基于迷思概念轉(zhuǎn)化的5D教學(xué)模型構(gòu)建與案例

張亞明

摘 要：概念之間存在一定偏差，甚至是存在完全與科學(xué)概念相違背的迷思概念.迷思概念的存在既制約著科學(xué)概念的建構(gòu)，也是學(xué)生新舊知識(shí)間建構(gòu)的橋梁和教師教學(xué)的“生長(zhǎng)點(diǎn)”.本文提出迷思概念轉(zhuǎn)化的5D教學(xué)模型，通過(guò)迷思探查（Deplore）、迷思肯定（Demonstrate）、沖突否定（Deny）、概念建構(gòu)（Design）、迷思瓦解（Destroy）5個(gè)環(huán)節(jié)為迷思概念轉(zhuǎn)化為科學(xué)概念提供遞進(jìn)式的發(fā)展臺(tái)階.基于迷思概念轉(zhuǎn)變的教學(xué)能夠有效緩解教師“供給”與學(xué)生真實(shí)“需要”之間形成矛盾，使學(xué)生科學(xué)概念的建構(gòu)更加扎實(shí)和有效.

關(guān)鍵詞：迷思概念;概念轉(zhuǎn)化;認(rèn)知沖突

中圖分類(lèi)號(hào)：G633.7 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B ? ? 文章編號(hào)：1008-4134（2021）16-0005-04

作者簡(jiǎn)介：張亞明（1987-），女，河北人，碩士，中學(xué)一級(jí)教師，研究方向：初中學(xué)生物理迷思概念和項(xiàng)目式學(xué)習(xí).

1 迷思概念的含義與意義

科學(xué)概念是對(duì)某一科學(xué)領(lǐng)域所做的系統(tǒng)解釋的知識(shí)體系，由系列性的概念、判斷和推理所組成，具有抽象性、概括性、系統(tǒng)性、嚴(yán)密性、邏輯性以及層次性等重要特征，人們對(duì)科學(xué)概念的理解過(guò)程是持久而進(jìn)階式發(fā)展的.

學(xué)生在正式學(xué)習(xí)科學(xué)概念之前，已經(jīng)根據(jù)日常生活經(jīng)驗(yàn)對(duì)客觀世界的各種現(xiàn)象形成自己的前概念.這些前概念是學(xué)生建立在感性認(rèn)識(shí)階段的直觀知識(shí)，有些正確但是理解深度尚且不夠，稱(chēng)為淺表概念.有些則是片面的，與科學(xué)概念之間存在一定偏差，甚至是完全與科學(xué)概念相違背，即迷思概念.

迷思概念的存在會(huì)妨礙學(xué)生對(duì)新知識(shí)的理解，或與所學(xué)知識(shí)結(jié)合生成新的迷思概念，從而嚴(yán)重影響學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解與學(xué)習(xí)，進(jìn)而造成學(xué)生“聽(tīng)而不懂”“懂而不會(huì)”“會(huì)而不對(duì)”的怪象.迷思概念既是教師課堂教學(xué)的“生長(zhǎng)點(diǎn)”，也是學(xué)生新舊知識(shí)間建構(gòu)的橋梁，基于迷思概念轉(zhuǎn)變的教學(xué)能夠緩解教師“供給”與學(xué)生真實(shí)“需要”之間的矛盾，教師的教學(xué)活動(dòng)更具針對(duì)性，進(jìn)而使學(xué)生的思維得到有效的建構(gòu)和進(jìn)階.

2 迷思概念發(fā)展進(jìn)程

皮亞杰的認(rèn)知發(fā)展理論認(rèn)為，當(dāng)學(xué)習(xí)者面對(duì)新知識(shí)或新問(wèn)題能利用已有知識(shí)經(jīng)驗(yàn)去解決時(shí)，心理上處于一種平衡狀態(tài).一旦學(xué)習(xí)者發(fā)現(xiàn)用已有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)無(wú)法解決，或新知識(shí)與已有知識(shí)經(jīng)驗(yàn)不一致時(shí)，便會(huì)出現(xiàn)認(rèn)知不平衡.學(xué)習(xí)者通過(guò)同化和順應(yīng)的過(guò)程，從不平衡達(dá)到新的平衡，實(shí)現(xiàn)認(rèn)知的發(fā)展.

