從本體的屬性看概念轉(zhuǎn)變

從本體的屬性看概念轉(zhuǎn)變

一、常概念與科學(xué)概念在教學(xué)中的隱喻概念轉(zhuǎn)變理論的思想淵源可以追溯到維果茨基在思維和語言上關(guān)于兒童日常概念和科學(xué)概念的討論。此前的心理學(xué)家們認為兒童的科學(xué)概念來自于成人的思維領(lǐng)域,因而在他們的內(nèi)部并不存在一個概念發(fā)展的歷史過程。與這些心理學(xué)家不同,維果茨基認為科學(xué)概念和日常概念都不是一次性獲得的,他們的獲得在時間上有一個較長的過程。他還指出,學(xué)校里教兒童科學(xué)概念并不意味著概念發(fā)展的結(jié)束,而是開始。在日常概念和科學(xué)概念之間有著無數(shù)次的反復(fù),直至它們成為一個同一的系統(tǒng)。對于兒童來說,將科學(xué)概念應(yīng)用到真實的生活情境和將真實經(jīng)驗并入科學(xué)概念框架是同等困難的任務(wù)。除非兒童能將學(xué)校所學(xué)的概念用到他在日常生活就能碰到的現(xiàn)象活情境之中,否則這些概念就可能一直停留在語詞、陳述意義上而沒有成為真正的概念。West和Pines(1985)曾提出了一個關(guān)于日常概念與科學(xué)概念在教學(xué)中的隱喻,該隱喻包括兩根莖:一根由下不斷向上長,代表自發(fā)概念(日常概念);一根自上往下長,代表科學(xué)概念。在教學(xué)的影響下,兩根莖不斷接近并合并、整合,最終走向同一,而這正是兒童概念理解、發(fā)展的過程。在科學(xué)教學(xué)界,1982年由潘斯納(Posner)等人通過自己的觀察、訪談研究,結(jié)合皮亞杰的認知建構(gòu)主義理論以及庫恩的“范式更替”理論,提出了著名的“概念轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)理論”。該理論首先將科學(xué)學(xué)習(xí)過程看作是學(xué)生原有概念的發(fā)展、修正或轉(zhuǎn)變的過程,并試圖解決以下兩個問題:(1)原有的概念及其結(jié)構(gòu)(又稱之為“概念生態(tài)”)的什么特征控制了對新概念的選擇?(2)一個核心概念是在什么樣的條件下被另外一種概念所取代?并在此研究基礎(chǔ)上提出了“概念轉(zhuǎn)變”的四個條件:(1)學(xué)習(xí)者必須對現(xiàn)在的概念感到不滿意,即人們除非感受到自己的概念不具有功能性,否則是不會改變他們所思考的概念的。也就是說,當同化仍然合理時,人們是不會進行調(diào)適的。(2)新的概念必須是可以理解的:根據(jù)潘斯納等人的觀點,新的概念通常不是反直覺,就是不可理解,所以很難形成概念轉(zhuǎn)變,因此新的概念必須是可理解的才可能進行概念轉(zhuǎn)變。(3)新的概念必須是合理的:假如新的概念與保留在學(xué)生記憶中的科學(xué)前概念相矛盾,就不可能引起學(xué)生強烈的關(guān)注。(4)新的概念必須是有效的(fruitful):它不僅有可能解決現(xiàn)有的問題,而且也可以用來解釋和預(yù)測各種現(xiàn)象。根據(jù)潘斯納的觀點,如果滿足了上述概念轉(zhuǎn)變的四個條件,學(xué)生就會發(fā)生概念轉(zhuǎn)變。潘斯納提出了“概念轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)理論”之后,西方科學(xué)教學(xué)研究者結(jié)合建構(gòu)主義理論,在科學(xué)教學(xué)領(lǐng)域提出了概念轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)觀。概念轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)觀認為科學(xué)概念的學(xué)習(xí)就是學(xué)生原有前科學(xué)概念通過發(fā)展、改變和重建為科學(xué)概念的過程,其基本的教學(xué)策略就是在了解學(xué)生前科學(xué)概念的前提下,引發(fā)學(xué)生的認知沖突,改變學(xué)生原有的認知結(jié)構(gòu)以實現(xiàn)概念轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)。