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[摘要]建构性教学是一种促进学生依靠原有的前概念不断建构新的科学概念的教学。作为一种科学概念的教学理论和教学形式，建构性教学的产生是当代建构主义理论、概念转变理论和元认知理论碰撞、融合的必然结果。 [关键词]科学概念；建构性教学；教学模式；教学策略 [作者简介]袁维新（1954-），江苏淮阴人，淮阴师范学院教育系教授，苏州大学兼职硕士生导师，华东师范大学心理学系访问学者，主要从事课程与教学论和科学教育理论研究。 当前，一种新的科学概念教学模式——建构性教学（constructivist teaching）正在科学教育领域中悄然兴起。所谓建构性教学，实际上是指促进学生科学概念建构的教学，即促进学生依靠原有的前科学概念不断建构新的科学概念的教学。建构性教学的产生是当代建构主义理论、概念转变理论和元认知理论碰撞、融合的必然结果，是科学概念教学的一场意义深远的革命。本文拟对科学概念的建构性教学的理论基础、教学模式和教学策略等问题作点探讨。 一、建构性教学模式的理论基础 从理论上看，建构主义学习理论、概念转变学习理论和元认知理论是建构科学概念的建构性教学模式的理论基础。 1.建构主义学习理论。 在当代世界科学教育改革的浪潮中，建构主义（constructivism）作为一种主要理论正在对科学概念学习与教学产生着越来越大的影响。当代建构主义把学生的学习看作是一种学生自主建构认知结构或建构知识意义的过程，它关于学习的基本观点如下： （1）强调学习者的经验。视学习者在教学前对所要学习的材料已存在有许多先前的概念（prior concept），所以学习者学习新的材料的时候并非是一张“白纸”，存在于学习者脑海中的相关的前概念形形式式，并存在个体差异，而新知识的学习则是建立在这种存有个体差异的前概念基础之上的。 （2）注重以学习者为中心。建构主义认为，知识无法像货物一般直接传输给学生，科学概念的学习必须由学生主动参与整个学习过程，重建构（reconstruction）知识的意义，因此，传统的老师“说”学生“听”的学习方式是无效的。 （3）强调创设冲突的学习情境。学习的发生在于解决认知冲突（cognitive conflict ）或消除认知心理的不平衡（disequilibration），认知冲突的解决会引起学生对原有认知结构的改变（Driver et al.，1994）[1]，于是个人的学习被视为现有的概念与新经验的交互作用的结果，而不是新概念的积累过程（Millar，1989）[2]。 （4）尊重个人意见或原始想法。科学知识是有人类价值参与其中的，不是绝对的价值中立的，学生的科学概念可反映出学生在特定社会大环境中所形成的观念。基于此，科学知识的学习是一种社会建构，学习者必须在与学习共同体成员的互动协调中达成共识，共同建构知识的意义。 （5）注重合作互动的学习方式。科学的学习必须在学习共同体之间通过对话、沟通的方式进行，大家提出不同看法以刺激个体反省思考，在交互质疑辩论的过程中，以各种不同的方法解决问题，澄清所产生的各种疑虑，并且逐渐形成能够被学习共同体认同的正式的科学知识。 2.概念转变学习理论。 在建构主义理论基础上发展起来的概念转变学习（conceptual change learning）理论，可以说是一种科学学习的特有的理论，它认为科学学习就是学生原有概念的改变、发展和重建过程，就是学习者的前科学概念向科学概念的转变过程。学生是如何进行概念转变的呢？波斯纳等人（Posener el al，1982）[3]认为，为了促使学生进行概念转变学习，必须提供以下四个条件：（1）学习者对当前的概念产生不满（dissatisfied）。（2）新概念的可理解性（intelligibility）。