生描述温度的两种不同的表达方式之间的矛盾冲突:定性的直觉的描述和定量的描述。对于一定年龄的儿童来说,对温度某方面的定性认识是正确的,冲突策略利用了这些正确认识,鼓励他们应用这些知识去解决一些定量的问题,从而引起矛盾。例如,大部分9到10岁的儿童认为温水加温水还是温水,然而他们也认为30摄氏度的水加30摄氏度的水,就会得到60摄氏度的水。
  这种教学策略利用作业纸和精心设计的实验使学生意识到他们认识上存在着矛盾.将这种教学策略用于平均年龄为十岁的小学生,分别让他们进行单独练习和小组练习。关于实验结果作者写道,研究表明,无论是在单独还是班级的训练情境中,冲突确实促进了儿童对温度概念的理解。他们提到,这一策略对于帮助儿童理解温度的“强度”性质具有特殊作用。
  科斯格儒等(Cosgrove,  Osborne,  Champagne,  Gunstone and Klopfer and Rowell and Dawson)在1985年提出了一种教学法,要求学生明确地解决不同观点之间的差异(如学生之间的、教师的、科学书籍上的观点)。科斯格儒和奥斯本提出了“产生式学习的教学模式”,它由四个阶段组成:
  1.预备阶段:教师需要理解科学家的观点、学生的观点和自己的观点。
  2.集中阶段:给学生创造机会探索与概念有关的情境,最好是真实的日常生活情境,鼓励学生阐明自己的观点。
  3.挑战阶段:学习者互相之间对现有的观点进行争论,辩护或质疑。必要时,教师可介绍科学的观点。
  4.应用阶段:给学生提供各种情境来应用新观念。
  作者强调,科学观念只有通过实验、演示或类比的方法,使学生认为它是明智的和合理的,才能积极地接受它。他们还强调了预备阶段的重要性。
  研究者用这种模式进行电路中电流的教学。在挑战阶段,进行一个“关键测试”,测量灯泡两测的电流。这种电流单元的教学对于11--14岁的学生已经进行过多次实验。作者报告说,这种模式成功地帮助学生改变了对电流的认识。在此之前,学生认为电用光了,现在则认识到在电路中电流处处相同。
在研究中,他们注意到了新观点在时间和不同情境中的稳定性问题,指出"那些与学生的直觉知识相反的,而又没有被其他学习情境所强化的概念,在学过一段时间之后,需要进行更多的应用练习.”
查朴尼等(Champagne,  Gunstone and Klopfer,1985)提出了一种以对话为基础的教学策略,他们称之为"对抗偏见",专门用来改变学生在特定的领域内的原有认识.(例如,物体的运动),它包括以下几个步骤:
  1.首先使学生明确他们用于解释或预测一个常见的物理现象的观念(例如,关于向外排气的气球的运动)。
  2.每个学生对自己的预测或观念作进一步的分析论证,并向全班同学介绍.
  3.学生们尽力阐明自己的观点是正确的。经过讨论和争论,使每个学生都能明确自己对于有关情境中的运动的看法。  
    4.教师演示物理现象(例如,释放气球),并用科学概念进行理论解释。
  5. 进一步的讨论,让学生对他们自己的分析和科学的分析进行比较。
  据报道,研究者将这种策略运用在中学生和实习教师中。作者指出,在教学过程中,讨论、考虑他人的观点,将所研究的情境与其他的真实物理现象相联系,对于促进概念的转变非常重要。他们同时指出,必须激励学生增强自主学习的动机。经过这种教学课堂讨论的质量有所提高.
  除了在教学开始时,通过引起与学生的前概念的冲突以促进概念转变之外,罗尔等(Rowell and Dawson,1985)还提出了另一种策略,在介绍新概念以后,再解决学生的前概念和新概念之间的冲突.这种方法来自科学哲学、科学史和皮亚杰的平衡理论的观点。它建立在以下前提之上:
1.一个理论只能被另一个更好的理论所代替,而不是在遇到无法解释的证据时被抛弃。  
2.建构一个更好的理论并不需要直接挑战个人自发产生的相关知识。  
    3.尽管认知的改变包含策略和元认知的知识,但不必将它们建构在一起.  
   这一教学方法包含六个步骤:
  1.确定学生认为与问题情境相关的观点.
  2.讨论并将内容记录下来,以备随后思考.
  3.告诉学生将要教给他们的理论能够解决这些问题,而且要求他们参与知识的建构和随后的学习,与他们自己提出观点进行对比。
  4.在学生已有的知识基础上提出新的理论.
  5.要求学生用新的理论解决问题,从而证明这个理论已经被个体建构。要求学生把这个过程记录下来,作为第二次笔记.
  6.每个学生对步骤2和5的记录结果进行比较,检查这些观点的性质.起初的检测直接针对在测试中的刺激问题的记录.随后的检测尽可能地包含许多相关的情境.这样,使学生参与获取元认知的知识过程之中.
  道森(Dawson,1990)考察了使用这种方法给初学者介绍化学变化的教学过程.

以发展学生与科学观点相一致的认识为基础的教学策略
   
    与引起冲突并要求学生解决冲突的教学策略不同,第二类教学策略是建立在学生现有观念基础之上的。随后的教学使学生的现有观念向科学认识发展和拓宽。
    克莱门特(Clement et al 1987)在力学领域里提出并验证了一套类比的教学策略,其目的是增加有益的直觉的应用范围,并减少有害的直觉的应用范围。这种策略假定,在学生掌握定量规律之前,给学生提供机会建立对现象的定性直觉的理解,这样可以促进概念的转变。利用学生原有的直觉知识,在被学生误解的“靶例”和“锚例”之间形成类比关系,通过这种方式来发展学生的理解。研究表明,在发展这些关系的过程中,“架桥策略”是非常有用的。
    布朗和克莱门特(Brown,Clement 1989)描述的架桥策略包含四个步骤:
   1. 创设一个靶子问题,暴露学生与讨论的主题相关的错误概念。例如,大多数初学物理的学生对于静止在桌子上的书会受到向上的力,往往产生错误的概念。学生中最典型的观点是,桌子是被动的,不能对书施加向上的力。
   2. 教师举出一个符合学生直觉的类比例子(例如,用手托着一本书),这个例子称为一个“锚例”,或简单说是一个“锚”(锚的直觉含义是初学者所持有的和物理理论基本相容的信念,这种信念可以是明确的,也可以是缄默的。)
   3.教师要求学生在锚和目标事件之间作出明确的对比,并试图建立类比关系。
   4.如果学生没有接受这种类比,教师再试图找到一种架桥类比(或者一系列架桥类比),即在目标和锚之间插入的概念化的中介物。例如对于放在桌子上的书,可以用放在弹簧上的书作为中介物。
    据报道,运用这种策略克服静止、摩擦力和关于运动物体的牛顿第三定律的错误概念产生了很好的效果。实验组和控制组在教学后的测验成绩有显著差异。最近的工作涉及到有关抛锚概念的更进一步的研究。
    斯太威(Stavy,1991)也报告了他的研究工作,其目标是利用学生直观的感性知识,理解蒸发过程中的物质守恒。斯太威认为,在已知的和未知的事物之间利用类比关系,可以帮助学生学习新知识,摒弃或修正错误概念。在他所报告的研究中,来自5、6 年级的学生分为两组,第一组要完成的任务是首先研究碘的蒸发(碘蒸气是可见的有色气体),然后再尝试着去做类似的工作,研究丙酮的蒸发(丙酮的蒸气是一种不可见的气体)。第二组学生首先观察丙酮的蒸发,然后再观察碘的蒸发。结果发现,第一组学生的学习要比第二组有效的多。对碘蒸发现象的直觉感性的认识成为认识丙酮的蒸发的一个类比例子,便于消除对于丙酮的错误认识(学生认为丙酮消失了)。
   通过对16—19岁的学生的研究,尼德若(Niedderer,1987)提出了一种概念转变的不同方法。作者认为这种方法和布朗在1977年提出的教学策略的理论基础一样,也是以“新科学哲学”为基础的。其目的不是用科学理论代替学生自己的观点(学生自己的观点是与日常生活中的思考相联系的),而是让学生了解科学理论和自己的观点,并通过比较日常思维与科学思维的差异来达到学习科学概念的目的。这一点,所罗门(Solomn,1983)也指出过。概括地说,这个策略包含六个阶段:
   1. 准备:教学干预之前的过程,包括准备仪器和相关概念。
   2. 开始:提出一个开放性问题。
   3. 实施:包括下列内容:提出问题或形成假设,设计和进行实验,观察,理论讨论,总结发现。
   4. 对结果进行讨论:全班讨论。
   5. 与科学的结论进行比较:把学生的发现与相似的历史上的理论或者现代观念进行比较,找出不同之处,并讨论产生这些差异的原因。
   6. 反思:鼓励学生回顾实施过程,并思考出现的特殊问题或困难。
   研究者将这种方法应用于“力”这一单元的教学中。在学生学习了距离、时间、速度、加速度等概念之后,向他们提出一个问题:加速度与什么因素有关?学生分组进行讨论,他们确定问题,形成假设,进行实验做汇报。然后,教师说明一个普遍理论可以解决各种问题,指出F=ma 这一公式是与学生讨论的问题相联系的。
   作者指出,在他们的研究中,学生一般能解决特定的问题,但是不能找到普遍关系。在领会科学探究的基本思想方面有所进步。作者也声称:“这种教学策略通过让学生自己得出结论,并且系统地与科学研究的结论进行对比,从而开始了深入的学习过程,这一点看起来是合理的。