然而,在科學(xué)教學(xué)實踐中,人們發(fā)現(xiàn)要改變學(xué)生的某些前科學(xué)概念是非常困難的,原因可能是兒童的前科學(xué)概念是個人的、固執(zhí)的、強韌的、一致的、穩(wěn)定的,而這些性質(zhì)會阻礙學(xué)生科學(xué)學(xué)習(xí)過程中概念的轉(zhuǎn)變。這也導(dǎo)致了概念轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)在理論與實踐中的雙重困境。基于此,Chi(1992)改變了概念轉(zhuǎn)變理論研究的視角,從本體論的角度來探討概念轉(zhuǎn)變的機制,并率先提出了概念轉(zhuǎn)變的難易與概念的本質(zhì)(本體屬性)相關(guān)的理論,即概念不相容原理。這一理論的提出使人們對概念轉(zhuǎn)變的機制有了新的認識,并重新引起了人們對概念轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)的重視。二、“跨本體類別”的概念改變科學(xué)教學(xué)研究者們在研究中發(fā)現(xiàn)了這樣的一個現(xiàn)象:一方面,有些前科學(xué)概念轉(zhuǎn)變成科學(xué)概念較為容易,如Vosniadou(1990)對兒童所進行的地球形狀的研究指出,兒童認為地球是平的或碟狀的,是不同文化中普遍存在的,但隨著年齡的增長持有此觀點者逐漸減少。另一方面,有些前科學(xué)概念的轉(zhuǎn)變卻異常困難,如Linder(1992)在對大學(xué)生對于聲音前科學(xué)概念的研究中發(fā)現(xiàn),即使是大學(xué)物理系的學(xué)生仍持有這樣的前科學(xué)概念:聲音是一個“實體”,可借著分子的移動而穿梭在介質(zhì)之中,聲音是一種藉由“推動力”而做的有限度移動的物質(zhì),在這里的推動力通常是指流動的空氣。為什么有的前科學(xué)概念易發(fā)生轉(zhuǎn)變,而有的前科學(xué)概念卻難以發(fā)生轉(zhuǎn)變呢?Chi(1992)的概念轉(zhuǎn)變不相容假說認為,概念轉(zhuǎn)變的難易與概念的本質(zhì)有關(guān)。所謂的概念轉(zhuǎn)變應(yīng)分為兩種類型:一是“本體類別內(nèi)”的概念轉(zhuǎn)變,二是“本體類別間”的概念轉(zhuǎn)變或稱為“跨本體類別”概念轉(zhuǎn)變。她認為這樣的區(qū)分有助于我們對概念轉(zhuǎn)變機制的認識。Chi進一步從本體論(ontology)的角度來分析概念結(jié)構(gòu)。根據(jù)她的觀點,概念可以分為三個不同的本體類別:物質(zhì)本體類別、關(guān)系本體類別和過程本體類別,而每個不同的本體類別正面又可以有自然所屬的“次級概念”。所謂“物質(zhì)本體類別”指的是具有特定屬性的范疇,如金屬、有機物、生物、分子等等;所謂“關(guān)系本體類別”指的是依賴于相互作用而產(chǎn)生的范疇,如力學(xué)理論、守恒、平衡、食物鏈等等;而所謂的“過程本體類別”是指隨時間的改變而發(fā)生的一種變化的范疇,如聲音的傳播、溶質(zhì)溶解、擴散運動、生物進化、心肺循環(huán)等過程都屬于過程本體類別。根據(jù)以上Chi對概念所作的本體分類,所謂的“本體類別內(nèi)”的概念改變,是指概念改變的發(fā)生是在同一本體類別內(nèi)的概念上下的轉(zhuǎn)變,而不是跨越不同的本體類別。也就是說,類別內(nèi)的概念改變?yōu)橥活悇e內(nèi)的概念歸屬改變,這種改變可視為理解與信念的修正。舉例來說,“植物”與“動物”能以“生物”作為一個新的上階類別合并兩者,但是“植物”就不能變成“動物”。又如“鯨魚”常被誤認為是“魚”,但經(jīng)由增加對鯨魚的了解,使既有的知識表征逐漸與哺乳類的特性連結(jié),則鯨魚的分類就不再屬于魚類而是哺乳類。如直接告知學(xué)習(xí)者鯨魚是哺乳類,這種類別的改變基本上仍在物質(zhì)類別中,只不過是從一個分枝到另一個分枝。