（3）新概念的合理性（plausibility）。（4）新概念的有效性（fruitfulness）。修森（Hewson，1981）[4]把概念的可理解性、合理性和有效性称为概念状态（conceptual status），是学习者对于概念所处的状态，包括可理解的（intelligible）、合理的（plausible）及有效的（fruitful）等三个状态。学习者对于概念所处的状态愈高，其发生概念转变的可能性也就愈高；也就是说，概念转变是发生在学习者能够充分理解与应用新概念时。而且提出，不仅新概念的状态，原有概念的状态也会对概念转变产生影响，两者之间存在交互作用。这里应注意，概念的上述三种状态不是概念实际上如何，而只是个体所看到、所意识到的可理解性、合理性和有效性，是个体对新、旧信息整合过程的元认知监控。根据波斯纳的观点，如果满足了上述概念转变学习的四个条件，学生所持有的错误概念就会被科学概念所替代或改变。 总之，根据概念转变学习理论，科学概念教学欲促进学生通过概念转变建构科学知识，必须遵循以下学习策略：（1）重组关于客体、事件或现象的学生的原有概念（前概念）；（2）提供超越学生前概念的理解性情境，这种情境可以是问题、认知冲突、悖论或难题；（3）选择具有挑战性的问题和情境；（4）学生向同伴提供自己的解释（概念）；（5）当学生与不合适的解释（错误概念）斗争时，首先帮助他们接受自己的解释；其次，建议对同一现象作出另一种解释或设计活动以引发学生的顿悟；再次，允许他们花时间重新建构自己的解释[5]。 3.元认知理论。 元认知（metacognition）概念是由美国心理学家弗拉维尔（Flavell1，1976）首先提出来的。所谓元认知是“对思维的思维”[6]，是主体对自己的认知过程、结果和与之相关的活动的认识。它包括对自我的认知能力和对当前正在发生的认知过程的认知，以及两者相互作用的认知。迄今为止，元认知还没有统一公认的定义。当前，对于元认知的结构国外有两种最具代表性的观点。弗拉维尔将元认知分为元认知知识和元认知体验。元认知知识是指个体关于自己学习能力的知识。它包括个体变量（有关自我和他人思维的知识）、任务变量（主体关了认知活动的任务要求的知识）和策略变量（有关改善学习和操作的认知和元认知策略的知识）。元认知体验是指，主体在从事认知活动时所产生的认知和情感体验。Brown则将元认知划分为“关于认知的知识“和“认知调节”，即元认知知识和元认知调节[7]。国内学者则倾向于将元认知分为元认知知识、元认知体验和元认知调节[8]。元认知知识在学习过程中具体表现为对个人学习能力、学习特点、学习方式的认识，对学习任务、学习目标以及制约学习任务完成因素的认识、对学习策略种类以及各个策略特点的认识等。元认知体验是个体伴随着认知活动而产生的认知体验或情感体验。元认知体验的出现与学生在认知活动中的位置，已经取得的进展和可能取得的进展有关。一般来说，它常常产生在学生期望对自己的认知活动进行有意识地调节和控制的时候。而学生学习的成功与否，在很大程度上取决了学生对认知活动本身及其认知活动的质量进行大量的反省或体验。元认知调节是指个体在认知活动进行的过程中，对自己的认知活动积极进行监控，并相应地进行调节，以达到预定的目标。具体的内容包括制定认知计划，实际控制认知过程、及时检查认知结果、及时调整认知计划和在认知活动偏离认知目标时采取补救措施等。在实际学习过程中，学习者在元认知体验作用下，针对具体的学习内容，实施对学习方法的调节，主要是通过元认知调节来实现。 根据元认知理论，在科学概念学习活动中，学习者的元认知起关键作用。认知活动的有效性如何在很大程度上取决于元认知过程的运行水平，即对认知过程进行监视、控制和调节的水平。元认知的实质就是对认知活动的自我认识和自我控制。建构性教学模式强调学习者对学习过程与结果的自我监控和调节与评价，这正是对元认知理论的自觉运用。 二、建构性教学的教学模式 根据建构主义理论、概念转变理论和元认知理论，我们认为科学概念的建构性教学就是促进学生依靠原有的前科学概念不断建构新的科学概念的教学。其教学模式主要包括四个阶段（图1）：