概念转变教学中的理论问题
   
    我们已经确定了文献中的两类为概念转变而教的教学策略(认知冲突及其解决和学生观念的发展),现在讨论几个理论问题。其中有几个直接来自于综述文献,另外几个则是大家普遍关心的问题。

承认学生的观点
   
    在上述所有的教学策略中,潜在的基本原理是,强调在任何教学事件中承认学生的现有观点和理解方式的重要性。这个过程有多种不同的实施方式:  
    ——课堂上明确引发学生的观点。
    ——选择教学的切入点。
    ——设计课程。
    在所有的认知冲突策略中,都包含着让学生有机会阐明自己的观点这个阶段(其中也包括尼德若的工作),这样就可以确定学生的观点与科学的观点之间的差异。尼德若从学生的观点出发,利用替代的方法将学生的观点作为发展科学概括的基础。在所有这些案例中,都明确揭示学生的观点,并将其作为后来教学的基础。
    克莱门特首先设计一个目标问题,用来揭示学生关于某些现象的错误概念,之后将教学重点转入考虑锚例,即教师用来做类比的例子。在这种设计中,以学生的观点和理解作为选择教学切入点的依据;最初的教学并不直接回答学生在课堂上明确提出的观念。斯太威用类似的方法,有意识地利用学生的理解(他们的直觉的感性的知识)为质量守恒的教学提供切入点。
    其他研究者利用有关儿童的现有概念的知识设计科学课程。例如,斯克鲁等(Schollum,Hill,Osborne,1982)在教11—13岁孩子力学时,利用了儿童的以下观念,许多孩子认为,物体之所以向前运动,是因为在物体内有一些东西保持它们向前运动。他们在这个基础上设计教学,首先介绍这个东西就是动量。使用这种方法的教师报告说,孩子们似乎已经有了这些观点。爱森和斯太威(Eisen,Stavy,1987)采用同样的方法,设计了一个光合作用的教学单元,从自然界中的物质循环开始讲授。他们认为这种教学反映了学生学习的自然规律。

冲突的本质和作用
   
    从教师的角度来看,以上所有的教学策略,包括那些不是建立在认知冲突基础上的教学策略,都有一个基本要素——实际的或潜在的冲突。这些冲突存在于科学理论和学生带到学习过程中来的观点或者作为学习过程的结果而形成的观点之间。例如,在斯太威的工作中有这么一个例子,教师考虑到学生有关蒸发过程中质量守恒的观点,因此期待着学生关于丙酮蒸发的问题的回答与科学的观点产生冲突。同样的情景,则由于首先使用了碘的蒸发而被避免。然而,尽管教师可能意识到存在冲突,学生却可能全无意识。确实,即使冲突被某种方式明确化,仍然不能保证学生意识到它的存在和它的意义。
    有意识地利用以冲突为基础的教学策略,可能会使学生的观点和科学观点之间的矛盾明确化,但是也可以利用其他矛盾:
    ——学习者现存的两种观点:例如,斯太威和伯克威茨利用学生关于温度的直觉定性认识和定量认识之间的矛盾。
    ——学习者持有的解释模型和不能被这种模型解释的事件之间的矛盾。例如,纳斯鲍姆等(Nussbaum,Novick,1982)利用了学习者关于气体结构的连续性模型和气体能够被压缩这一事实之间的矛盾,建立认知冲突。
    ——学生持有的观点和同学的观点之间的矛盾。例如查朴尼等(Champague.et.al.1985)利用学生关于物体运动的各种各样的观点来建立冲突。
  任何以冲突为基础的策略要取得成功,都依赖于学习者认识和解决冲突的意愿和能力。例如,在课堂上不同学生的观点,或者学生的预测与物理现象,并不能带来冲突,除非学习者准备构建和理解这些观点和事实,并试图建立彼此之间的联系,这样才会引起认知冲突。德雷弗斯等(Dreyfus et al,1990)指出,从保证学习者对某一知识的建构或仅仅从学习知识的角度来说。即使是意义明确的冲突也并不总是成功的。
  在本文综述的教学策略中提到的冲突的作用及其解决方式有以下四种:
  1.如果要使学习发生,在教学的早期阶段就必须让学生认识到冲突的存在。
    纳斯鲍姆等(Nussbaum,Novick,1982)从需要的角度说明了他们在教学的起始阶段引起冲突的理由。使学生意识到用他现有的概念无法解决的问题,并且假定人类具有一种天生的需要,就是在两种认识之间减少矛盾和不和谐,避免冲突。因此,冲突的存在就成为寻求一个更好的解释的动机因素。这一点在斯太威和伯克威茨关于温度的教学中也得到了确认。
  2.首先介绍一种不同的思维方式,然后使冲突明确化。
  罗尔等(Rowell,Dawson,1983)指出,在学生有机会阐明自己的观点和介绍科学观点之后才应引起冲突。他们认为这种方法是最有效的,减少了学习者的困惑,“直至有一种新的思维方式来取代时,才对学生旧的思考方式提出挑战。”
  3.不把引起冲突作为促进学习的必要手段。
  克莱门特把冲突作为学习的潜在的有用的动力。他建议,如果在同一学生的认知结构中存在着错误概念和正确概念,一种合适的方法是使两者彼此挑战。尽管克莱门特的基本策略是运用类比来发展有用的概念,而不是挑战错误概念,他也注意到在持有不同观点的学生之间利用冲突的作用。他认为,熟练地引导课堂讨论,是引起矛盾、产生内部动机和重建概念的最有效方式。
  4.避免冲突
   斯太威认为,冲突策略可能会使学生失去信心,有时甚至会从正确判断退行到错误判断。她指出,在她利用类比的教学策略中,“没有使学生意识到冲突或学习过程,在学生无意识状态下学习也会发生。从学生的角度来看,既没有错误概念,也没有学习发生。”

科学概念的结构
  
    一个新概念只有能被学生表达时,学生才能接受它。换句话说,他们必须发现它是可理解的。在不同的教学策略中,新概念的产生和使学生理解它们的方式是不同的。例如,在那些强调冲突的教学策略中,倾向于假设从学生中产生相异概念,如果学生提出一些可行的相异概念,然后就能够把它们集中起来,所有同学通过讨论和实验,最后达成一致认识。在学生已经提出可行的概念的情况下,这种策略可能是有效的。
    但情况并不总是这样。在这一领域的一些研究者承认,有时需要教师介入其中,提出某个“可接受的观点”,与学生提出的观点并行。这就使我们注意到了关于科学概念建构过程的基本理论方面。我们认为,科学概念不仅仅是为了理解经验而形成的个体建构,而是从科学的社会团体中发展起来的一种“思维方式”。在这个意义上来说,它们需要通过科学文化来传承,而不是从个体经验中发现。因此,帮助学生建构科学概念,包含着一个介绍科学文化的过程,教师在这个过程中起着重要作用。
    在回顾概念转变的不同策略时,我们确定了促进科学概念的建构过程的不同方式。在一些极端的策略中,通过头脑风暴和反应,最大限度地鼓励学生自己提出更可行的概念。然后,教师肯定其中的一些观点,否定另一些观点。通过这种曲折的方式来引导学生得出科学的概念。
    有些策略则更直接地支持知识的构建过程。例如,仔细而严格地选择类比来支持新概念的建构。由罗尔等提出的策略明确给出了构建新模型的时间,但没有说明怎样建构。在另一些策略中,教师根据对学生的了解,提供一种综合的“思维方式”,并与学生讨论它的应用。我们认为,这个过程实际上是将科学团体提出的概念和理论提供给学生,并与学生讨论其意义。按照维果斯基的思想设计的教学过程,则强调通过一个明显的“支架式”阶段,支持学生发展新的能力。
    在里兹,在我们自己关于力学教学的研究工作中,我们正在利用计算机模拟,在学生学习的适当时机明确介绍一种表达策略(例如用箭头表示力的矢量),我们不希望学生自己发现类似的方式,尽管他们需要机会来使用这套符号进行思维和解释有关情境,以便使它成为可利用的工具。
    知识建构过程中存在的问题是,要建立某一领域的科学模型,必须建立起这一领域的一系列概念及其相互联系,学生构建牛顿力学和电学时的情况都是如此。力学需要在力、速度、加速度、动量等概念之间建立联系;电学则需要建立电流、电压、电阻、电功率等相互联系的一些概念。在这些情况下,学生需要花费时间来建立新的模型,在这个过程中可能(无意识地)试图解释原有的经验。尽管这些知识只能一点点地建构,但这种复杂的思维方式可能作为一个整体才能被学生理解,这样就给教学提出了一个更复杂的问题。