再如,學(xué)生通過深入學(xué)習(xí)鈉的相關(guān)屬性———具有金屬光澤、易導(dǎo)熱導(dǎo)電和具有良好的延展性,從而很容易改變“鈉是非金屬”這一前科學(xué)概念。另外,在科學(xué)教學(xué)實踐中,有許多科學(xué)概念的獲得過程能夠解釋此種形式的轉(zhuǎn)變。這種轉(zhuǎn)變的方式往往以概念重組進行,重組以增加、刪除、普遍化和區(qū)分屬性的方式來改變概念結(jié)構(gòu)。這些都是僅僅屬于局部的變化,不需進行本體認知結(jié)構(gòu)上的重大改變,因此這種類型的概念轉(zhuǎn)變屬于類別內(nèi)的概念改變。所謂的“跨本體類別”的概念改變,是指概念改變的發(fā)生是在科學(xué)概念從一個本體類別轉(zhuǎn)變成為另一個本體類別。這種類別間的轉(zhuǎn)變與類別內(nèi)的概念改變有著根本的不同:類別內(nèi)的概念轉(zhuǎn)變僅是一般信念的修正,而“跨本體類別”的概念轉(zhuǎn)變則可以視為根本的概念改變。以物理學(xué)為例,許多物理學(xué)上的概念(如力學(xué)、電學(xué)、熱和溫度)較難發(fā)生概念改變,是因為學(xué)生原有的科學(xué)前概念是屬于物質(zhì)本體類別,但科學(xué)家對這些概念的界定卻是屬于過程本體類別,學(xué)習(xí)者必須跨越本體類別才能獲得正確的科學(xué)概念。在科學(xué)教學(xué)中,兒童在這些概念的學(xué)習(xí)上是較為困難的。例如,由于電流概念在兒童的原有概念中是屬于物質(zhì)的本體類別,他們通常會有電流“會儲存在電池中”或“有重量,有體積”的前科學(xué)概念,而沒有認識到這些概念事實上牽涉到粒子的交互相作,它們應(yīng)屬于過程本體類別。再如,對于小學(xué)生來說很難理解的生態(tài)平衡、能量守恒、質(zhì)量守恒等概念,由于它們都屬于關(guān)系本體類別,關(guān)系本體類別的最高范疇是系統(tǒng),因此,學(xué)生在尚未建立起一定的系統(tǒng)思想之前要完全理解這些概念是很困難的。若把不同的本體類別看成不同的“范式”,那么不同本體類別之間的概念就具有所謂的“范式的不可通約性”,因而此類型的概念轉(zhuǎn)變較之于類別內(nèi)的概念轉(zhuǎn)變要困難得多。從上述的討論可以得到以下兩個結(jié)論:(1)“本體類別內(nèi)”的概念轉(zhuǎn)變與“本體類別間”的概念轉(zhuǎn)變過程是不相同的。也就是說,不同類型的“概念”,其轉(zhuǎn)變的機制是不同的,包括了類別內(nèi)和類別間兩種轉(zhuǎn)變機制。另外“本體類別內(nèi)”的概念轉(zhuǎn)變是不適用于“本體類別間”的概念轉(zhuǎn)變的;而且我們不能認為“本體類別間”的概念改變是完全改變,而是視根本的概念改變?yōu)樾轮R的獲得或發(fā)展,原有的概念可能還是保留著。(2)不同的概念,其轉(zhuǎn)變的難易程度是不同的。如果概念的轉(zhuǎn)變僅牽涉類別內(nèi)的轉(zhuǎn)變,那么概念的轉(zhuǎn)變是容易發(fā)生的?？茖W(xué)上有些事實性的概念就屬此種,如生物、哺乳動物、金屬、無機物等等。如果概念的轉(zhuǎn)變涉及到類別間的轉(zhuǎn)變,如力學(xué)、電學(xué)、熱學(xué)、進化、化學(xué)平衡、生態(tài)平衡、擴散概念等等,這類概念的轉(zhuǎn)變是較少發(fā)生并且不易發(fā)生的?？茖W(xué)教學(xué)中某些概念的轉(zhuǎn)變需要跨越本體類別,這就導(dǎo)致了學(xué)習(xí)困難。三、概念的演進過程根據(jù)概念不相容原理的觀點,概念轉(zhuǎn)變的難易與概念的本質(zhì)(本體屬性)具有很高的相關(guān)性。因此,兒童對某些科學(xué)概念的學(xué)習(xí)存在著很大的困難,并非因為這些科學(xué)概念本身是復(fù)雜的、抽象的或是動態(tài)的,而是因為學(xué)生原有的前科學(xué)概念與預(yù)期學(xué)習(xí)的科學(xué)概念屬于不同的本體類別。