类比活动对学生概念转变的有效性探究

吕三喜　梁辉燕　曾跃

摘 要：为探究类比活动对概念转变的有效性，在两个相同层次的班级，采用不同的方法展开“氧化剂和还原剂”的教学，结果表明，实施类比教学活动能取得更好的效果，可帮助部分学生放弃原有的错误观念，促进概念的转变。

关键词：类比活动；概念转变；前概念

一、问题的提出

建构主义学习理论认为，学生在学习新概念之前，头脑并非是一片空白，而是带着已有的认识来学习的，这些认识称之为“前科学概念”或“另有概念”。前概念是学生对某科学概念先入为主的认识，因此具有顽固性和不易转变的特点，将阻碍学生对科学概念的正确理解。所谓促进概念转变的教学，就是让学生的原有概念发生改变、发展和重构，就是发挥学生前概念中的积极成分，消除其中的消极因素，使其认识朝着科学概念的方向转变。波斯纳等人曾提出了概念转变的四个条件，即：（1）对现有概念的不满；（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。根据概念转变理论，要有效落实概念转变的教学，必须满足的条件之一就是使新概念易于学生理解，而类比可以较好地建立科学概念与已有经验的联系，能够帮助学生在熟悉与不熟悉的知识之间建立起联系，这被认为是促进学生概念转变的有效教学策略。本研究在满足其他三个条件的基础上，试图用类比活动去帮助学生理解将要学习的目标概念，并探查其效果。

对学生而言，有些概念不只是本身抽象，难以理解，更重要的是对其不恰当的认识可能会影响对从属概念的理解。如，氧化还原反应，其从属概念有氧化剂、还原剂、被氧化、被还原、氧化产物等等。鉴于学习这些概念之前，学生对氧化还原反应有了一定的认识，先前的学习经验对学生学习该内容存在一定影响，故需要对其进行概念转变的教学。笔者认为，可以在课堂中采用类比活动，一方面，通过类比可以让学生更易理解目标概念；另一方面，在具体的情境中可以让学生的概念学习更为有趣、有意义，从而促进学生有效地构建科学概念。为此，笔者将“跷跷板”的类比活动运用到“氧化剂、还原剂”的教学中。

二、研究方法

1.被试

以湖南平江某中学高一年级429、430两个班的学生作为被试，这两个班的学生成绩水平相当，平时课堂表现相差无几，其中429班为实验班，在该班实施类比活动；430班为控制班，按照常规上课，但不告诉学生“失升氧，得降还”口诀。

2.研究工具

笔者编制了由6道二段式诊断试题组成的问卷。该诊断题是由第一段——诊断学生对概念理解的正确性和第二段——诊断学生之所以持此种理解的理由两部分组成。二段式诊断，可以较好地排除学生机遇性、偶然性的答案，较为准确地揭示其思维过程。问卷包含的误概念主要有：（1）在两种物质参与的氧化还原反应中，其中一种反应物是氧化剂，另一种反应物就是还原剂；（2）金属最高价离子具有还原性；（3）氧化剂是含氧元素的物质；（4）氧化产物是氧化剂发生反应后得到的产物；（5）氧化剂的元素化合价升高。

3.教学策略

本研究采取建构主义四步教学策略开展教学，该策略包括：（1）引发前概念，使得学生的前概念能在类比活动开始之前从脑海中调离出来，与任务相整合；（2）聚焦目标概念，先呈现学生的观念，再解释这类比活动中包含了学生的哪些前概念；（3）挑战学生观点，在小组讨论取得一致性结论后，展开全班性的讨论，教师对学生的错误或正确的观点进行评价，对学生的正确观点或错误观点进行证实或否定，并指出目标概念与类比物的相似性与差异性；（4）应用新概念，在学生对概念获得一定的理解之后，利用习题来加强学生知识应用的能力。

4.类比活动

我们以学生最为熟悉的活动——玩跷跷板为主要的类比，运用多媒体播放Flash动画辅助教学。具体内容有：

A.有一个小男孩和一个小女孩站在跷跷板的两端。假设男孩的体重比女孩重，女孩抱了一个大西瓜，恰好与男生体重一样，此时跷跷板正好处于平衡。

B.女孩将西瓜砸向男孩，男孩接住了西瓜。女孩这端会上升，男孩这端的会下降。

C.男孩被女孩砸到，男孩不再是两手空空，而是手捧西瓜，此时女孩手中却什么都没有。

D.若女孩没将西瓜抛向男孩，而是将西瓜抛向空中，自己接住，跷跷板的两端会怎样变化？

E.请画出西瓜传递前后的示意图，并在小组中讨论氧化还原反应过程中哪些目标概念与以上的各类比物有相似性，并画出对应关系。

教师对该类比活动中学生不理解的部分做出必要的解释，并举例告知学生哪个类比物对应何种目标概念。例如，跷跷板活动需要男孩、女孩共同参与类比为氧化还原反应必定要有氧化剂和还原剂的参与。在教师的示范下，学生首先在小组内讨论，然后各组派出代表展开全班性讨论，教师利用类比关系对应图对学生新建构的概念进行评价，指出正确的类比和不恰当的类比。

三、数据分析结果

本研究采用同一问卷对学生进行前、后测。为减轻学生对问卷的印象，故先将氧化还原反应第一课时提前到第六周学习，并对学生进行前测，接着按正常进度进行“氧化剂和还原剂”的教学，之后便进行后测。两次测试时隔一月有余。两个班学生均为56人，在教师的干预下，能认真参与问卷的作答，有效率为100%，为方便统计，将学生的回答情况分为A、B、C、D、E、F、G、H八种情况，其中，A表示正确选项加正确理解；B表示正确选项加基本理解；C表示基本理解；D表示只有正确选项；E表示正确选项加错误的个人观点；F不正确的选项加错误的个人观点；G只有不正确的选项，H表示未作答。从此分类中可看出，回答D、E、F、G、H五种情况人数的比例越大，说明对该概念不理解的学生越多，而概念转变教学就是要力求降低该比例，下表是回答情况属于D至H学生比例的统计：

四、结论

可以从上表看出，类比活动对促进概念的转变有一定的帮助，大部分学生已放弃了原有的错误理解。教无定法，教师在教学中可以推陈出新，使用一些新颖的方法（如类比）来提高教学效果。但使用类比时也要注意：（1）选择合适的类比物，类比物与目标概念越相似，越有利于学生的理解；（2）将不符合类比的概念指出来，防止学生陷入新的迷思概念；（3）及时引导学生将注意力由活动转向倾听老师的解释，这样才能最大限度地发挥类比的功用。

参考文献：

[1]朱玉军，刘东方.概念转变教学的基本理论依据和有效策略[J].课程·教材·教法，2013（6）.

[2]余翔.促进科学概念转变的类比教学策略探析[J].教学与管理，2011（12）.

（作者单位 湖南师范大学化学化工学院）