科學(xué)概念的建構(gòu)過(guò)程就是其認(rèn)知從不平衡到平衡的過(guò)程.而科學(xué)概念的理解過(guò)程需要經(jīng)歷若干進(jìn)程：經(jīng)驗(yàn)階段、映射階段、關(guān)聯(lián)階段、系統(tǒng)階段、整合階段等.筆者認(rèn)為，科學(xué)概念的建構(gòu)過(guò)程并非一步到位，而是要經(jīng)歷從迷思概念到淺表概念的轉(zhuǎn)化過(guò)程和從淺表概念到科學(xué)概念的深化過(guò)程，如圖1所示.

2.1 迷思概念轉(zhuǎn)化

迷思概念的轉(zhuǎn)化過(guò)程即概念經(jīng)過(guò)經(jīng)驗(yàn)、映射、關(guān)聯(lián)的過(guò)程.學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)新概念前已經(jīng)存在的迷思概念會(huì)使得學(xué)生原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)無(wú)法同化新的認(rèn)知體系，學(xué)習(xí)者在認(rèn)知層面需要經(jīng)歷順應(yīng)過(guò)程，改變現(xiàn)有的認(rèn)知圖式，形成某些適合新經(jīng)驗(yàn)的新圖式，引起認(rèn)知結(jié)構(gòu)的不斷發(fā)展變化.

2.2 淺表概念深化

淺表概念形成后，尚且是孤立的存在，需要在與其他知識(shí)建構(gòu)關(guān)聯(lián)形成知識(shí)系統(tǒng)中得到深化、在知識(shí)的遷移運(yùn)用整合中得到固化.概念的深化過(guò)程主要是認(rèn)知上的同化，即認(rèn)知圖示的擴(kuò)充過(guò)程.個(gè)人擁有的圖式越多，同化的事物的范圍也就越廣泛，對(duì)于概念的理解越深刻.

2.3 認(rèn)知進(jìn)程顯化

迷思概念具有經(jīng)驗(yàn)性、頑固性、內(nèi)隱性以及動(dòng)態(tài)發(fā)展性等特征，無(wú)論是轉(zhuǎn)化階段或深化階段，如果教師能夠借助一定的手段顯化出學(xué)生的理解進(jìn)程，便能夠更加有效地判斷學(xué)習(xí)者所處階段及其學(xué)習(xí)效果.

3 基于迷思概念轉(zhuǎn)化的5D教學(xué)模型構(gòu)建

教師找到造成學(xué)習(xí)者認(rèn)知不平衡的迷思，并在迷思的基礎(chǔ)上幫助學(xué)生進(jìn)行轉(zhuǎn)化，可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)驅(qū)力，是教學(xué)非常重要的生長(zhǎng)點(diǎn).在傳統(tǒng)教學(xué)中，教師對(duì)于學(xué)生的迷思概念往往采用比較粗糙的“表達(dá)—否定—解釋”過(guò)程加以轉(zhuǎn)變，但這樣往往不能從本質(zhì)上幫助學(xué)生徹底改變迷思概念，這就導(dǎo)致學(xué)生對(duì)于科學(xué)概念總是“似懂非懂”.