這一觀點就給科學(xué)教學(xué)理論帶來了新的視野:第一,在科學(xué)教學(xué)中,教師不僅要診斷出學(xué)生的前科學(xué)概念,而且必須要對學(xué)生的前科學(xué)概念和學(xué)生預(yù)期學(xué)習(xí)的科學(xué)概念作出具體的分析,以確認哪些概念是屬于物質(zhì)本體類別,哪些是屬于關(guān)系或過程本體類別;并分析學(xué)生的前科學(xué)概念和學(xué)生預(yù)期學(xué)習(xí)的科學(xué)概念之間是不是同屬一個本體類別。這是進行有效概念轉(zhuǎn)變教學(xué)的前提,也是選擇與確定適當教學(xué)策略的基本依據(jù)。第二,概念不相容原理表明,學(xué)生要進行“跨本體類別”概念學(xué)習(xí)是非常困難的,因此,在科學(xué)教學(xué)中并不是所有的教學(xué)主題都適合“自主探究與自主發(fā)現(xiàn)”。Chi曾指出,“跨本體類別”概念,若讓學(xué)生自己去探究、去發(fā)現(xiàn),那就如同現(xiàn)實中的科學(xué)發(fā)現(xiàn)過程一樣,而科學(xué)發(fā)現(xiàn)的過程往往是“科學(xué)共同體”社會建構(gòu)的過程,其發(fā)現(xiàn)的機制與學(xué)生的探究發(fā)現(xiàn)是不同的,因此這對于學(xué)生來說是一件非常困難的事。所以,在科學(xué)教學(xué)中,“自主探究”與“自主發(fā)現(xiàn)”的教學(xué)主題最好限定在“本體類別內(nèi)”的概念學(xué)習(xí),否則會事倍功半。第三,概念不相容原理給學(xué)生的“創(chuàng)造力”的培養(yǎng)提供了可操作性的理論依據(jù)。學(xué)生的“創(chuàng)造力”的培養(yǎng)一直是科學(xué)教學(xué)所追求的重要目標之一。但傳統(tǒng)的科學(xué)教學(xué)中,學(xué)生的“創(chuàng)造力”的培養(yǎng)由于沒有可操作性的理論依據(jù),往往流于形式。而根據(jù)概念不相容理論的觀點,“創(chuàng)造力”是指學(xué)生對一個概念可以從不同的取向去表征和理解,這里的不同取向可以視為概念在不同本體類別上的差異。在科學(xué)史上,許多具有“創(chuàng)造力”的發(fā)現(xiàn)正是因為成功地跨越了本體類別的邊界。在科學(xué)教學(xué)中,培養(yǎng)學(xué)生的“創(chuàng)造力”就是通過一定的教學(xué)策略引導(dǎo)學(xué)生成功地進行“跨本體類別”概念的轉(zhuǎn)變。第四,概念不相容原理也表明,“類比”策略在科學(xué)教學(xué)中有著重要而獨特的價值。較之于“認知沖突”,“類比”可以使學(xué)生產(chǎn)生更大尺度知識的轉(zhuǎn)變,這對于學(xué)生進行“跨本體類別”概念學(xué)習(xí)更為有效。在科學(xué)教學(xué)中,教師應(yīng)適切地應(yīng)用類比策略以啟發(fā)學(xué)生的想象空間,并將學(xué)生前科學(xué)概念連接到預(yù)期學(xué)習(xí)的科學(xué)概念上,以達成概念轉(zhuǎn)變的目的。布朗和克萊門特提出并驗證了類比策略在概念轉(zhuǎn)變教學(xué)中的應(yīng)用。該策略包括四個基本的步驟:(1)創(chuàng)設(shè)一個“靶子”問題,用以暴露兒童正在討論的相關(guān)主題的前科學(xué)概念。例如,大多數(shù)初學(xué)物理的兒童對于靜止在桌面上的書會受到向上的力這一點,普遍存在錯誤的觀點,認為桌子是被動的,不可能對書施加向上的力;(2)教師舉出一個符合兒童直覺的類比例子(例如讓兒童用手托住一本書),這個例子被稱之為“錨例”,“錨例”的直覺含義是初學(xué)者所持有的和科學(xué)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)教師要求兒童在“錨例”和目標概念之間做出明確類比,并試圖建立類比關(guān)系;(4)如果兒童沒有接受這種類比,教師再試圖找到一種架橋類比(或者一系列架橋類比),即在目標和“錨例”之間插入“概念化的中介物”。例如,兒童雖然不能理解在