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 研究随笔

学习环境设计读书笔记10: 如何转变学生头脑中的概念

发表于:2021-08-13 00:15

如何转变学生头脑中的概念涉及到概念转变理论,该“理论的核心是关于学习者如何转变其概念或知识的。当学习者对所使用的的概念和概念所处的框架的理解发生转变的时候,就会发生概念转变[1][2]”概念转变的研究包括转变的条件、影响转变的根源、转变的持久度和强度,如何促进转变等。在以学生为中心的学习环境中考虑概念转变时,支持两个视角,第一个视角是认知方面这个视角下也分为两类,一类人认为概念的转变是缓慢的、渐进的过程,这种观点主要源于让·皮亚杰的研究,皮亚杰把包含知识或行为的组织模式的认知结构称为图式,认为人类以此来理解世界和应对周围环境。新知识通过同化和顺应进入现有的概念结构,进而发生概念和概念结构的转变,而概念转变的根本动力来源于认知冲突所造成的更快变化。此外,还有人把认知结构描述为“语义网络(semantic network),即由节点和带标识的有向关系(节点之间的联结)构成的一种心智结构[3]概念转变也可以被认为是个人语义网络的重组。另外一类人,认为概念转变是根本性的,彻底的。这类观点以Thomas Kuhn的范式转换理论[4]为基础。Kuhn认为在实践共同体中,如果遇到当前理论没法解释的反例时,需要出现概念革命,创建一种新的范式,就像科学思维并不是逐渐使人们接受爱因斯坦的理论,相反他的理论快速且果断地转变了人们看待科学的方式。另外,Chi等的研究[5]也提出了一个观点,认为如果学习者把概念放置到错误的本体类别之中,当发现错误要调整时,就要重新放置到新的类别中,这时的概念转换应该属于根本性的,比如人们总是把电流和水流类别起来,认为电具有物质的特性,但当它发现这个概念的错误时,就需要在脑海中把它放到不同的分类区去。第二个视角加入了社会和境脉的因素,“以认知-情感的概念转变模型和知识的认知重构模型为代表,这两种理论都包含了动机的内容。

设计促进概念转变的学习环境时可以应用以上理论,“当试图在学习环境中促进概念转变的发生时,内容的性质、境脉和学习者这三方面都应该被纳入考虑范围。如果学习者已经构建起他们想要测试、应用或者辩论的心智模型,任何学习环境都能促进概念转变[6]。”具体而言:

策略一在教育活动中注意运用认知冲突会导致概念转换这一点,可以给学生异质分组,增加讨论的机会,相异的观点会激发学习者对现有概念的不满,教师要注意及时提供新的、合理的的概念,助力概念的转换,同时还要给新概念的应用提供机会,让学生去用新概念解决问题。

策略二,利用概念图来帮助学生实现概念的转变。概念图包含标注的节点和联结。很多计算机软件支持绘制概念图,双击概念图上的任何一个概念,这个概念就会出现在屏幕中央,并且与此概念相关的其他概念图也会随之显示出来。“学习者无论是单独构建概念图还是与他人协作构建概念图,都是在表达他们的想法。允许学生建构他们自己的概念图非常重要,教师随后可以对这些概念图提出问题或进行干预。Ne*it的研究[7]表明,与学习已有的概念图相比,构建概念图会导致更多的概念转变。另外一个有效的策略是让学习者将他们自己的概念图和其他人的概念图进行比较和对比。他们会很快明白对同一现象每个人会形成不同的概念,领悟到这一点极有可能会促进概念转变更快的发生[8]

策略三,通过论辩来转变概念。论辩是指会话游戏或讨论中持不同观点的人之间的对话,目的是帮助学生更好地理解概念性观点如Brown与Campione[9]描述了学习共同体中的学生具有越来越强的在环境科学中清晰地阐述理由及为论证和因果解释提供证据的能力;在物理学科中,科学教育者让学生对以下问题作出论证并评论这些论证:“书为什么不能穿透桌子[10]”“在金属或泡沫塑料材质的杯子中,水是否会凉得更快[11]”;数学教育者让学生参与论辩以帮助他们更好地理解数学算法的程序[12];历史学科中,强调使用多种第一手史料并评价其客观性,以及使用论辩来理解民主之类的大概念[13]本科生像历史学家那样用论证的方式描述历史,比仅仅用叙述、总结或解释等方式描述历史,写出来的文章更完整,更注重事件之间的因果关系[14]英语学科中,口头讨论[15]或说服性写作[16]情境中的教学论辩也很有名。