波斯納（Posener）等提出概念轉(zhuǎn)變模型作為分析概念轉(zhuǎn)變的認(rèn)識(shí)論框架.該模型指出，概念轉(zhuǎn)變發(fā)生必須滿足四個(gè)條件：（1）學(xué)習(xí)者對(duì)當(dāng)前的概念產(chǎn)生不滿;（2） 新概念的可理解性;（3） 新概念的合理性;（4）新概念的有效性.本文在波斯納概念轉(zhuǎn)變理論的基礎(chǔ)上，提出基于迷思概念轉(zhuǎn)變的5D教學(xué)模型，如圖2所示，即迷思探查（Deplore）、迷思肯定（Demonstrate）、沖突否定（Deny）、概念建構(gòu)（Design）、迷思瓦解（Destroy）.通過(guò)找到學(xué)生會(huì)出現(xiàn)迷思點(diǎn)的情境，制造迷思現(xiàn)象產(chǎn)生的事實(shí)，肯定迷思;之后再制造沖突事實(shí)，造成認(rèn)知不平衡，否定迷思;通過(guò)更深層次的本質(zhì)分析，用新的科學(xué)概念兼并迷思認(rèn)知，澄清迷思產(chǎn)生的真正原因，從而將迷思概念真正消除，達(dá)到新的認(rèn)知平衡，實(shí)現(xiàn)認(rèn)知上的順應(yīng).

3.1 迷思探查（Deplore）

由于迷思概念具有極強(qiáng)的經(jīng)驗(yàn)性、頑固性、動(dòng)態(tài)發(fā)展性、內(nèi)隱性、主觀性等特點(diǎn)，其探查不是一件容易的事情，國(guó)內(nèi)外針對(duì)其特點(diǎn)形成多種探查方式.一類(lèi)是量表工具類(lèi)，如美國(guó)的海斯特內(nèi)斯（Hesterness）等人設(shè)計(jì)的概念測(cè)量表（FCI），廣泛應(yīng)用于測(cè)查力學(xué)的迷思概念.二類(lèi)是采用紙筆測(cè)驗(yàn)，如切爾格斯特（Treagust）的二階段式測(cè)驗(yàn)法（two—tier diagnostic assessment）、概念圖測(cè)驗(yàn)法等.三類(lèi)是用質(zhì)性方法進(jìn)行探查，如訪談、問(wèn)卷、觀察、個(gè)案、行動(dòng)研究等方式診斷學(xué)生的迷思概念，這種方法也是教師在日常教學(xué)中最為常用的方法.

3.2 迷思肯定（Demonstrate）

學(xué)習(xí)者之所以會(huì)持有迷思概念，大多數(shù)情況是因?yàn)榫哂信c迷思概念相適應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)，如果能夠找到產(chǎn)生這種迷思的經(jīng)驗(yàn)或情境，呈現(xiàn)或肯定這樣經(jīng)驗(yàn)的發(fā)生，會(huì)為迷思概念的轉(zhuǎn)變和發(fā)展過(guò)程提供更緩和的過(guò)渡臺(tái)階，也可以在科學(xué)概念建構(gòu)后運(yùn)用科學(xué)概念反思迷思概念產(chǎn)生的原因，使迷思概念的轉(zhuǎn)變更加徹底.

3.3 沖突否定（Deny）

認(rèn)知沖突是指學(xué)生在認(rèn)知發(fā)展過(guò)程中原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)與現(xiàn)實(shí)情境不符時(shí)在心理上所產(chǎn)生的矛盾或沖突.唯物辯證法認(rèn)為矛盾是事物發(fā)展變化的根本原因，皮亞杰認(rèn)知理論認(rèn)為認(rèn)知不平衡有助于學(xué)生建構(gòu)自己的知識(shí)體系，可見(jiàn)認(rèn)知沖突對(duì)學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展具有非常重要的作用.可以認(rèn)為，只有通過(guò)認(rèn)知沖突，才能讓學(xué)習(xí)者真正否定迷思，為科學(xué)概念的建構(gòu)建立機(jī)會(huì).