科学概念的评价
   
    学生可能能够建立起一个科学概念的表达方式,对他们来说,这个概念也是可以理解的。然而,仍然存在概念转变过程中的下一个问题,即学习者赋予这些科学概念什么样的地位。这里存在着多种可能性,概念可能被理解(如学生能够创建一个关于它的内部的叙述),但是学生不相信它描述世界的方式。我们都有这样的经验,高中学生对于粒子理论的反应就是这种方式。
    在这里,我们不是在本体论意义上评价一个新概念,即表达事物是怎样存在的,学生可能从实用的角度来评价它们。在这种情况下,对概念的评价是看它在特定的情况下是否有用。所罗门提出的观点可能是重要的,教学不是为了改变学生的观点,而是要帮助他们理解特定的认识方式适合于特定的情境。
    对新概念的进一步评价可能涉及到其概括性。这个特征既不是新概念能否更好地符合个体经验,也不是在特定情况下是否更有用。这种评价方式引入了一个认识论的标准——一致性。尽管可能存在一些内在的认知压力,趋向思维上的一致性而抵制矛盾,但对儿童和成人的推理过程的研究表明,这种作用是比较小的。然而,引导学生走进科学时却要将其作为主要标准。正如我们在前面提到,科学教学需要包含明确的科学概念的支架过程,还需要明确介绍隐含在科学的“语言游戏”之下的认识论的假设。科学语言的过分简洁也造成了学生的日常概念和科学概念之间的差异。这不仅由于学生的日常概念和科学概念差异较大,而且评价的重点和标准也有显著区别。对日常概念而言,本体性和功利性的标准可能更占优势,而对科学概念的评价则更注重其简约性。
    在具体的概念转变策略中,有一些策略从这个角度对教学提出了建议。其中有许多建议给学生提供机会来评价不同的概念。例如罗尔等提出的策略明确了这一点,查普尼等提出的教学策略则通过学生讨论和交流观点来实现评价。
    在这种评价过程中,要求在不同标准的基础上比较两个或更多的可竞争的概念。这些标准包括内在一致性和概念的扩展。在实践中,这就意味着为了评价科学概念,需要给学生思考机会,不仅考虑经过精心选择的单一现象,而且要分析各种各样的实例。
    在概念转变教学中涉及到许多实际问题。
    显然,学生和教师是本文所描述的课堂教学活动的主要参与者。那么,概念转变教学应该对他们提出哪些特殊要求呢?

对学生的要求
   
    许多教学方法的共同的特征就是包括学生讨论这样一个阶段。讨论的方式有两种,一种是小组讨论,另一种是全班讨论。讨论使学生充分意识到他们自己的观点和其他同学的观点。这个阶段对学生提出各种要求,包括听取、理解和评价别的同学的观点。在考虑这些不同观点的过程中,(特别是冲突策略)学生要经常面对老师提供的更具权威性的观点。这样就给学生提供了大量不同的看问题的角度和方法,学生要考虑各自的优缺点。
    在这种鼓励发表多种观点的学习环境中,存在一个基本点,就是需要特定的科学观和学习观的支持。如果学生持有不同的观念就会产生问题。例如,如果学生具有传递型的学习观,并且坚持认为科学的观点是正确的,那么要求他们考虑自己和其他人对一个现象的看法,对他们来说就会感到不合情理。这种矛盾曾经出现在课堂实践中。有一个十四岁的女孩,当教师问她关于某个现象的观点时,她回答“为什么要问我,不如告诉我们正确的答案。”这个女孩的回答在她关于科学和学习的认识中是合理的。如果要使学生用本文所描述的各种教学方法有效地投入学习,必须向他们说明理由,并鼓励他们进行思考和反思。
    显然,这些教学方法将学生置于智力挑战的位置上。当然,这是从训练的角度而言。然而,德雷弗斯等(Dreyfus, Jungwirth and Eliovitch,1990)提醒我们,学生带进科学课堂来的不仅仅是相异概念,还有重要的态度,这些态度将影响随后的学习。特别是他们发现,“聪明的成功的学生对认知冲突的热情很高。他们喜欢产生出人意料的效果的教学方法和面对新的问题。”与此相反,“不成功的学生表现出发展了副面的自我形象,强化了他们对学校和学校任务的消极态度,使他们产生了很高的焦虑水平。”其结果是“他们极力地避免冲突,当面对冲突时他们就本能地辩解,冲突对于他们来说似乎只是代表着又一次失败。斯太文(Stavy,1991)也提出类似的观点,她认为冲突会使学生失去信心,有时还会引起退步。
    然而无论采用哪种策略,从学生的角度来看,一个主要的特征在于,知识不是提供给他们的“现成的东西”,他们自己需要对理解学习活动负最终的责任。

对教师的要求
   
    报道的所有方法都要求教师对学生的观点和理解做出反应。这种反应可以采用不同的途径和方法,因而对教师的要求也有所不同。
    在一些情景中,要求教师担任一个中性的“顾问角色”。这一角色的某些方面对教师来讲可能是不熟悉的,例如搜集各种观点和拒绝表达观点,或者支持学生为了进一步探究而制定自己的学习计划。
    在其他情况下,需要教师直接对学生的观点做出反应,帮助他们向科学的观点发展。在这些情景中,有三个要点需要教师把握:(1)所教的科学领域的知识;(2)在这一领域中学生们所倾向使用的概念;(3)在教学过程中学生倾向于使用的概念发展方式。在任何特定领域中,关于概念发展方式的知识有助于认识课堂学习的动力过程和途径。在教学之前,每个学习者的概念发展方式是不能完全确定的(例如,通过将学生开始的观点和计划的学习结果进行理论上的比较)。只能通过实践和知识的发展过程来获取对于一般的概念发展方式的认识,这种认识可能对于专家和建立教师的自信最有帮助。
    另一个对教师的基本要求是营造一个课堂环境,在其中学生能感到自信,能够公开地表达和讨论他们自己的观点。要营造这种课堂环境,教师必须了解学生的需要、感情和观点,成为班级的有效管理者。
    我们认为,对许多教师来说,上述要求可能代表着在一定程度上改变目前的课堂实践。要求教师做到以下几点:
    ——了解与所教课题有关的学生的观点和理解方式。
    ——认识所教课题的可能的概念发展方式。
    ——对学生学习进步敏感。
    ——能够提出学习任务以支持和鼓励学生的进步。
    ——对所教课题有足够的理解,能够辨别不同的观点并对其作出反应。
    ——能够组织和管理允许上述所有情况都发生的课堂环境。

总结
   
    本文回顾了为了促进学生的概念转变而设计的各种教学策略。这些策略的主要目的都是帮助学生建立更科学的世界观,所不同的是实现这一目标的具体途径。研究者提出了多种激励学生的方法:(1)用新概念去替换学生存在的前概念。(2)拓宽和发展存在的观点,并将这些观点应用到新的情景中。(3)发展可能与学生存在的观点并行的科学的理解。(4)在不同的情境中辩认合适的或适用的模式。
    显然,不同的教学策略对学生的认知要求是不同的。这就回到了本文的引言部分中提出的选择教学策略的基本问题。比较学生现存的概念和预期的学习结果为我们提供了对所期望的概念转变的整体认识,并在一定程度上表明了学生必须经历的智力活动的范围和本质。此外,选用促进概念转变的任何教学策略都将为学习者提出特定的认知需要,在设计教学时必须将这些需要与其他的相关因素一起考虑。

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发表于 2005-7-6 08:03:29 |显示全部楼层