利用论辩来转变概念的具体做法如下(1)论辩是一种学习工具,它可以让学生显露并反思已有概念,当学生口头讨论或文章中提供论证时,学生会显露出已有的概念和迷思概念,教师可以采取措施来处理这些迷思概念,比如允许其他学生作出抗辩,有迷思概念的学生会舍弃不太有说服力的论据而选择具有更强说服力的论据,在双方抗辩过程中,都需要把观点和问题清晰地表达出来,这些过程需要教师的引导。(2)在教师引导论辩的过程中,会遇到很多问题,比如有的学生常常沉默寡言或不善表达,许多学生不具备元认知技能,多数学生在协调理论与证据方面存在困难,还有一些学生不愿意与别人持不同意见,担心在论证中丢了面子,因此教师需要为学生搭建脚手架,主题和境脉一定要有意义并有吸引力,创建安全宽松的环境,并教会学生像律师、工程师、数学家、建筑师或政策分析师那样去论证,掌握某一群体的社会实践技巧,使用游戏或角色扮演的方式来提高学生的学习动机。设计论辩的学习环境时,还会遇到一个问题,即时间问题。“学习如何论证、利用论辩来促进概念转变、深入研究某个问题及创造性地解决问题都需要一定的时间,学生需要时间来了解某个主题并从讨论的角度来思考论证,论辩后的额外的认知加工非常关键[17]”,具体来说是指评价论证结果,如果仅仅让学生去论辩,而不让学生去评价论辩的结果则效果有限,此外,教师要考虑好一般主题的论辩和具体主题论辩需要多少时间,所以在学习环境设计时要考虑“为学生提供足够的时间来评价论证和抗辩[18]”。(3)由于论辩具有对抗性,因此教师需要提出一些规则,比如每次只能有一名学生发言,对观点而不是人进行批判性思考,试着理解一个问题的两面,必须用理由和证据来支撑他们的观点等。Walton[19]提出了论辩的不同形式,如说服性讨论、协商、质询,每种形式都有各自的一套规则和目标。(4)论辩也可以有计算机来支持,方便多人合作绘制论辩图,比如设计基于议题的论辩系统,包括问题、议题(把问题分解成若干小的议题)、观点、正/反论据和决定。可以用绿色的加号表示支持,红色的减号表示反驳,问号表示问题,灯泡表示小的议题,便签表示证据等,可以参考Compedium论辩图软件[20];此外,可以设计一些发表评论的常用句首语,如“我不同意,因为”、“我认为我们需要更多的证据”;系统也可以增加一些游戏成分,比如教师或者学生可以设置角色,如政府官员、医学博士等,支持角色转换;Suthers发现“把文本(讨论)会话和制作论证图整合在一个窗口内比分别单独呈现(或二者一起呈现,但处于两个不同的窗口)更有效[21]”;最后要注意系统中可以推荐一些相关的优秀案例供参考,也有地方展示被推选的优秀案例。在用系统制作论辩图时,为每一个小组分配一个主持人(帮助建立讨论规则,维持群体在分享观点和分歧时的安全环境,管理集体论辩图,确保讨论围绕主题进行,促进学生讨论等),植入评价量表,这有利于目标的达成。(5)论辩的形式可以多样一些,“小组讨论与大组讨论、书面论辩与口头论辩、有结构的活动与无结构的活动可以交替进行,学生在不同的境脉中操练所学到的技能[22]。”多样化可以帮助维持学生的兴趣,但要考虑学生的认知负荷问题。对于绘制论辩图,还有一些值得深入研究的点,比如学习的深度如何,系统在处理复杂的、难教的概念时能起到多大作用等。


阅读书目:《学习环境的理论基础》

参考文献

[1] 戴维·H·乔纳森,苏珊·M·兰德主编.学习环境的理论基础[M].徐世猛,李洁,周小勇译.第二版.华东师范大学出版社,2012:98

[2] 戴维·H·乔纳森,苏珊·M·兰德主编.学习环境的理论基础[M].徐世猛,李洁,周小勇译.第二版.华东师范大学出版社,2012:103

[3] Quillian,M.R..Semantic memory.In M.Minsky(Ed.),Semantic information processing[M].Cambridge,MA:MIT Press,1968:227-270.

