基于建构主义的地理概念转变学习

方　城　曾　玮

（华南师范大学 地理科学学院，广东 广州 510631）

建构主义认为，学习是学习者主动建构内部心理表征的过程，学习者并不是把知识从外界搬到记忆中，而是以已有的经验为基础，通过与外界的相互作用建构新的理解。因此，建构主义强调在具体情境中形成的非正式经验背景在学习中的作用。此外，学习过程中的建构一方面是对新信息的意义的建构，同时又包含对原有经验的改造和重组[4]。根据建构主义的观点，学生在学习地理概念之前，头脑并非一片空白，而是存在“前概念”。地理科学概念的建构，就是学生的“前概念”受到不一致新经验的影响，向地理科学概念转变的过程。概念转变学习基于建构主义心理学家皮亚杰（Jean Piaget）的“图式-同化-顺应-平衡“理论，从顺应的侧面揭示了学习的机制[5]。概念转变学习的提出，对地理概念教学的发展有很大的借鉴意义，能解决教学中忽视前概念、忽视教学过程等问题，提高教学效率。

一、前概念产生的原因及特点

（一）前概念产生的原因

1.日常生活经验的干扰

许多地理概念来源于对日常生活现象的科学观察与系统总结。但个人的生活经验是有限的，个人观察到的现象也往往是不全面的，因此日常生活经验虽然有助于我们理解一些地理概念，但时常也会对地理科学概念的形成造成干扰。如，生活在北半球中纬度地区的人往往就会凭借生活经验认为，7月份气温较高，应该是地球公转的近日点，12月份是气温较低，应该是远日点。

2.思维惯性的影响

在思维惯性的作用下，学生在学习新概念时会不自觉地进行迁移，把在特定情境中学到的知识迁移到另一个情境中。然而由于地理学区域性的特点，不恰当的迁移往往会导致错误，如“热带雨林气候”主要分布在赤道两侧南北纬10°之间，因此学生容易据此误认为赤道附近都是热带雨林气候。在思维惯性的作用下，学生还会对知识范围把握不准，导致外延过宽，混淆其他[6]。如将“岩石圈”与“地壳”等概念等同。

3.对词义的凭空臆想

地理概念是由文字组成的，学生在对地理概念理解不够透彻的情况下，容易根据概念的字面意思建构其内涵，出现“望文生义”式的错误。如，将“风化作用”理解为风引起的化学作用，将“地中海气候”理解为分布在地中海沿岸的气候等。

（二）前概念的特点

前概念具有普遍性。一方面，学生具有一定的生活经验；另一方面，知识负迁移、望文生义等现象是学生学习地理概念时常见的认知障碍，所以学生会形成大量非科学的概念和解释。前概念还具有顽固性，学生头脑中的前概念含有自己对自然界先入为主的印象，又是自己切身体验到的东西。同时，学生还要凭借前概念来认识世界，所以早先形成的概念往往是根深蒂固的[7]。

由于前概念的普遍性和顽固性，传统科学教学无视前概念，认为只要通过传授科学知识，学生的前概念就会被科学概念所代替的观点是不合适的[8]。前概念既是科学概念学习的阻碍，又为进一步学习提供了可能，我们必须予以重视。

二、建构主义概念转变学习的机制与条件

（一）机制

皮亚杰的认知建构主义认为，心理发展就是个体通过同化和顺应日益复杂的环境而达到平衡的过程，个体也正是在平衡与不平衡的交替中不断建构和完善其认知结构（图式），最终实现认知的发展[9]。同化就是把外界元素整合到一个正在形成或已经形成的结构中，顺应则是认知结构受到所同化的元素的影响而发生的改变。概念转变主要针对后一种情况，是从顺应侧面揭示学习的机制。概念转变的心理机制就是在原有认知结构的基础上，个体原有认知结构与新环境产生矛盾或认知冲突，个体通过顺应外界环境的刺激，形成新的认知结构，从而达到与环境暂时的新平衡的过程。

（二）条件

1982年,Posner等提出了著名的概念转变模型(conceptual change model,简称CCM),他们认为概念转变需要满足四个条件：（1）对现有的概念不满；（2）新观念的可理解性；（3）新概念的合理性；（4）新概念的有效性[10]。学习者由于认知冲突对原有概念产生不满是概念转变的首要条件，之后提供的可替换的概念如果具有可理解性、可接受性、有效性三个特点,则原有概念对新概念的顺应就能够发生[11]。

Posner等人还认为,个体对新概念的接受与否除了受以上逻辑条件影响之外，还受其现有的其它概念的影响, 他们把影响概念转变的个体经验背景称为“概念生态圈”,具体包括: (1)反例：某概念无法解释的事实；(2)类比与比喻：帮助学习者在新旧经验之间搭建“桥梁”；(3)认识论信念：如何获得科学的理论；(4)形而上学的信念与观点：关于科学的形而上学的信念；(5)其它领域的知识；(6)与新概念相对立的概念。后来，Posner等对概念转变理论又进行了修正,承认了动机等情感因素的重要性,扩展了概念生态所应该包含的因素。袁维新此基础上又增加了课堂情境因素、学生的认知因素等条件[12]。