小学生科学前概念研究同盟

1.有关水蒸发的概念
        以下是本人对60名小学二年级学生所做的问卷访谈,这些学生生活在农村,父母也没有接受过很好的科学教育,他们从基本没有接触过蒸发的知识。
        问题(1):把装满水的玻璃杯放在窗户的阳台上,过几天后杯子里的水会发生什么变化?
        很多学生会说水不会发生变化;也有的学生会说水可能会变少,如果要问他们水变少的原因时,他们可能会说是因为小动物或人把它喝了;很少有学生说水变少了,是因为水跑到空气里了。
        问题(2):用湿粉板擦擦黑板,黑板上留下一道水痕,但不久以后水痕就消失了,那么这些水究竟都到那里去了?
        很多学生会说,水转进黑板里,被黑板吸收了;很少有学生说水跑到空气中了。
        问题(3):衣服晾在屋子里和晾在外面阳光下,哪个干得更快?
       几乎所有的学生都自己在阳光下干的快些。如果要他们进行原因,他们大都会说因为外面热一些,但他们很少有人说温度加快了水蒸发的速度。
        问题(4):一滴水在电风扇吹的情况下是不是干地更快些?
       几乎所有的学生都回答在电风扇下水干得更快些,但是如果要他们解释其中的原因,他们就说不出来了。
       问题(5):把水倒到桌子上和放在小杯子里,哪个干得更快?
       有很多学生认为一样快;也有的学生说倒到桌子上水干得更快,但是他们却说不出原因。
      2.关于溶解与结晶的概念
      以下是对46名四年级4学生进行的访谈。这些学生也是来自农村,他们还没有学习过溶解的知识。在访谈前准备了一小盆水、几袋食盐、锅和燃具,然后问学生以下问题。
       问题(1):你知道这些水能把这几袋盐全部溶解吗?
      几乎所有的学生都说能。于是让他们把盐溶解到水中,结果发现溶解到一定量后,盐就不再溶解了。再让他们对这个现象进行解释,他们几乎都认为是盐的颗粒大的缘故。于是有些学生使劲地搅拌和捣碎食盐,结果发现还是不溶解。他们感到很奇怪,就再继续搅拌,他们相信通过搅拌最终能这些盐全部溶解。
      问题(2):把盐水蒸干后,盐会不会出来?
      几乎所有的学生都说不会出来,他们认为盐和水一起蒸发了。然后把盐水倒入锅里将水蒸发干,结果出来很多盐的晶体。学生对此很惊讶,感到不可思议。
      问题(3):请你猜想盐是如何溶解于水的?
      学生把盐溶于水的现象等同于冰雪的融化,他们认为盐先融化成水后才溶解的。
     3.种子的结构与萌发
      在访谈前准备蚕豆、玉米、花生等一些植物种子,访谈的对象是农村三年级的学生,共有30人参与了访谈。
      问题(1):有两粒玉米种子,其中一个大的、一个小的。请问哪粒种子将来长成的植物高大一些?
      大多数的学生认为颗粒大的种子长成的植物大。
      问题(2):种子里面都有些什么,为什么把它种下去就能长成一棵植物?
      学生一般只是从外形结构来说种子的构造,一般都说种子有芽、种皮或豆仁,他们不会注意到种子里面有胚的构造。如果让他们解释种子为什么能长成植物,他们说不出其中的原因。但有的学生会说,种子是植物的后代或孩子,只要把种子种到土壤里,它们就能长成新的植物。
     问题(3):请你预测一下,种皮、豆仁、豆芽在种子萌发的过程中会长成什么?
      多数学生说种皮将来会变成植物的外皮,豆芽会变成小芽,豆仁会变成叶子;有的同学说豆芽会腐烂掉;也有学生种皮也会脱落腐烂;还有学生认为豆芽将来会长成植物的根……总之,学生的回答千奇百怪,没有学生知道是种子里面包裹的胚将来发育成新植物的。
       对于科学学习中的前概念研究国外也很多,下面摘出国外一些认知心理学家的研究成果。以下是美国教育心理学罗纳德.G.古德的访谈。
      
     
1.什么是能量?
  KEITH(8岁):能量就是使你更强壮的东西。当你健康时你就有能量。
  CECI(6岁):它意味着你很强壮;大个子有能量,但婴儿却没有。植物没有……哦不,植物也有。
  KENNETH(6岁):能量就是像南瓜这一类蔬菜那样好吃的东西。人有能量,能量可以让人强壮起来。
  SANDY(8岁):如果你很健康而且强壮,你就有能量,如果锻炼的话就会有更多的能量。
  DARRELL(8岁):它就像空气和水一样,不是别的什么东西。
  KIM(8岁):当你来回走动时能得到的东西,来自于食物。
  CYNTHIA(8岁):就是我们强壮而健康的身体,可以做任何想做的事。
  ALEX(9岁):某些人比别人更健壮,那就是能量。打篮球的人比坐在家里苦读的人更健壮。太阳是光能,但不是像灯泡那样用电。光没有能量,但有力量(power)。能量有原子和小颗粒。
2.生命体死亡后会怎样?
  KEITH(8岁):有一些会被埋掉,或是被白蚁吃掉。
  PAT(8岁):到地底下去了,会分解。
  CECI(6岁):一个东西死了以后,它就再也不会回来了。
  KENNTH(6岁):不知道。上天堂……但不是所有的东西都这样。人会上天堂,但有些人不上……有些下地狱了。我想应该有一个昆虫的天堂。
  SANDY(8岁):死了的东西会发臭,所以你得把它埋了,然后它就会变成灰尘。
  DARRELL(8岁):死了的东西会枯萎或被蜘蛛吃掉。
  KIM(8岁):可能会被吃掉,也可能被埋掉。有时动物死后会进一个专门的山洞。我看过一部电影上说所有的大象死后会去一个专门的地方。
  CYNTHIA(8岁):有时就躺在地上,有时被埋在地底下。
  ALEX(9岁):会慢慢分解,然后被蚂蚁和别的动物吃掉。
3.木头或纸烧起来之后会怎样?
  KEITH(8岁):会卷起来,可以做成木炭或粉笔。
  PAT(8岁):变成灰。
  KENNETH(6岁):木头会被烧成灰,别的部分会随烟飞走。
  SANDY(8岁):如果你把它点着了,它就会变黑,然后飘在空中。
  DARRELL(8岁):纸烧起来之后会发出一点光,然后变成黑粉笔。
  CYNTHIA(8岁):会进入土中并且下沉。
4.什么是原子?
  KEITH(8岁):从来没听说过原子。
  DARRELLL(8岁):原子是一种真正强大的东西。
  CYNTHIA(8岁):不知道。
5.什么是细菌?
  KEITH(8岁):细菌就是生活在水里和茶杯中的东西,它会让人生病。
  PAT(8岁):细菌生活在狗身上,也会伤害人。
  CHARLES(9岁):打喷嚏或捡脏东西的地方就有细菌。
  BRETT(9岁):当你吃别人吃过的东西或被狗亲了一下时就有细菌。
  KIM(8岁):在污垢里或堆满东西的地方,我们看不见这些很小很小的虫子。
  SUE(8岁):脏东西身上的小斑点就是细菌,有时会让人生病。
  ALEX(9岁):在里面。它们生活在自己的世界中,会让人生病。
  JEFF(8岁):有一些细菌是好的,有一些在蛇身上。黑莓身上没有细菌。
6.为什么夏天热而冬天冷?
  KEITH(8岁):地球绕着月亮转,地球和月亮都绕着太阳转。当地球离月亮很近时天气就冷了。
  PAT(8岁):这是上帝安排的。
  CHARLES(9岁):冬天冷是因为风多。
  BRETT(9岁):冬天冷夏天热仅仅只是名称问题。
  KIM(8岁):因为这和晴天不同。
  JOHN(8岁):冬天更冷是因为有风。
  CYNTHIA(8岁):雪使风更冷,太阳使花朵在夏天盛开。
  LISA(8岁):本来就是那么回事。
  DANNY(9岁):地球上就是这样。在亚洲是冬天,冬天在另外一边。
7.为什么我们只有在白天才能看见太阳?
  KEITH(8岁):因为地球时而转动,时而停止。
  PAT(8岁):这是上帝安排的。
  KENNETH(6岁):因为晚上云太多了。
 SANDY(8岁):只能在白天看见太阳是因为(如果晚上也能看见太阳的话)月亮就不能发光了。月亮在日本附近的天上,到了晚上日本人就把它关掉了。
 BRETT(9岁):只能在白天看见太阳是因为晚上月亮挡住了太阳。
 TOM(8岁):晚上月亮要出来,太阳和月亮不能同时出现。
 BECKY(8岁):晚上太阳躲在树背后。
 CYNTHIA(8岁):白天太阳是唯一的光源。到晚上没有了太阳,月亮就发光了。
8.风是从哪里来的?
  KEITH(8岁):风来自云。卡车、小汽车、飞机产生了风,风永不停歇。
  CECI(6岁):风来自树。
  KENNETH(6岁):风来自能量——不,我觉得它还是来自于树。
  BRETT(9岁):风来自天空、海洋,它从月亮和云的背后吹过来。
  DARRELL(8岁):风来自天空。氧气产生压力抽打着风,风就这样吹了起来。
  BECKY(8岁):我认为风来自天空。风吹过之后,又回到天上去了。
LISA(8岁):风来自云。风吹过后就消失在空气中。
  


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发表于 2005-7-6 08:04:42 |显示全部楼层