[4] Kuhn,T.S..The structure of scientific revolution[M].Chicago,IL:University of Chicago Press,1962:

[5] Chi,M.T.H.,Slotta,J.D.,de Leeuw,N..From things to processes:A theory of conceptual change for learning science concepts[J].Learning and Instruction,1994,(4):27-43.

[6] 戴维·H·乔纳森,苏珊·M·兰德主编.学习环境的理论基础[M].徐世猛,李洁,周小勇译.第二版.华东师范大学出版社,2012:105-106.

[7] Ne*it,J.C.,Adesope,O.O..Learning with concept and Knowledge maps:A meta*ysis[J].Review of Educational Research,(76):413-448.

[8] 戴维·H·乔纳森,苏珊·M·兰德主编.学习环境的理论基础[M].徐世猛,李洁,周小勇译.第二版.华东师范大学出版社,2012:109-110

[9] Brown,A.L.,Compion,J.C..Communities of learning and thinking,or a context by any other name[J].Comtributions to Human Development,1990,(21):108-126.

[10] Minstrell,J..Explaining the "at-rest" condition of an object[J].The Physcics Teacher,1982,(20):10-14.

[11] Slotta,J.D.,Linn,M.C..WISE sience:Web-based inquiry in the classroom[M].Net York:Teacher Colloge,2009:

[12] Lampert ,M.L.Rittenhouse,P.,Crumbaugh,C..Agreeing to disagree:Developing sociable mathematical discourse.In D.R.Olson&N.Torrance(Eds.),Handbook of human development in education[M].Cambridge,MA:Blackwell,1996:731-764.

[13] Wiley,J.,Voss,J.F..Constructing arguments from multiple sources:Tasks that prompte understanding and not just memory for text[J].Journal of Educational Psychology,1999,(91):301-311.

[14] Wiley,J.Voss,J.F..Constructing arguments from multiple sources:Tasks that promote understanding and not just memory for text[J].Journal of Educational Psychology,1999,(91(2)):301-311.

[15] Nystrand,M.,Gamoran,A..Insructional discourse,student engagement,and literature achievement[J].Research in the Teaching of English,1991,(25):261-290.

[16] Harris,K.,Graham,S.,Mason,L..POW plus TREE equals powerful opinion essays[J].Teaching Exceptional Children,2002,(34(5)):74-77.

[17] 戴维·H·乔纳森,苏珊·M·兰德主编.学习环境的理论基础[M].徐世猛,李洁,周小勇译.第二版.华东师范大学出版社,2012:122

[18] Nus*sum,E.M.,Edwards,O.V.Argumentation,critical questions,and integrative stratagem:Enhancing young adolescents' reasoning about current events[J].Journal of the Learning Sciences,2011,(20):443-488.

[19] Walton,D.N..Argumentation schemes for presumptive reasoning[M].Mahwah,NJ:Erlbaum,1996:

[20] Okada,A.,Buckingham Shum,S..Evidence-based dialogue maps as a research tool to investigate the quality of school pupils' scientific argumentation[J].International Journal of Research & Method in Education,2008,(31):291-315.

[21] Suthers,D.D..Empirical studies of the value of conceptually explicit notations in collaborative learning.In A.Okada,S.B.Shum,&T.Sherborne(Eds),Knowledge cartography:Software tools and mapping techniques[M].London:Springer,2008:1-23.

[22] 戴维·H·乔纳森,苏珊·M·兰德主编.学习环境的理论基础[M].徐世猛,李洁,周小勇译.第二版.华东师范大学出版社,2012:130



侯兰 2021年8月13日凌晨完笔


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