从错误概念到概念的转变

人们对其生活的世界多少会存在一些误解(也译成错误概念，misconception)，如它如何运作，人类如何与之交互，它如何发生转变，以及转变背后的原因是什么。这些错误理解是每个人在建构自己对周围事物的看法中建立起来的。通常，这些错误理解并不干扰日常生活。本文阐述这些错误是如何产生的，哪些以前的错误步骤可能促使了这些概念的产生，以及教师可以采用哪些策略帮助学生进行概念的转变。

关于错误概念

我们的一生都淹没在信息之中，有些信息和我们密切相关，有些却没有。当我们试图去理解这些信息时，错误概念就有可能会产生。这可能是因为人类擅长和倾向于模式建构和模式搜索，尤其是我们需要回答和解决问题时。这一现象和我们人脑的工作机制有关。

对此，学者Wesson(2001)这样解释：当大脑皮层接收到信息并分析时，大脑试图把这些信息的每一个成分与已存在于神经网络中的有相同特征的记忆单元进行匹配。简单说来，人脑通过与已有信息建立联系的方式存储新的数据。如果这些新的信息不能与学习者已有的思维模式相契合，则会被改造以符合已有的模式。

所以在学习者构建解释、解决问题、用有缺陷的推理重组新信息的过程中错误概念被不知不觉地创建并加强。产生的错误概念还会与其他错误概念和不确定观念相结合在一起，以至于不断循环下去。

一个错误概念不被纠正的时间越久，就越容易根深蒂固。Wesson(2001)认为：重复激活同一组神经元之间的连接会使之不断加强，而不管这些连接是正确的、不成熟的、还是错误的。通常，人脑中的神经连接在不断地反复激活中得以加强，因而每次错误的练习都会增强错误概念，使之变得更加难以改变。

在纪录片《一个人的宇宙》中，Matthew Schneps和Philip Sadler调查了两个常见的错误概念。1986年，他们就四季和月相的成因访谈了哈佛大学的研究生、教授，以及一些中学生。调查发现哈佛大学的研究生和中学生一样都在这些概念上持有错误的观点。无论他们在学校呆了多长时间，这些错误概念仍然深深地扎根在他们的脑海中。

在重新教授这些概念后，只有少数学生表现出较好的理解，很多学生仍然保留部分被误导的观点，有些人甚至回归到他们最原始的错误概念。这说明一旦信息被记住，不管是正确的或不正确的，都很难被改变和删除。

谁的责任?

国家研究理事会(NRC)1997年提出有五种形式的错误概念可以通过学习得以转变：

・先入为主的想法

・伪科学的观点

・概念的错误理解

・由母语引起的错误概念

・关于事实的错误概念

父母、民间故事、教师、各种传媒、甚至学习者自身都有可能是造成错误概念的原因。尽管我们做出最大的努力，学生们依然在精心建构着他们自己对现实的看法。

科学课程和教科书也要对顽固的错误概念负责，有些甚至包含极其明显的错误信息。Walton(2002)举出了两个例子：一是说人不能听到400Hz以下的声音，另一个是对自由女神像的“青铜结构”的描述。这两个例子都存在错误，因为钢琴能发出47个低于400Hz的音调，而自由女神像是用铜铸造的，而非青铜。

我们使用商业出版物的个人经验也同样会出现这样的现象。例如，有些教科书出现错误的月相图，或是用学生难以理解的方式来呈现。一些教科书中说植物的光合作用发生在白天，呼吸作用发生在夜晚。事实上，如果植物只在夜晚呼吸，这样的植物是不能存活的。少数教科书甚至说水是电的良导体，而这根本就不对。

另一个需要关注的问题是概念的引入不考虑学生的接受水平和当前脑的发育与功能研究进展。Lowery(2008)认为大多数课程和商业教科书中的教学设计并不符合学习者的思维能力。许多主题在学生的认知和心理都没准备好时就已经开始。例如，小学阶段的学生并不能完全理解地球、太阳系统的相对位置和运动使得地球上四季更替或者一个生态系统中生物和非生物因素之间的联系。由于一些学区的科学课程部分或是全部基于一些错误的文献，而不是研究成果和最佳实践案例，使这个问题变得更为复杂。

除了教科书，成人也有一些错误概念，包括很多出于好意的教师也在不知不觉地把不正确的信息传递给了学生，这些错误可能永远也不会被发现、挑战或者改变。例如，要求学生遵循“科学方法”，经常不是消除错误概念，反而会使学生产生更多的错误概念(Donovan和Bransford，2005；NRC 1996)。另一个常见的观点是强调必须从假设到理论，再到定律(McComas，1996)。实际上，科学探究的方法是多种多样的，理论(如完全经过验证的、被普遍接受的对自然现象的解释)和定律(如对一般观察到的行为的概括)只是两种不同形式的科学知识。