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学生头脑中的前科学概念研究
罗星凯 周中权

  物理学科心理的系统研究,本世纪70年代在西方兴起,考察其背景,笔者认为有两个方面:一是50年代末开始的大规模课程改革运动所遇到的问题和困难,启示人们只有深入学科领域研究学生的学习过程、掌握其思维特点和规律,才能使课程和教法更好地适合学生的发展水平和认识特点、切实提高教学质量;另一方面是认知心理学的发展,特别是瑞士心理学家皮亚杰对儿童认知发展的开创性工作,令人耳目一新,它为物理学科心理的研究提供了很好的启示和可借鉴的方法。
  过去的20年来,物理教育与教育家和广大物理教师密切合作,在学生认知发展与物理教育、物理问题解决、学生物理概念形成和发展等方面做了大量开创性的工作,取得了许多优秀的成果。特别是研究表现于物理学习过程中的各种前科学概念的特点及其对教学的影响方面,进展尤为显著。前科学概念(苏联心理学家维果茨基称为“自发概念”)一般是指学生在学前由长期的日常经验形成的对事物、现象的看法和观念。按照认知心理学的观点,这种前概念的存在是必然的。因为个体从出生就开始了探索环境、顺应环境的活动,在活动中构建出了特定的认知模式(图式)。前科学概念就是这种图式的反映。但它们中许多只是一种对事物和现象的非本质认识,而且由于物理概念提示的是复杂纷繁的自然现象的本质,具有一定的抽象性和复杂性。因此,表现在物理学习中的学生的前概念多是肤浅的、与科学概念相悖的,对学生形成物理概念构成障碍。人们的研究表明这种观念的两个重要特点就是它的广泛性和顽固性,它广泛地存在于各个层次的学生之中,而且一般科学观念并存,不易引起注意和被纠正。
  为了深入探讨学生的前科学概念的特点和对教学的影响,寻求改进教学的途径,我们先后进行了两次较系统的调查,分别就学生对速度概念、惯性概念、自感概念等内容的理解进行调查研究。下面分别介绍这两次研究的过程和结果。
  1 高一学生所理解的速度概念、惯性概念以及力与运动的关系
  1987年下学期,我们选择江西师大附中高一(1)班、高一(2)班这两个平行班作为研究试验班,旨在通过调查、查清学生前科学概念的特点和来龙去脉,据此探讨改进教学的途径。
  调查采用诊断性测试的办法,两个班的全体学生(N=119)接受测试,时间在他们学习运动学之前,测试题全部采用自由反应型,并给予学生充裕的时间作答,以便尽可能多地反映学生的思维过程,具体测试题(见附录)的编制,速度理解部分参考乔布瑞奇博士的研究编成[1]。乔氏的研究主要特点是借鉴了皮亚杰的“临床法”,让学生观察物理现象,从他们对现象的预言和解释中探测学生对速度概念的理解和思考过程。
  由于研究的目的在于通过学生的反应来探测他们的前概念,因此评卷采用细致分析学生回答并加以适当分类的办法,并统计各类反应的频数。对于难以从卷面判断的反应,将及时辅之以个别访问谈话。
  题1和题2是用实验演示出两个物体的追赶情况。在题1中,A球进入轨道后,一直作匀速直线运动,且起初跑在B球前面;B球以较大的初速度进入一斜面轨道,作匀减速直线运动。学生看到的情景是:B球先追上并超过A球,然后又被A球追上并超过。题目要求学生根据两小球在轨道上的运动情况比较它们何时速度大小相同。题2也是两球的追赶运动,与题1不同 的是一球在整个过程中始终未能追上另一球。

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  这种用物体之间追赶的实验来探测学生对速度概念理解的方法是皮亚杰的首创。他在爱因斯坦的建议下曾就儿童的时间和速度概念的形成进行研究,得出的结论是,在9岁以前,儿童有一种不依赖于长度的速度直觉,即一种“追越”的直觉。表现在如果物体A一开始在物体B的后面,后来超过了B,那么就知觉到物体A的运动比物体B快。在图1所示的例子中,两辆汽车同时离开A点,它们同时到达B点,但是行驶的路线不同。当观看了这两辆汽车的运行后,处于前运算阶段(2~7岁)的儿童说,两辆汽车以同样的速度行驶。皮亚杰认为,关于时间和行驶距离的关系,即速度的比率概念,要到进入具体运算阶段(7~11岁)才能形成,而要真正理解时间和速度的关系,则要进入形式运算阶段(7~15)才行。
  我们测试的是高一学生,他们一般解决皮亚杰的这一作业不会有什么困难。但是在试题1中,设计了两次超越的过程。对学生来说,难度变大,正确的答案变得不那么显而易见,必须排除两次追越这一知觉吸引的影响,正确把握两球的速度变化情况,特别是B球速度连续减小这一事实,才能得出在第一次B球追上A球之后、第二次A球追上B球之前这段时间中有、且只有一个时刻两球速度刚好相等。对学生答卷的分析统计表明(详见附表),有69%的学生利用了一球正好追上另一球作为判断速度相等的标准。而且在陈述的理由中学生甚至认为处在前面就意味着速度大。以下是一个学生的典型误答:
  “有两个时刻A、B两球速度相等,一是在B球追上A球的一瞬间,另一是在A球再次超过B球的时刻。因为一开始,VB<VA,过了一段时间,VB开始增大,当VB=VA时,B球与A球同行,但VB仍增大,所以它超过了A球,又由于B球是在斜面上滚动,它的速度由于受到磨擦力而减少,A球仍按原速前进,当VB再次等于VA时,A球与B球在同一地点,接着A球超过了B球。”
  可见,在面临较复杂的情境时,学生早期的那种“追越的直觉”又重新被唤起。这种由经验形成的观念并未因为他们在初中接受了正式的物理学教育而真正地消除,它们在学生头脑中仍占有一席之地,成为后继学习的前概念。
  题3、题4、题5用于探测学生对惯性概念、运动和力的关系的理解。这些内容,学生在初中都已经学过(题5例外)。但是,测试表明他们对惯性概念的本质缺乏正确理解,对运动和力的关系的认识仍然是非牛顿式的。 例如,对题3虽有90%的学生正确的回答出第一种方案是正确的,说明他们能从现象中识别出惯性的现象。但在细查学生的解释后发现,不少学生将惯性视为一种力,这种力被视为是物体由于和人一起运动而具有的,当人松开手后,小球向前的运动就是靠这力来维持的。以下是几个学生典型误答:
  “第一种方案对,因为小球脱手后仍具有一定的惯性力。”
  “第一种方案正确,因为小球受到惯性作用。“
  “第一种方案对,因为小球由于运动而具有向前的惯性。”
  在题4、题5中,这种思想就暴露得更明显了。71%的学生认为小球离手后仍有一力使之上升,到了最高点此力才消失,题5中,58%的学生认为小球在脱绳后仍会由于具有“圆周运动的惯性”而沿圆弧或偏向圆弧的轨道运动。图2所示的是从学生试卷上复制下来的三种典型错误解答。
  

  由此可见,学生虽然记住了惯性这一术语,并不再持有外力一撤消,物体就立即停止运动这一典型的亚里斯多德式的运动需要力来维护的观点。但是他们臆造了一个与运动相联系的力,用这力解释为什么物体在脱离外力后仍会继续运动。而在物理课中学到的惯性就被他们自然地拿来做了表达这个力的“恰当”术语。这样,即使学习了惯性定律,他们原来所持的“运动需要力来维护”这一总的概念框架仍然未变,也不必非要变不可。因为在这一总的框架下理解(曲解)的惯性概念,可以解释所面临的现象,自圆其说,内心并不感到矛盾。这与历史上对这一问题的认识探索过程正好吻合。亚里斯多德的理论在解释一些脱离了外力后仍能运动的现象时显得牵强附会,中世纪的经院哲学家们就以原动力学说修正了它。但“运动需要力来维持”这一亚里斯多德的概念框架并未改变。遗憾的是,这种错误的观念不仅广泛地存在于当今学生的头脑中,而且并未由于学过了伽利略的思想、牛顿的定律以后而消除,它作为一种前概念在严重地影响着学生对物理概念、规律的学习。
  2 学生头脑中的自感概念
  对学生理解自感现象的系统的调查研究表明,学生较普遍地认为含电感电路在电源断开时通过电感的电流会有一个突然增大的过程,深入的分析和测试证明这种误念是学生在原有的错误观念下,曲解新的教学内容(特别是所面临的有关实验现象)的结果。详细讨论见参考文献[2]、[3]。综合上述的两次调查研究,学生前科学概念从产生的途径上可以分为两种形式。
  一种是在正式接受物理教育以前,学生根据日常经验,在与自然和社会环境的相互作用过程中形成的、关于对面临的事物和现象的理解,它们以直觉和非科学推理为支柱,大都片面、幼稚,与科学概念相悖。但是,在教学中,这类观念又不会轻易地让位于科学概念。它们可以自行调整、变通后与学生在物理课堂中接收到有关内容并存于学生的认知结构中,并且成为较为隐蔽但根基甚深的一部分观念。在面临较复杂的情境时,就会唤起它们。这种现象在各种层次的学生中都不同程度地存在。
  另一种是学生在正式学习物理以后,在学校教学情境中形成的。它主要表现在一些学生以前缺乏感知经验课题上。物理演示实验是一种对物理现象的人为控制和再现,它具有和自然存在的现象相同的直观、感知吸引力强的特点,尽管它是对自然现象的纯化,但毕竟仍难以完全消除非本质因素的干扰。特别是当那些非本质现象与学生认知结构中有关观念一致或相关联时,学生很容易同化这些现象。他们在自己原来观念的框架下理解所面临的现象,导致对本质特征的曲解,并同时使原有的观念得到充实和加强,成为进一步学习的顽固的先入之见,影响学习的过程。
  当然,这两类前概念在本质上是相同的,它们都反映了学生思维过程对直觉、经验的依赖。
  长期以来,在我们的教学实践中,对学生的这类前科学概念是缺乏系统研究和对待的。教材主要考虑的是知识的逻辑结构体系,典型的物理课往往就是简单的引入概念或规律,然后大量的时间花在举例说明、验证和练习巩固上。这种做法事实上有意无意地将学生的头脑当成了一块“白板”,我们教师可以在上面构画出各种各样的物理知识图景。物理演示实验一直作为教学手段而起着配合物理知识讲授的作用,考虑的重点自然是如何通过实验把一个抽象的问题具体化、形象化。因而很难真正开发它的教学功能,拓展应用领域,有时追求实验效果明显,考虑不周,走向了反面。总之,我们尚未腾出时间来系统地研究学生头脑中丰富的观念世界及其影响他们理解物理世界的机制,就只能把我们所理解的物理世界硬塞进学生头脑中,当发现学生未接受时,往往就是采取简单重复、反复强化的办法,或者干脆认为学生太笨。显然这种状况已到了必须认真设法改变的时候了。通过对学生学习过程的研究,我们初步看到了在这方面的前景,明确了今后努力的方向。
参 考 文 献
  [1] Trowbridge . D. E etc. Am . J Phys. , 1980.48: 1029
  [2] 罗星凯,周中权。学生头脑中的自感概念。 江西师大学报, 1988;(2)
  [3] 罗星凯。 周中权。学生的认知过程与课程设计。物理教师。1988;(9)


