国外关于相异构想转化的研究

陈++霞++潘则南++许利闽

摘要：国外应用概念转变文本对相异构想转化进行研究，并进行教学实践，收到良好的效果。在查阅相关文献的基础上，对概念转变文本的编写、使用、效果做了介绍，并提出在我国开展概念转变文本的教学启示，为一线教师指导概念学习带来新的思路。

关键词：相异构想；概念转变文本；概念学习

文章编号：1005 - 6629（2015）5 - 0008 - 04

中图分类号：G633.8

文献标识码：B

相异构想是指与科学概念不一致的想法，既包括对科学概念完全错误的理解，也包括片面、不精确的理解[1]。国外关于相异构想的研究大致分为三个阶段[2]，第一阶段（20世纪70年代到80年代）为术语界定和相异构想探查阶段；第二阶段（20世纪80年代中期），研究者开始不断探索相异概念向科学概念的转化过程的理论机制；第三阶段（20世纪90年代之后），主要展开对学生概念学习心理机制的讨论，并以此进行概念转变策略的研究。

为了减少学生脑海里的相异构想，研究者试图寻找各种促进概念转变的教学方法，如概念图、类比、模型、计算机模拟等[3]。近几年来，概念转变文本作为相异构想转化研究成果应用于教学实践的一种方式，正逐渐引起国际上研究者的注意。概念转变文本是一段事先写好的教学文本。该文本能挑战学生的相异构想，使其对原有概念感到不满意，从而接受更易理解、更合理、更有效的新概念[4，5]。

概念转变文本是在1985年由罗斯（K.Roth）提出的[6]。目前国外研究者对概念转变文本的研究比较丰富，生物、物理、化学等学科教育中均取得一定成果。在化学教育领域，研究者已经就电化学电池、酸碱、溶解性、化学平衡、有机化学等方面开展借助概念转变文本的教学实证探究[7]。国内关于学生相异构想转化的研究起步比较晚，目前我国学者主要着眼于概念图、类比等教学策略的开发，较少关注概念转变文本的研究。

1 概念转变文本的编写

多数研究者编写的文本依次包括五个环节：（1）设置思考题。思考题通常是针对教学过程的重难点概念，且对学生来说具有挑战性，具有迷惑性。（2）展示相异构想。文本的编写要建立在对学生已有概念充分了解的基础上。目前研究者较多通过二段式测验、文献查找等方式了解并收集学生脑海里普遍的相异构想。（3）解释相异构想的不合理。在进行相异构想的辨析时，文本的语言要尽可能的通俗易懂，要尽量顺着学生的思路分析，直至找到与科学概念的矛盾之处或合适的反例。（4）展示科学概念。进行科学概念的描述时，应该充分考虑到学生的理解能力，尽量降低文本的阅渎难度，例如可以适当增加例子和图片等。（5）提供新的问题情境。新的问题情境是在相同的概念背景下，依托不同的素材或不同的提问方式等进行设计的。它可以是科学概念的巩固应用，也可以是科学概念的进一步升华与拓展。

例如，内吉拉（Nejla）在进行原电池相关概念的教学实证研究时，编写了如下的文本[8]。

设置思考题：①图1所示的原电池装置是如何产生电流的？②电子沿着怎样的路径移动？③图1所示的原电池装置中是否构成闭合回路？

展示相异构想：很多学生都知道没有闭合的回路是不会产生电流的。然而，一些学生认为只有通过电子的移动，才能形成闭合回路。因此，他们坚持觉得电子是从负极沿着导线流到正极，然后电子再在正极被释放出来，进入电解液，最后通过盐桥回到负极。

解释相异构想的不合理：在闭合回路的前提条件下才能产生电流，这是正确的。但是在原电池和电解池中，闭合回路的构成不仅仅是依靠电子的移动。在原电池中，负极产生电子，正极得到电子并发生还原反应。也就是说，在负极产生的电子在正极被完全消耗，并没有多余的电子能够流入电解质溶液。