概念转变

针对这么多的错误概念，我们该如何重新教育学生使其得以转变呢?Fraser(1995)把它比作不可能完成的任务：

“我发现科学教学相当容易。开展科学教育对我来说不存在困难，但是，我的困难来自于对于科学的再教育(re－education)和再认识。如果要教授学生从未接触过的内容，我发现他们一般都乐于接受和理解它们。但是，当我不得不教授那些已经被他们错误地构建了的概念时，我就开始了永无休止的重复工作。”

国家研究理事会(NRC，1997)建议，要打破学生的错误概念，教师必须首先确认有哪些错误概念，并为学生提供讨论的机会去面对它们，然后再帮助学生在科学模型的基础上重建和内化他们的认知。表1中列出了一些学生常见的错误概念，表2中给出帮助学生克服错误概念时教师可以使用的策略。目前有许多可利用的资源，包括书籍、杂志和网站可以帮助教师识别学生常见的错误概念如“坏科学”和“儿童关于科学的错误概念”(见推荐网站)。

尽管许多常见的科学方面的错误概念已经被鉴别出来，如表1中所述，但这只是第一步。我们还必须识别每个学生的错误概念。每个学生都是一个独立的学习者，有其自身的错误理解。通过仔细倾听学生的回答，分析他们的想法，寻求明确的说明，要求学生进行解释和讨论，这样我们就可以判断出学生们的理解是肤浅的还是深层的。

我们还需要理解学生是怎样把分散的信息综合在一起以促进学习的，并鼓励学生表达观点，个人反思，进行元认知(对自我认知的评价)和接受不同观点。了解学生如何处理信息是非常重要的。要帮助学生认识到他们自身的错误概念，可以使用如下策略(Gooding和Metz，2008)：

・要求给出说明，即请学生进一步解释、改述、阐明和演示

・要求给出证据，即请学生为其主张寻求实证

・要求给出评价，即请学生用收集的数据进行推测

・等待一段时间，即非语言引导策略，延长他们的回

应时间，鼓励学生问的讨论

・和学生抬杠，用辩论的方法，即给学生机会让他们展示和说明他们基于数据的判断

・不要去寻找“正确答案”，即对不同的解决方法和步骤保持认可

虽然这些策略听起来很简单，但其实它们包含有更深的意义。常常，给出说明的策略会被要获得正确答案的热情所掩盖。我们往往只是简单地忽略了学生的错误表达，没有将其作为一个进行概念转变的机会。也就是说，直接纠正学生一个错误的回答常常不能真正解决问题。学习者在建构自身解释时，并不常会采纳那些与他们原先已经建立起来的思维模式不相符的新信息。学生可能只会选择一些片段来重构这个信息，以适应原有的模式。

不是简单的纠正

教师除了应关注修复已经存在的概念错误以外，还需要注意帮助学生在一开始就避免错误概念的产生。学者Abiko(2002)指出：脑科学、教育实践和心理学的数据都支持儿童的发展存在不同的阶段。因此，帮助学生避免错误概念的一种方法是使学区的课程开发适应儿童的发展阶段(见表3)。他建议“到了高中学习阶段，就可以不把重点放在通识课程上，而是提供一些可选择的课程，这些课程的内容应围绕一些重点问题深入研究，范围窄一些，时间长一些，数量少一些，内容上深一些”。

错误想法是可以被修正的，但是由于这些错误概念是个性化的范式，所以它们必须由个体自身来修正。一个被错误理解的概念必须被回顾，直到最后认识到它的矛盾之处，同时观察者自身应该在发展程度和概念化等方面具备足够的能力来理解事件的正确含义。这些突然的转变，或顿悟的时刻，当条件成熟时，会发生在每个人的身上。

我们必须给学生提供这样的概念转变的机会。可能的形式包括有差异性事件、基于探究的活动、或者其他动脑的经历，这些能够帮助学生重构和内化他们的知识。此外，元认知起到了重要的作用。如果学生能思考为什么他们会这样想，以及对这些想法进行不断的反思，他们将能认识到这其中的差异，并在呈现的证据的基础上形成一个新的和更加科学的理解。

在纪录片《一个人的宇宙》中有这样一段发人深思的话：

在我们每次的交流中，新的概念都在和原有的想法竞争着……所有的学生都持有这些观点，但都没有意识到这是他们自身的理论。我们必须使它们显现出来，只有这样，我们才能使他们能够去学习，使他们能够从个人的宇宙中被解放出来(Sadler，Schneps，Woll，1987)。