3.4 概念建構(gòu)（Design）

概念的建構(gòu)過(guò)程需要經(jīng)歷新概念的可理解性、合理性、有效性才能真正實(shí)現(xiàn)概念的轉(zhuǎn)變.概念的可理解性：學(xué)習(xí)者需懂得新概念的真正含義，不僅包括概念的字面意義，還要發(fā)現(xiàn)其上位概念的聯(lián)系、與對(duì)立概念的區(qū)別，及其適用范圍等.概念的合理性：個(gè)體需要看到新概念是合理的，而這需要新概念與個(gè)體所接受的其他概念、信念相互一致，而不是相互沖突，它們可以一起被重新整合.新概念的有效性：個(gè)體應(yīng)看到新概念對(duì)自己的價(jià)值，它能解決其他途徑所難以解決的問(wèn)題，并且能向個(gè)體展示出新的可能和方向，具有啟發(fā)意義.

3.5 迷思瓦解（Destroy）

在科學(xué)概念建構(gòu)后，教師應(yīng)該讓學(xué)習(xí)者利用科學(xué)概念，反思迷思概念產(chǎn)生的真正原因.可以從上位概念、下位概念、方法論等角度進(jìn)行分析，挖掘認(rèn)知層面更為本質(zhì)的漏洞，以使新概念的建立更加穩(wěn)定，這樣既能檢驗(yàn)新概念的合理性，又能體現(xiàn)新概念的有效性.

4 基于迷思概念轉(zhuǎn)變的5D模型案例

案例一：拔河取勝的關(guān)鍵.

拔河是一項(xiàng)趣味的體育運(yùn)動(dòng)，但是就拔河比賽勝利的原因進(jìn)行分析，很多學(xué)生會(huì)以為是獲勝方的拉力大于失敗方的拉力導(dǎo)致.而事實(shí)上這是錯(cuò)誤的認(rèn)知.教師如何幫助學(xué)生有效更正錯(cuò)誤的認(rèn)知，實(shí)現(xiàn)迷思概念的有效轉(zhuǎn)化？本案例采用基于迷思概念轉(zhuǎn)變的5D模型法進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，教學(xué)基本流程如圖3所示.

4.1 迷思探查

教師以拔河為情境，向?qū)W生提問(wèn)：拔河比賽中獲勝方取勝的原因是什么？你的判斷依據(jù)是什么？幾乎所有學(xué)生都會(huì)認(rèn)為是因?yàn)楂@勝方的拉力大于失敗方的拉力.因?yàn)閷W(xué)生在現(xiàn)實(shí)生活中經(jīng)常有這樣的體驗(yàn)，摔跤、掰手腕等游戲中，都是力氣大的一方勝利.

4.2 迷思肯定

從學(xué)生中選擇兩位力氣相差懸殊的同學(xué)進(jìn)行拔河比賽，果然力氣大的同學(xué)取得勝利，這樣肯定學(xué)生的經(jīng)驗(yàn)和判斷.

4.3 沖突否定

一位力氣大的同學(xué)坐在帶輪子的凳子上;力氣小的同學(xué)依然站立在地面上;力氣大的同學(xué)居然失敗.由此激發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突，學(xué)生原有認(rèn)知已經(jīng)不能解釋新的現(xiàn)象，滿足概念轉(zhuǎn)化的第一步即學(xué)習(xí)者對(duì)當(dāng)前的概念產(chǎn)生不滿，這樣學(xué)習(xí)者具備想要建構(gòu)新概念的強(qiáng)大內(nèi)驅(qū)力.

4.4 概念建構(gòu)

新概念應(yīng)該具備可理解性、合理性和有效性才能夠使迷思概念實(shí)現(xiàn)真正的轉(zhuǎn)化.