附录
  力 学 测 试 卷
  说明:第1、第2题配有实验演示。请先注意观察有关的说明:
  1、图1所示的是A、B两球每隔一定时间间隔的位置。在轨道上运动的过程中。两球是否有速度大小相同的时候?为什么?


  2、图2所示的是B、C两球每隔一定时间间隔的位置,在轨道上运动的过程中,两球是否有速度大小相同的时候?为什么?
  3、老师布置同学们做一个游戏。内容是在快步跑的过程中(不准弯腰)将抓在手中的一小球释放(只是将手松开,并不抛球)。使小球刚好落入一放在跑步路线边上的小圆筐内。同学们中有三种方案:一是在离小筐还有一点距离时松手;二是在正好跑到小筐处松手;三是跑过小筐一点距离后再松手,你认为哪一种方案是对的?为什么?

  4、小明手拿一个球。向上一抛,小球上升后又落下了。请解释为什么在离开小明的手后。球仍能上升?但最后怎么又落下了。
  5、如图3所示,杂技演员抓住(O点)一头拴一小球的绳子,使小球打圆圈。假设当球在A点时,绳子突然断掉。你预料小球此后将沿怎样的轨迹运动?为什么?

附表 学生答案错误分数统计 单位:人
错 误 类 型 1班(N=59) 2班(N=60)
--------------------------------------------------------------------------------
题1,根据位置判断速度
43(73%) 39(65%)
题3,答案错误 10(17%) 12(20%)
题4,认为有一力使地上升 44(74%) 41(68%)
题5,小球脱绳后仍会沿偏向圆心方向运动 29(49%) 32(53%)

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相关概念的干扰
????科学概念之间既相互联系,又相互区别。在学习科学概念时,人们常常不能区分相邻、相近的科学概念,这是相关概念干扰的表现之一。
????美国华盛顿大学科学教育组对速度与加速度等运动学概念的理解进行了较深入的研究。在这一研究中,评价学生运动学概念理解程度所用的准则是正确使用这一概念解释实际运动的能力。在面谈时,学生观察用钢球沿直导轨(水平和倾斜两种情形)滚动所产生的各种运动。用一系列有组织的问题问他们观察到的情况。主要数据来源包括这些"个别演示面谈"记录,并有班级讨论、师生对话、家庭作业和课程考试。
????研究表明,相当多的学生不能清楚区别速度和位置的概念。在出现错误的情形下经常发现学生使用位置准则来决定相对速度。位置和速度之间的混淆在学生画出和解释实际运动图线的方法上也表现出来,此时。概念明晰性的缺乏和没有能力把运动学概念和图像表象联结起来使问题复杂化了。即使是微积分学得很好的学生也有同样的困难。他们中许多人对一次课堂演示,实际上画出了不能区别的位置对时间和速度的时间图线。
????相关概念干扰的表现之二是前科学概念的干扰。学生在学习科学之前,头脑中并不是一张白纸,他们从日常生活或者以前的学习中积累了不少与科学有关的感性经验,对客观事物的属性有了一定的认识,形成了一定的概念即前科学概念。其中有些从经验中形成的概念是错误的或片面的(称错误概念、相异概念),从而干扰了正确概念的形成。教学中必须利用观察实验、变式等手段,排除前科学概念的干扰,用科学的概念去置换学生头脑中错误的科学概念。

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初中学生化学前科学概念的调查及其对策
--------------------------------------------------------------------------------