展示科学概念：你可能会问如果电解质溶液中没有电子的话，又是怎么构成闭合回路的呢？这是由阴阳离子的移动引起的。盐桥中的阴阳离子会从一个电极移动到另一个电极。如在图1的原电池装置中，N03会向负极移动，K+会向正极移动。

提供新的问题情境：如果将图l中的盐桥换成导线，原电池也能正常地将化学能转化为电能吗？当然不可以，因为正如电子无法通过盐桥移动一样，阴阳离子是不能通过导线发生移动的。因此如果将盐桥换成导线的话，我们将无法获得电能。

2 概念转变文本的使用

2.1 文本使用的主要步骤

根据波斯纳（ Posner）等四位教授提出的概念转变模型（Conceptual Change Model，CCM），发生概念转变需满足四个条件[9]：①对已有概念的不满；②认识新概念的可理解性；③认识新概念的合理性；④认识新概念的有效性。多数研究者在使用文本过程中主要按四个步骤进行[10， 11，12]：

（1）创设情境，激活学生自身的相异构想。在这一步骤教师充分利用思考题展开教学。

（2）阅读文本中呈现的相异构想。步骤二主要通过文本中呈现的描述性证据，再结合讨论[13]、类比[14]等其他教学方法，让学生深入认识已有概念是不科学的，以此对已有概念产生不满。

（3）提供科学性的概念和解释。步骤三教师通过语言讲授、视频[15]或概念图[16]等教学方法，让学生感受到新概念的可理解性和合理性。

（4）体会新概念的有效性。步骤四引导并鼓励学生将新概念应用到其他情境中，解释新的实例或问题。

例如，基尔德（Gulten）和穆斯塔法（Mustafa）[17]在对“烯烃”相关概念进行概念转变文本教学的时候，将事先编写好的文本在一开始就发给学生，并要求学生阅读文本中的思考题（见图2）。学生在教师的引导下开展讨论。在讨论过程，教师观察、记录学生的回答是否科学，再将一些典型的想法运用到课堂讨论上。如很多学生认为1，2-二甲基环丙烷没有几何异构，因为他们觉得几何异构是烯烃的特性；还有一些学生对1，2- 二甲基环丙烷是否有几何异构无法做出判断。当然讨论中也出现了一些科学的想法，如有些学生认为2-丁烯具有几何异构，可分为顺式-2-丁烯和反式-2-丁烯。总之，在这一阶段由于学生的知识有限，很多学生无法正确解释文本中的问题，学生的前概念得以激活，相异构想被显露出来。

然后，教师要求学生阅读文本中呈现的相异构想（部分实例见图3）。通过阅渎，学生不仅了解到学习过程中存在很多的相异构想，还明白了相异构想出现的原因。这些将促使学生对自身存在的不合理想法产生不满。

紧接着学生会阅读文本中的科学概念。为了使新概念具有可理解性和合理性，文本中出现相应的理由、情境和实例来解释科学概念合理的原因。如该文本解释了“几何异构”的定义，并结合例子具体说明了两类化合物具有几何异构。在这个过程中，教师起到引导、强调的辅助作用。

最后教师鼓励学生使用新学的知识解释其他的实例。在这个环节可以帮助学生感受新学知识的有效性，进一步加强学生对烯烃相关概念的理解。

2.2 文本使用过程的差异性

通过对文献的进一步整理分析，笔者还发现不同研究者在文本使用过程中存在差异性，该差异性主要体现在使用过程的第一个步骤——创设情境，激活学生自身的相异构想。

有的文本在展示相异构想之前（即步骤二），要求学生必须对思考题先进行预测和小组讨论[18，19，20]。例如，塔什坦（Tastan）[21]在进行“化学反应中能量变化”的教学实证研究时，首先要求学生独立地阅读并预测文本中的思考题，时间大约是五分钟。然后学生先是两人_组就自己的想法进行讨论，之后再在教师的引导下开展班级讨论。此时各种不同的想法被拿出来分享，达到激活相异构想的目的。