首先從學(xué)生既有的知識(shí)出發(fā)認(rèn)識(shí)到新概念的可理解性：力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，物體受到的力會(huì)改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，無(wú)論是獲勝還是失敗都是運(yùn)動(dòng)狀態(tài)在那一刻發(fā)生改變.其次，從受力分析角度出發(fā)使學(xué)生認(rèn)識(shí)到新概念的合理性：選擇失利方作研究對(duì)象—確定失利方運(yùn)動(dòng)狀態(tài)—對(duì)失利方進(jìn)行受力分析—失利方的摩擦力小于其受到的拉力;再選擇獲勝方作研究對(duì)象作同樣的分析，得出獲勝方的摩擦力大于其受到的拉力;而雙方的拉力是一對(duì)相互作用力，大小始終相等，因此可以推導(dǎo)出獲勝方的摩擦力大于失敗方的摩擦力.摩擦力的大小比拼才是拔河取勝的關(guān)鍵.

最后再?gòu)母拍畹挠行猿霭l(fā)，利用摩擦力的相關(guān)知識(shí)提出其他可以獲勝的方法，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證其有效性.如讓力氣小的一方綁上沙袋或讓鞋底變得更粗糙等.

4.5 迷思瓦解

新概念建構(gòu)后，教師有必要讓學(xué)習(xí)者進(jìn)一步反思當(dāng)初迷思產(chǎn)生的原因，只有徹底明確錯(cuò)誤產(chǎn)生的本質(zhì)，才能真正固化新的概念.在這個(gè)現(xiàn)象中學(xué)習(xí)者之所以會(huì)迷思主要是在以下幾個(gè)方面的認(rèn)知存在問(wèn)題：（1）觀念層面：力和運(yùn)動(dòng)觀念的建立尚未扎實(shí)穩(wěn)固，沒(méi)有建立從受力角度去分析運(yùn)動(dòng)變化的觀念;（2）思維層面：遇到復(fù)雜問(wèn)題時(shí)，缺乏選擇主要矛盾忽略次要矛盾以簡(jiǎn)化問(wèn)題的建模能力，將失利方與獲勝方交織在一起，因素復(fù)雜;（3）方法層面：學(xué)生尚未建立利用力學(xué)范式來(lái)解決力和運(yùn)動(dòng)關(guān)系的問(wèn)題.

案例二：杠桿的平衡條件.

在初中物理“杠桿的平衡條件”一課中，力臂是非常重要的概念，但是無(wú)論教材還是傳統(tǒng)教學(xué)中，往往直接給出力臂的概念，學(xué)生利用力臂概念進(jìn)行平衡條件的探究，這樣操作會(huì)使學(xué)生孤立地認(rèn)識(shí)力臂的概念，不利于建構(gòu)知識(shí)系統(tǒng).

杠桿的平衡實(shí)際上是“力和運(yùn)動(dòng)”核心觀念的深化.平衡是物理學(xué)中非常重要的一種狀態(tài)，物體如何才能處于平衡狀態(tài)，這是一個(gè)具有深刻概念認(rèn)知價(jià)值和生產(chǎn)應(yīng)用價(jià)值的問(wèn)題.二力平衡條件對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)是比較自然的認(rèn)知，但從二力平衡條件過(guò)渡到杠桿平衡條件涉及到研究對(duì)象、條件的質(zhì)變，研究對(duì)象不再是可以忽略形狀體積大小的質(zhì)點(diǎn)，而是需要考慮大小的剛體.但是初中階段又不涉及質(zhì)點(diǎn)和剛體的知識(shí)點(diǎn)，如何讓學(xué)生從點(diǎn)的平衡過(guò)渡到體的平衡，理解“力臂”概念的本質(zhì)是教師在教學(xué)設(shè)計(jì)中非常困難的點(diǎn).本案例采用基于迷思概念轉(zhuǎn)變的5D模型法進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)攻克這一難點(diǎn)，基本流程如圖4所示.通過(guò)二次沖突的方式將“力臂”的概念逐步轉(zhuǎn)化和建構(gòu).

迷思探查：學(xué)生認(rèn)為物體保持平衡時(shí)，受到的兩個(gè)力的大小應(yīng)該相同，方向相反.