  现代认知建构主义理论认为,学习过程是学习者原有的认知结构与从环境中接受的感觉信息相互作用、主动建构信息意义的过程,学习者先前的知识、经验及思维方式在个体的学习过程中起着极其重要的作用。具有不同认知结构的个体在接受同一外界信息时,可能会形成不同的认识。这就启示我们:在教学活动中必须重视学生头脑内部的认知结构,了解学生的知识、经验状况以及思维习惯,尤其要了解学生已有概念中那些不全面甚至错误的概念(即学生的“个人观念”“相异构想”或“前科学概念和认识”)。因为有关研究表明,学生的许多前科学概念和相异构想是比较顽固而且潜在的,它们对学生的许多科学活动如观察、理解、应用知识及解决问题等都产生重要影响,特别是消极作用。研究同时发现,课堂教学前后,很多学生的个人概念并没有发生多大的改变,暴露出现行科学概念教学的低效性和盲目性。对教师而言,如何发现学生头脑中那些朴素的、不全面的甚至错误的概念,采用哪些教学方法帮助学生把那些不全面的、错误的概念转变为科学的概念,是教师迫切需要解决的问题。为此,笔者在调查研究的基础上,提出解决这一问题的某些对策,以期在教学实践中取得较好的成效。
  一、调查
  (一)调查方法和对象
  调查于2000年8月在学生正式接受化学学科教育之前进行,调查的问卷及方法在参考北京师范大学王磊教授研究的基础上进行设计,全卷共分两部分,第一部分为判断题(客观卷),共计三十题,主要围绕物质的同一性、质量守恒定律、纯净物与混合物、溶液的有关性质、燃烧、生锈、常见物质组成、分子的有关性质等内容来设计,学生针对题目所给的说法,选择“正确”“错误”或“不知道”来回答。第二部分为问答题,共有三题,针对本地的实际情况及化学学科的特点进行设计,要求学生对环保知识、化学职业的了解、化学课堂教学及化学教师的期望进行简答。调查对象为本校新一届初三的四个教学班,共收回有效问卷194份。
  (二)统计结果
  初步统计结果表明,初中生在学习化学之前就已经拥有较强的前科学概念, 对多数化学核心知识的一致性概念和相异性概念都十分显著(“一致性”表示学生的看法与参考答案相一致,“相异性”表示学生的看法与参考答案不一致),尤其是比较抽象的知识如溶液的均一性、溶解过程、物质的组成、分子的性质等的相异性更为突出。从第二部分问答题回答的情况看,大多数学生对环保知识有一定的了解,能说出治理汽车尾气排放、治理水体污染、进行垃圾分类等环保措施,仅有6.2%的学生不能说出。对化学职业的了解,有11.9%的学生说不知道或不能回答。对化学课堂教学及对化学教师的期望,有52.6%的学生希望能多做实验、多动手实践,有58.8%的学生希望化学教师能幽默风趣、态度和蔼,使化学课上得生动活泼。
  此外,笔者还比较了学生初二物理成绩与客观卷的一致性及关系。结果显示,客观卷的一致性与物理成绩有极显著的相关,表明学生先前的知识、经验及思维方式等在学习过程中起着重要的作用。
  为了进一步探究影响学生前科学概念的主要因素及其对化学成绩的影响,一年后,笔者又了解了受调查的194名学生中在我校参加中考的182名学生的化学成绩,结合原来问卷统计的情况进行因素分析。从中抽取影响学生前科学概念的10个主要因素:物质的组成(如水、溶液的组成)、科普知识(如对微粒、化学物质、盐、空气质量的认识)、生活经验(如对导电、生锈、燃烧、沸腾、同种物质的认识)、气体的成分(如空气、一氧化碳和二氧化碳)、燃烧的条件(如氧气的作用、加热等)、气体性质(如氢气密度、分子运动)、常见物质的性质(如盐酸的作用)、质量守恒定律(如铁生锈和木材燃烧后质量的变化)、溶液的均一性(如一杯糖水上下是否一样甜)、观察的方法(如空气的观察等)。
  在上述因素分析基础上,笔者进行了二阶因素分析。分析发现上述10个因素的内容可概括为三个方面。其中,物质组成、科普知识、生活经验、常见物质性质、质量守恒定律可归纳为知识经验方面,气体的成分、燃烧的条件、观察的方法可归纳为实验方法方面,气体性质、溶液的均一性可归纳为思维方式方面,正是这三个方面的因素对学生的化学成绩产生了较大的影响。
  二、对策
  学生头脑中前科学概念的形成首先来源于自己的生活经验和直观感受,以生活常识先入为主。其次,来自通过自己单凭直觉的推理,对名词、规律、定理进行错误推广。此外,学生的生活背景、科普教育的片面性和某些大众媒体的误导,也在相当程度上影响学生前科学概念的形成。总之,前科学概念是学生根据自己的经验观察和理解世界得出的结果,虽然它仅仅是一种朴素的观念,但却是学生思维的产物,也是学生理解新事物的基础,有其存在的客观性。教师不能忽视它的存在,更不能总是一味地指责或嘲笑学生的前科学概念,否则将会挫伤学生的自尊心,降低学生的学习兴趣,甚至对理科的学习产生畏惧心理。只有对学生的前科学概念因势利导,有效地加以利用,才能使学生积极地构建自己对外部世界和现象的观察与理解,让新的知识纳入到学生原有的认知结构中去。为此,笔者认为,可采取以下措施实现学生前科学概念的转变。
  (一)充分利用化学实验
  化学是一门以实验为基础的学科,许多化学概念源于化学实验,许多科学方法也都能和化学实验融合在一起。通过实验,不仅能发现事物运动的规律, 建立科学的理论,还能验证某些假设,纠正人们心目中的一些错误观念。前科学概念主要源于学生的直接经验,因而让学生在直接经验中修正错误的观念,是帮助学生获取知识的最好途径,这样也更符合学生的认知规律。一般学生的前科学概念是片面的,通过观察和实验可以扩展学生的感性经验,使学生理解起来更加形象,从而促进学生的思考,克服认识的片面性。这种亲自动手和亲眼所见的实验容易使学生信服,正确的实验结论是最有说服力的。从调查分析中可以看出,实验方法是影响前科学概念的重要因素,加强实验教学也是学生迫切的需求,化学实验有利于激发学生的学习兴趣。所以,教师应创造条件增加实验的机会,同时实验应尽可能在教师指导下,让学生自己动手去做。实验前可先让学生根据自己的理解预测实验结果,再进行实验,把实验结果与自己的预测结果对比,使学生信服化学概念的正确性。例如,从调查中发现有51%的学生不知道“分子和原子在不停地运动”,于是我们增加了氨分子运动使滴有酚酞试剂的水变红的实验,引导学生进行探究,使学生理解“浓氨水中有肉眼看不见的粒子逸出,有些粒子进入滴有酚酞试液的水里,使溶液成分改变,颜色变红”的结论,对分子的性质有了比较正确的认识。
  (二)引发学生的认知冲突
  根据波斯纳等人的研究,为了实现学生的概念转变,应满足下列条件:1.学生必须对自己头脑中已存在的概念不满意;2.学生必须对新概念有最低限度的理解;3.新概念初次出现时必须显得合情合理;4.新概念应具有解释和语言的功能。其中对当前的概念不满意是产生概念转变的关键因素,因此利用引发认知冲突的方法来促进概念的转变,对于纠正学生的错误概念是一种极为有效的教学策略。传统的教学特别强调对概念字、词、句的讲解,以为以此就能纠正学生理解和表达上的错误,却往往效果不佳。建构主义认为,知识并不能简单地由教师或他人传递给学生,只能由学生依据自身的知识和经验主动地加以建构。而社会相互作用对个体的意义建构非常重要,通过合作和讨论使学生超越自己的认识,看到与自己不同的理解,看到事物的其他侧面,从而形成对事物更加丰富的理解,将有利于学习的广泛迁移。所以,教师在课堂上既不能急于求成,也不能强行纠正,可以巧妙地通过合作学习中的讨论和对话,引发学生的认知冲突,允许学生为自己的前科学概念辩护,使学生间或师生间充分交换对同一事物与概念的不同看法。当学生发现自己所持有的概念、观念与他人不同,他人的观念比自己更合理,能更好地解决自己悬而未决的问题时,他们往往会对自己先前所持有的观念提出怀疑。在这种认知冲突中,学生易于接受新的、正确的科学概念。例如,从调查中发现有63.9%的学生认为“一杯透明的糖水,杯子下部的糖水要比上部的甜”。这虽然是个简单的溶液均一性的问题,但因涉及学生的正确思维方式问题,教师并没有一笔带过,而是组织学生进行讨论。不少学生一口咬定实际情况就是这样,辩论很激烈,有的学生还再次进行试验,最终得出了关键在于糖是否完全溶解的共识,溶液均一性的概念也就自然形成了。
  (三)重视概念之间的联系
  建构主义认为,学习者所建构的知识是将他们已有知识与新的经验结合起来,其中包括学习者已有概念的修改和知识结构的重组。因为知识的建构依赖于学生的知识范围,不同经验的学生带着他自己特有的认知结构和对世界的唯一理解来到教学情境中。如果学生所具有的知识范围和他的理解都无法与新的经验联系起来,那么不管教学设计得多么好,不管学习个体花费了多大的努力,学生建构知识的过程都可能是无效的。王磊等人的研究表明:1.当既有的知识与待学的知识之间有共享的属性时,概念的改变是比较容易发生的,因为这种改变主要是通过增加或减少一些属性的方式来改变概念结构,经过常规的科学教育就比较容易转化和改变;2.当既有的知识与待学的知识之间没有共享的属性时,单纯依靠一般的科学教育是很难转变的。从前面调查的结果可以看出,纯净物与混合物、常见物质的性质等知识有较高的一致性,这些知识与学生已有的经验比较接近。但对初三化学概念的学习来说,更多的是属于后一种研究结果的情况,如物质的均一性和同一性观念、物质组成、微粒的实质、可视的宏观与不可视微观的相互统一等。从前面调查的结果还可以看出,学生客观卷的一致性与其初二物理成绩有极显著的相关,这也说明学生先前的知识及概念对新概念建立的作用。因此,教师必须在弄清学生前概念的基础上,充分挖掘学生前概念中可以利用的因素,努力寻找新旧概念之间的联系,为新概念的建立牵线搭桥。
  建立概念之间的联系的重要方法是类比的应用。维特罗克认为:有意义的学习指的是学生将经验、概念、原理、知识框架建构起联系的过程,正是在概念之间和概念内建立联系的过程才产生了有意义的学习。当用一个类比在概念间建立联系后就能产生维特罗克谈到的“有意义的学习”。因此,类比是促进学习者在已有概念、知识的基础上建构新知识的有效工具。例如,可以通过洁净、干净与纯净的类比,建立纯净物的概念;通过气体和液体体积的压缩,形成对分子间隔的认识;通过比较人与人类的关系类比原子与元素的关系;等等。当然,要注意类比运用的局限性,不能夸大类比的作用,否则反而会构建不科学的甚至是错误的概念。例如,把原子比做太阳系也许能帮助学生理解电子与原子的关系,然而这一类比也可能使有些学生误以为电子是沿着单一轨道围绕原子核旋转的,以致形成错误的概念。
  (四)运用现代教育技术
  现代多媒体技术和不断发展的网络技术, 在化学教育中的运用是具有优势的。首先,化学是一门从分子、原子水平研究物质的组成、结构、性质、运动、变化及其规律的学科。对于复杂的微观世界, 用传统的教学手段很难使学生理解,而化学多媒体CAI借助计算机的模拟手段,可以使学生比较直观地感知微观粒子的运动,从而有助于认识化学变化的本质。其次,化学也是一门理论性很强的学科,化学概念与原理抽象程度较高,单靠语言和文字的描述,很难在学生的大脑中留下深刻的印象。许多用其他方法或手段效果不理想或难于实现的教学内容,如化学反应历程的模拟、物质的溶解过程、离子化合物和共价化合物的形成过程等,化学多媒体CAI都可以大显身手。再次,化学的理论性、逻辑性很强,化学概念、原理、规律之间,以及物质的组成、结构、性质、运动、变化规律之间有着密切的联系,应用建构主义的教学思想,通过建立清晰的概念图、关系图来体现化学认知结构,帮助学生理清这些复杂的关系,是突破化学教学重点和难点的关键。而多媒体与网络的许多特性,与建构主义的要求十分合拍。此外,在模拟实验、收集资料、个别化学习、教学互动和提高课堂效益等方面,化学多媒体CAI也有独特的魅力。因此,我们应利用校园网的优势,自制简单课件,或从网络上下载实用的课件和资料,或购买化学多媒体CAI课件等,在教学中加以应用。这样,不仅能帮助学生消除原来错误的概念,还能激发学生的学习兴趣,使学习变得更加有意义。
  总之,学生在正式接受化学教育之前对一些化学的相关知识普遍存在着个人的前科学概念。由于初中学生的前科学概念对化学成绩有较大的影响,了解这些前科学概念,对学生的化学教育会起到积极的作用。研究表明,影响初中学生化学成绩的主要因素是个人的知识经验、思维方式和实验方法等。所以,运用建构主义的观点指导教学,采取加强化学实验教学、引发学生的认知冲突、形成概念之间的联系和运用现代教育技术等策略,对转变初中学生前科学概念有较大的成效。
 李子朔

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发表于 2005-7-6 08:06:33 |显示全部楼层