概念转变模型阐明了概念转变学习的条件，为地理概念转变学习策略的制定提供了理论依据。

三、建构主义地理概念转变学习的教学策略

（一）揭示学生的前概念

1.通过设计诊断性的问题或诊断性试题来揭示学生的前概念

教师可以在新课的开始之前，设计若干诊断性问题，通过分析学生的反馈，诊断学生头脑中已有的前概念。如在“大气受热过程”的教学中，教师可以设计如下问题：既然太阳辐射能是地球大气最重要的能量来源，那么太阳是近地面大气的直接热源的说法正确吗？在讲授“三次产业划分理论”中“一次产业”、“二次产业”、“三次产业”三个概念时，教师可以提问：采矿业、伐木业属于第几产业？由于这些问题均涉及一些比较容易混淆或者被人忽略的概念内涵，因此学生往往在回答此类问题时会将前概念暴露。

2.通过个别访谈来了解学生的前概念

在教学中，教师应有意识地引导学生去论及自己的想法，学生通过外部表达促进自我意识和自我反省，同时教师也可以了解学生的想法，这正是概念转变学习的开始[13]。例如，在“热力环流”的学习中，很多学生在比较各点气压大小时，常常忽略“高压、低压”是相对于同一水平面而言的，以及气压随高度升高而降低这些事实。因此教师可以要求学生阐述热力环流形成的过程，学生在回答中必然包括对这一科学问题的理解，如有学生没有理解热力环流的过程中，近地面空气先因冷热不均引起垂直运动，再因同一水平面气压差引起水平运动这一事实。由此，教师可以弄清学生产生错误前概念的原因。

（二）引发学生的认知冲突

所谓认知冲突，就是学生原有的认识结构与新现象之间无法包容的矛盾[14]。认知冲突是个体认知结构与新环境不平衡的体现，对原有概念的“不满”是概念转变的首要条件。因此，认知冲突是促使学生实现概念转变学习的契机和动力。在地理概念转变学习中，引发学生认知冲突的策略有以下三种。

1.通过特殊文本产生认知冲突

特殊文本可以是批驳性的文本也可以是非批驳性文本，前者是指直接呈现学生的错误观念，然后予以批驳，再呈现正确的科学观念。这种做法比较适合复习课，教师对学生反复出现的错误前概念进行有针对性的批驳，帮助个别尚存在错误前概念的同学实现概念转化，提高复习课效率。后者是指先呈现一组新信息，激发学生头脑中与信息相关的错误前概念，当学生发现错误前概念无法用于解释新信息时，引发认知冲突。比如在学习“环境人口容量”时，学生易误认为“资源是影响环境人口容量的唯一因素”。此时，教师可以列举一组香港主要资源数量及其人口数量的信息，使学生意识到“资源是影响环境人口容量的唯一因素”这一前概念无法解释“香港人口之多，资源却如此之少“的现象，引发学生的认知冲突。

2.通过合作学习中学生的对话和讨论引发认知冲突

不同的学生，有不同的成长环境和不同的生活经验，每个学生的认知结构是不同的，对同一问题的看法、认知深度、广度也都会有差异。在合作学习的对话与讨论中，不同观点相互对立、交锋，学生若发现自己的观点与其他人不同，他们往往会对自己先前所持的观点产生怀疑，进而引发认知冲突。值得一提的是，小组合作学习中每一个学生基本都处于同一认知水平，他们之间略有不同的观点互相对立、交锋，结果将会使每一个合作学习的参与者均产生内部的认知冲突，提升课堂教学的有效性。

3.通过实验引发认知冲突

探究实验有利于让学生直观地看到科学现象，从而让学生自觉地将实验现象与错误的前概念进行对比，产生对自己现有概念的“不满”，引发认知冲突。以“地球形状”教学为例，很多学生受生活中地球仪的影响，不理解地球是一个“两极稍扁，赤道略鼓”的椭球体。教师可以指导学生开展模拟地球自转的实验：先将两条纸条中心垂直交叉粘成“十”字形，再把纸条的四端叠在一起，打孔后插入铅笔，成为一个带“地轴”的模拟地球[15]。通过引导学生观察旋转的球状纸条的形状变化，引发学生的认知冲突。

（三）实现认知顺应

新现象使个体对原有概念产生“不满”之后，个体就会对原有的认知结构进行调整和改变，以便更好的理解和接纳新现象，这一改变原有认知结构的机制称为顺应。根据Posner的概念转变模型和概念生态圈理论，总结出以下实现认知顺应的几种策略。