第一次沖突：蹺蹺板實(shí)驗(yàn)中杠桿平衡時(shí)兩個(gè)力的大小可以不同，方向也可以不相反.使學(xué)生從只關(guān)注力的大小過(guò)渡到關(guān)注力的作用點(diǎn)的影響.

第二次沖突：當(dāng)學(xué)生意識(shí)到距離會(huì)對(duì)作用效果造成影響后，通過(guò)在滿足既有條件下，斜拉測(cè)力計(jì)造成不平衡的現(xiàn)象，進(jìn)而引發(fā)第二次沖突.從而使學(xué)生又關(guān)注到力的作用方向?qū)τ谧饔眯Ч挠绊?

迷思瓦解：從力的三要素角度認(rèn)識(shí)力臂概念的必要性.正是通過(guò)不斷的迷思肯定又否定的方式不斷將思維升級(jí)和進(jìn)階，學(xué)生對(duì)力的三要素也從而具有更加清晰和深刻的理解.

5 總結(jié)

學(xué)生在初學(xué)物理前已經(jīng)形成非常多的迷思概念，這些迷思概念的存在具有很強(qiáng)的頑固性，也制約著學(xué)生對(duì)于科學(xué)概念的建構(gòu).教師基于學(xué)生的迷思概念，設(shè)計(jì)認(rèn)知沖突，使學(xué)生對(duì)既有前概念產(chǎn)生不滿，才能激發(fā)學(xué)習(xí)者建構(gòu)新的科學(xué)概念的內(nèi)驅(qū)力.但是對(duì)于迷思概念的矯正過(guò)程并非一步到位，教師應(yīng)當(dāng)發(fā)現(xiàn)使其產(chǎn)生迷思的情境，肯定其存在的合理性，再用認(rèn)知沖突的方式轉(zhuǎn)變其迷思，用更加本質(zhì)的概念或方法瓦解迷思存在的根本原因.基于迷思概念轉(zhuǎn)變的教學(xué)會(huì)讓學(xué)生不斷產(chǎn)生“頓悟”的感受，在一次次的否定中實(shí)現(xiàn)思維的升級(jí)與進(jìn)階.

參考文獻(xiàn)：

[1]郭玉英，姚建欣.基于核心素養(yǎng)學(xué)習(xí)進(jìn)階的科學(xué)教學(xué)設(shè)計(jì)[J].課程·教材·教法，2016，36（11）：64-70.

[2]張殷，張紅霞.教師如何成為課程的設(shè)計(jì)者——美國(guó)《新一代科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》的啟示[J].教學(xué)月刊·中學(xué)版（教學(xué)管理），2015（09）：69-71.

[3]姚建欣，郭玉英.為學(xué)生認(rèn)知發(fā)展建模：學(xué)習(xí)進(jìn)階十年研究回顧及展望[J].教育學(xué)報(bào)，2014，10（05）：35-42.

[4]郭玉英，姚建欣，張靜.整合與發(fā)展——科學(xué)課程中概念體系的建構(gòu)及其學(xué)習(xí)進(jìn)階[J].課程·教材·教法，2013，33（02）：44-49.

[5]袁維新.概念轉(zhuǎn)變的心理模型建構(gòu)過(guò)程與策略[J].淮陰師范學(xué)院學(xué)報(bào)（哲學(xué)社會(huì)科學(xué)版），2010，32（01）：125-129+140.

[6]袁維新.概念轉(zhuǎn)變理論及其對(duì)當(dāng)代科學(xué)教育的啟示[J].外國(guó)教育研究，2009，36（11）：11-16.

[7]袁維新.科學(xué)概念的建構(gòu)性教學(xué)模式與策略探析[J].教育科學(xué)，2007（01）：24-28.

[8]杜偉宇，吳慶麟.概念改變的教學(xué)策略研究[J].課程·教材·教法，2005（02）：27-31.

（收稿日期：2021-04-22）