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概念的形成过程
一、概念的心理学定义
  概念在心理学上指的是反映客观事物共同特点与本质属性的思维形式,是高级认知活动的基本单元,以一个符号,就是词的形式来表现。包括在每个概念下的事物一般都具有共同的属性或特性,比如"笔"虽然多种多样,但都是书写工具。
  每个概念都包含内涵和外延两个方面。内涵指的是概念所反映的事物的本质,外延指的是概念的范围。例如,"脊椎动物"这个概念的内涵是有生命、有脊椎,外延则包括一切有脊椎的动物。概念的内涵增加,它的外延就小了。
  心理学通常以人们掌握概念的途径不同将概念分成日常概念和科学概念。日常概念也叫模糊概念或前科学概念,它是在日常交往和个人经验的积累过程中形成的,因此这类概念的内涵中有时包含着非本质特性,而忽略了本质特性。例如有些儿童认为鸟是"会飞的动物",把蜜蜂、苍蝇都看成鸟,而不同意鸡、鸭也是鸟。科学概念也叫明确概念,是在科学研究过程中经过假设和检验逐渐形成的,对于个人则主要是在学习条件下获得的。因此,科学概念的确切内涵可以用言语进行科学的解释。当然,科学概念的内涵也不是一成不变的,随着社会历史的发展,科学的进步以及人类认识的不断深化,概念也在不断地丰富和发展。
  概念具有不同的等级,如"猫"是一个概念,"哺乳动物"、"动物"、"生物"也是概念,但这些概念处于不同的层次上,"动物"在概念层次上比"生物"低,比"哺乳动物"高。
二、概念形成过程的研究
  概念是人类社会发展的产物。从个人的角度看,概念形成是指个体学会概念的过程,即把具有共同特征的东西归在一组,把有不同特征的东西放在不同组别之中,再把这些组和不同的名称联系起来的过程。这个过程受很多因素影响,难以进行实验研究。因此,心理学家常用"人工概念"的方法研究概念的形成。
(一)人工概念形成的研究
  人工概念是人为的、在程序上模拟的概念,这种方法是赫尔(C.C.Hull)于1920年首创。研究发现,概念形成过程是从许多具体事例中归纳和发现共同因素的过程,而且受到反馈的影响。自赫尔之后,许多心理学家利用人工概念探讨了概念形成的一些规律。最著名的为布鲁纳等人(Bruner,Goodnow&Austin,1956)的实验研究,他们提出了概念形成的假设检验模型。这一模型认为,概念形成的过程是一个提出假设和检验假设的过程,被试者通过对所给剌激材料的分析与综合,并依据自己的知识经验,首先提出一个与目标相一致的假设。然后再根据主试者的反馈和对新材料的分析,检验和修正所提出的假设,最终形成概念。其基本模式可以概括为:假设--检验--再假设--再检验--直到成功。这一模型以后得到了许多学者研究的证明。
  一个人工概念形成的实验:
  条件:假定dax一词表示一个概念,现给你列出如下几个条件,请你通过推理找出它的含义。
  (1)dax可能是一个大而发亮而红的正方形。
  (2)dax可能是一个大而不发亮而红的正方形。
  (3)dax不可能是一个小而不发亮而红的正方形。
  (4)dax不可能是一个小而发亮而红的正方形。
  (5)dax可能是一个大而不发亮而蓝的正方形。
  问题:dax指的是什么?
  最好的答案应该是:dax是一个大的正方形。
  由于人工概念带有很大的人为性质,因此,有人指出不能把它的研究成果全部应用到人类自然语言概念的形成上,从而又有了概念形成的样例理论(罗施,1973)。样例理论认为,自然概念不像人工概念那么确定,头脑中的自然概念不是一个或几个关键特征,而是对概念样例的记忆。换句话说,自然概念的形成用不着假设检验参与。但是马丁等人(Martin &Caramazza,1980)对成人所做的脸谱分类实验否定了该理论。实验证明,尽管告诉被试,脸谱中没有哪一个或哪几个特征可以总是作为分类的决定性依据,被试还是采用了假设检验策略,即系统地考察脸谱的各个具体特征并进行分类。
  20世纪80年代以后出现的一个新观点认为,人们记忆中可能存在两类信息,一类是样例信息,一类是类别信息。当出现一个刺激,并且需要迅速判断这个刺激是否属于某个类别时,就要用到样例信息;而在严格地从逻辑上进行证明时,则需要依靠类别信息概念的定义、关键特征以及特征间的相互关系。总之,自然概念和人工概念之间没有不可逾越的鸿沟,有关概念形成的检验假设理论,无论在自然概念、人工概念和其他精确定义概念那里都能得到支持。
(二)自然语言概念的获得
  人工概念实验研究得出的一些结论,如假设检验和信息反馈等,对于自然语言概念的获得也是适用的。儿童是通过类比归纳和理解一类事物的共同属性来获得概念的。在日常生活中, 儿童开始接触某个概念时,还不能理解什么是它的本质属性,而只是把它当作一个样例来理解,由于经常接触而每次又有些不同,于是头脑中便形成了一个抽象的"最优"例证。以后他便在生活经验中依据这个例证来进行类比,提出自己的假设。再经过生活中正反两方面的不断反馈,最终就可以从大量的例证中归纳出来一类事物的共同的关键特征,从而获得了某个概念。

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发表于 2005-7-6 08:07:18 |显示全部楼层

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在学生原有的知识经验中,浮力及其相关的观念在学生头脑中已经有了相当长的发展时间,这些观念经过反复建构已经形成了系统的但并非科学的概念.这些概念叫前科学概念.比如,学生在日常生活中观察到大量铁块沉入水中的现象局,于是就在头脑中形成了铁块可以沉没于任何液体中的前科学概念.当教师讲授阿基米德原理,演示铁块漂浮于水银面上时,许多学生根本不相信,认为这是教师在变戏法,在糊弄学生.因为,他们在日常生活中所观察到的是铁块毫无例外地沉没于水中以及他们所知道的一切液体中,于是他们坚决不肯相信铁块可以漂浮于水银面上.他们认为物理学违背“常识”,太不合“情理”了.这正是前科学概念对于物理教学的阻碍作用.
有关的调查表明,学生在学习阿基米德原理时,存在有下列前科学概念:
(1)一块长木头竖着放人水中比横着放人水中时受到的浮力小,因为竖着放底面积小,而横着放底面积大,所以浮力大。
(2)大小一样的实心铁块和空心铁球放在水中时所受到的浮力不同.空心铁球所受的浮力大,因为其中,有空气.
(3)物体浸没越深所受的浮力越大.因为往水中按物体时越深越费力.
(4)沉没于盛有水的容器底的物体不受浮力,因为漂浮不起来.
(5)同样大小的铁块和木块完全浸没于水中,木块所受的浮力大,因为一松手木块就能漂起来.
(6)不施外力,铁块不能漂浮于任何液体上,因为铁太重……·
上述这些前科学概念是在长期日常生活中形成的,它们根深蒂固,学生深信不疑,认为有“事实”根据,能“解释”现象.这无疑是导致阿基米德原理难教的重要原因.

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发表于 2005-7-6 08:08:40 |显示全部楼层

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我把相关的资料做整理在一起,方便大家学习。

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发表于 2005-7-6 13:03:18 |显示全部楼层

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斑竹辛苦了!

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发表于 2005-7-7 21:37:49 |显示全部楼层

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现在才看到,还能参加吗?
网名:jim0000
工作单位:广东省佛山市鸿业小学
邮编:528000
电话:13726651222

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发表于 2005-7-7 21:54:46 |显示全部楼层

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网名:jim0000
工作单位:广东省佛山市鸿业小学
邮编:528000
电话:13726651222
我还有Email:jim0000@163.com

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发表于 2005-7-8 10:52:19 |显示全部楼层

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可以参加

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发表于 2005-7-17 09:11:36 |显示全部楼层

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[这个贴子最后由小介在 2005/07/17 09:16am 第 1 次编辑]

我也参加
网名:小介
姓名:张艳
单位:北京市石景山区苹果园第二小学
QQ:68712792
tel:010-86793229
邮箱:jinnyzy@163.com

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发表于 2005-7-18 08:50:06 |显示全部楼层

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大家只要有兴趣可以参加,完全是个人行为。

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发表于 2005-7-18 19:28:31 |显示全部楼层

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关于力与运动
学生的一般观点:
1、力与活着的物体的有关;
2、物体运动的时候一定有力的不停在作用着;
3、运动的越快,力也越大;
4、如果物体不运动了,就不受力了;
5、假如一个物体在运动着,那么作用在它身上力的方向与物体的运动方向一致。

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发表于 2005-7-18 19:47:31 |显示全部楼层

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关于地球的观点
1、我们生活的地球是平的,不是像球一样的圆的(8岁);
2、地球是圆的,它是一个半球型的(9岁);
3、地球是球形的,但是如果在地球上仍物体,总是先向上,然后落下(10岁)。
4、地球是球型的,但是如果地球上挖一个通道,然后向这个通道仍一个物体,物体会穿过这个隧道(10岁)。
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GMT+8, 2017-9-25 05:20

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