1.运用类比法和正反例

通过类比推理和正反例对比的方法，可以提高学习者心中新概念的可理解性和合理性。学习者在认知顺应的过程中，需要创建新的心理模型来接受新知识，而建模需要很强的抽象思维能力，因此提供相似的具体模型作类比，帮助学习者在新旧经验之间“搭桥”，有利于建构科学的新模型。如学习“环境人口容量”和“人口合理容量”这两个容易混淆的概念时，可以将地球类比作一个资源相对固定的学校，将地球上的各种资源比作学校里的桌椅、床位、教师数量等，“环境人口容量”类似于一个学校在资源固定的情况下最多可以招收的学生数，这个数量是由最少的某种资源决定，“人口合理容量”就好比在最舒适的情况下，学校最多可以招收的学生数。

运用正反例和运用类比法的目的基本一致。引导学生针对某个概念的正反例进行对比，从而总结归纳出正反例所承载的概念属性，提升新概念在学生心目中的合理性。如学习“天体”时，让学生对比太空中的人造卫星和地球上待发射的人造卫星；流星和陨石；云朵和星云分别判断哪些属于天体，进而得出天体是“宇宙间物质的存在形式”，其关键属性必须是分布在宇宙空间中[16]。

2.在新情境中应用新概念

新概念的有效性是概念转变模型中需要满足的条件之一。能够解决问题的概念对于学生是有效的。在新情境中应用新概念，就是要求学生能够将建构的新概念应用到问题的解决中去，提高对新概念有效性的认识。如学习“地方时”时，教师可以引导学生思考为什么中国球迷经常需要熬夜看现场直播的欧洲足球比赛？此外，“新情境”最好是学生身边熟悉的情境，“问题”也最好是生活中学生感兴趣的问题，这些情境和问题有利于提高学生的学习动机[17]。

3.结合科学史进行教学

结合科学史教学的主要目的是让学生认识到,早期的科学家在解释一些自然现象时与他们一样有类似的前概念,这样会使他们得到一种心理上的支持,增强概念转变的积极性与动机，从而有利于学生的概念转变，同时培养学生的认识论信念以及怀疑、批判的科学精神 [18] 。受地理学科特点及教材的影响，中学地理中可以结合科学史进行教学的概念并不多，但也并非完全没有。如人类在对大地构造和全球构造理论的探索方面，就经历了“大陆漂移假说”到“海底扩张学说”再到“板块构造学说”的“三级跳”。教师可以先介绍早期科学家关于这一自然现象的研究活动及观点，再举例说明这一观点的局限性及当时其他科学家的不同观点，最后再介绍新的研究结论如何产生和弥补旧理论的不足。

4.重视地理实验和野外实习

探究实验除了能引发学生的认知冲突外，还可以帮助学生通过实验观察，进一步确认科学概念，转变原有的错误前概念，建构新的科学概念。值得一提的是，地理学习中的野外实习活动也能起到同样的效果。在野外实习中，学生通过实地观察形成科学概念的地理表象，深化对科学概念的理解。野外实习中的调研、观测活动还可以提供给学生在新情境中运用新概念的机会，提高学生对科学概念有效性的理解。此外，野外实习还可以提高学生的学习积极性，提升课堂情境的真实性，培养学生关于科学的信念和观点等。如在学习“城市与城市化”时，城市教师可以组织学生在郊区的山上或市中心的高层建筑上俯瞰城市，了解城市的发展形态、景观特征、功能分区等。

建构主义地理概念转变学习研究，丰富了概念转变学习在地理学科教育领域的研究，对地理教学、学习实践有很好的参考价值。

参考文献：

[1][2][3][17]江晔.地理概念教学的问题与对策[J].课程·教材·教法,2013,04:75-79.

[4] 张建伟,陈琦. 从认知主义到建构主义[J]. 北京师范大学学报(社会科学版),1996,04:75-82+108.

[5][12]张建伟.概念转变模型及其发展[J].心理学动态,1998,03:34-38.

[6]刘莲梅.几个容易混淆的地理概念问题[J].中学地理教学参考,1996,06:39.

[7][8][14]袁维新.概念转变学习:一种基于建构主义的科学教学模式[J].外国教育研究,2003,06:22-27.

[9][11]周友士.基于建构主义的数学概念转变学习[J].数学教育学报,2004,03:19-22.

[10]Posner G J, Strike K A, Hewson P W, Gertzog W A. Accommodation of a scientific conception: Toward a theory of conceptual change. Science Education, 1982, 66:211 -227.

[13]郑瑞斌.教学中实施概念转变教学的教学策略[J].中学生物教学,2011,06:6-8.

[15]贾尼斯·范克里夫.有趣的地球科学实验101[Ｍ].上海：上海科学技术文献出版社，2009.

[16]孙海平.地理概念获得的几种策略[J].地理教学,2012,20:54-56.

[18]唐小俊.促进概念转变的教学策略研究[J].教育探索,2008,06:11-12.

该文章发表于《中学地理教学参考》2015年第11期（上半月）