有的文本则要求学生独立对思考题进行预测，不进行讨论交流[22，23，24]。例如，内吉拉（Nejla）[25]在使用文本时，首先借助文本中的思考题引发学生的预测，然后要求学生将独立思考得到的答案填写在文本提供的空白区域内，在这个过程中没有要求学生进行讨论。

还有的文本直接让学生阅读思考题和常见的相异构想[26，27，28]。例如，哥班（ Geban）[29]等人在研究化学键的概念教学时，先让学生阅渎每个文本中呈现的问题，类似于“化学键是如何产生？”、“两个氢原子如何结合在一起？”之类的问题，并在没有要求事先预测与讨论的前提下，直接呈现与问题相关的相异构想。

2.3 概念转变文本的效果

很多国外研究者通过实证研究证明了概念转变文本有助于学生发生概念转变，促进其获得科学概念[30，31，32]。塔杰丁（ Tacettin）[33]等人对87名学生开展“溶液”概念的教学研究。他们将学生随机分成控制组和实验组，并对控制组采用传统的教学方法，对实验组采用概念转变文本的教学方法。结果在概念测试中，实验组的学生比控制组的学生表现得好。哈洛克（ Haluk）等人针对“化学平衡”相关概念开展概念转变文本的实证研究[34]。通过对实验组和控制组进行前、后测分析，最后发现概念转变文本在教学中的应用取得了较传统的方法更为明显的效果。

还有研究者通过问卷调查的方式发现概念转变文本在化学学习态度方面并未产生明显的影响[35，36]。塔什坦等人指出，没有明显影响的原因可能是教学研究的时间太短，不足以改变学生的态度。同时他们还在文末提及，接受传统方法教学的学生在化学学习态度上有变消极的趋势[37]。

3 概念转变文本的教学启示

国内关于中学生相异构想的研究起步比较晚，在教学策略方面的研究较少。鉴于对国外有关于概念转变文本的整理分析，笔者得到两点关于概念教学的启示。

3.1 相异构想普遍存在，应加以重视

学生的相异构想超越了年龄、能力、性别和文化界限，是普遍存在的[38]。无论是高年级还是低年级，无论是成绩极为优秀的学生还是成绩一般的学生，无论拥有怎样的文化背景，在学习的过程中都会出现大量的相异构想。

在进行概念转变教学时，教师必须要事先考虑学生脑海里普遍的相异构想，只有充分了解学生的相异构想，才能抓准教学的重点和难点。教师应该要灵活运用文献、访谈、问卷、二段式测试等多种方式探查学生脑海里的相异构想。

3.2 要充分关注概念转变文本等教学策略

目前越来越多的一线教师关注到学生相异构想的存在，但在实际的概念教学课堂上由于教学课时少、精力有限等原因，教师往往很难跳出传统的教学模式。研究表明，相异构想是顽固的，传统教学方法难以使其转变[39]。传统教学方法往往以教师讲授为主，很少将学生的相异构想作为考虑对象，缺乏学生的课堂参与，这导致很多学生的概念学习仅仅停留在记忆阶段，无法建立新概念与原有概念的联系，更无法将新概念真正内化。

为了有效地减少学生脑海里的相异构想，教师必须要关注各种针对概念转变的教学策略方法，概念转变文本就是其中之一。概念转变文本在编写时要求展示相异构想并解释相异构想的不合理，加强相异构想与科学概念的辨析比较，其教学重点不仅有科学概念的建构，更看重相异构想的激活、呈现和解构。在进行概念转变文本的教学时，教师是以学生为主体，在利用文本的同时结合课堂讨论、视频等辅助手段促使学生真正解构相异构想，为新概念的完全接受提供可能性。在中学教学中，只有充分关注概念转变文本等各种教学策略，努力跳出传统的教学模式，才有可能实现概念的真正转变。

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