图1 科学概念的建构性教学模式 此模式中，在定向与探索阶级要暴露学生的前概念，在建构与交流中同样要评价学生的前概念，在解释与拓展中也有评价学生的前概念。所以这是一种以前概念为载体的科学概念教学模式。在该模式中，将反思与评价放在模式的中心，指对学生的定向与探索、建构与交流、解释与拓展三个阶段是否准确进行反思与评价。从反思与评价这一阶段向周围发出的三条虚线表示反思与评价这一阶段是潜在的，暗含在其他三个阶段当中。定向与探索、建构与交流、解释与拓展三个阶段中相互发出的三条实线表示这三个阶段之间是双向的，而且是螺旋渐进的，它们之间是互动的。 1.定向与探索 这一阶段的主要任务是诊断并引出学生的前概念。首先，教师创设特定的探究性问题情境，为学生的自主探究学习定向。其次，引导学生用自己的不充分的思想（错误概念）尝试解释问题，从而引出学生对此主题的前概念。这一阶段教师要提出一些启发性问题，提供活动的材料，让学生自主进行探究活动。在探究活动中，学生可能会获得一些结果，也可能一无所获，但这些不是主要的，重要的是让学生获得探究的经历与体验。这一阶段还具有以下几个特点：（1）这一阶段要引导学生回忆先前经验或引导学生通过探究获得全新的经验，这些经验与学生和学习目标密切相关；（2）这一阶段的活动要有利于激活学生的思维，鼓励学生进行开放发散型思考（divergent thinking），由此产生多种与问题解决相关的想法，哪怕只是一些模糊的想法；（3）在探索活动中，教师要通过一些“差异性实验”（discrepant events）来激发学生的探究兴趣。所谓“差异性实验”，是指一些有趣而且结果往往意想不到，与一般“常识”相违背的科学小实验。教师通常通过这种实验活动（通常是演示）造成学生心理上的不平衡（diseqilibrium），从而激起学生的求知欲。（4）这个阶段的活动需要老师给学生提供关于探究的技能的知识，因为学生在寻求问题解决过程中依赖于这些知识信息。 2.建构与交流 这一阶段是建构新的认识和初步形成解释的过程，同时也是使有关概念、原理或技能变得易懂、可理解和更加清楚的过程。在这个过程中，充满了学生不同的个人概念和认识之间、个人认识与事实证据之间、个人认识与科学概念原理之间的“冲突”、矛盾和斗争。学生在这样的过程中，进一步暴露和明确自己的先有概念和认识，感受不同观点和解释之间的一致与差异，评价解释推论与假设和证据之间的关系。这一阶段包括三个环节：（1）澄清与沟通（Clarity and exchange）。学生经由小组讨论、对比、解释彼此的前概念的异同，并与教师的意见交换、沟通，呈现可能的认知冲突，进行同化与顺应。（2）建构新的想法（Construction of new ideas）。依据上述的讨论，学生可比较不同的现象、理论解释与验证的形式，以发展概念或转变概念。（3）评价（Evaluation）。经由实验解释或自我思考与探究，学生可能找到新概念的含意，并知觉到旧有概念的不足。这一环节可以通过实验、讨论、澄清和交换概念，揭示和解决冲突情境，建构新概念，并作出恰当评价。 3.解释与拓展 这一阶段包括两个环节：（1）解释。是指学生对自己的经验开始抽象化、理论化，使其成为一种可交流的形式。学生往往要通过比较其他可能的解释，特别是那些体现科学性的解释，并通过进一步的观察和实验，对自已的解释进行修正、求证与评价。在小组合作学习活动中，学生还要面对不同的解释结果展开讨论，通过比较各自的结果，或者与教师或教材提供的结论相比较，由此检查自己提出的结论是否正确，推理过程是否有缺陷等，以保证学生对有关问题的解释达成共识。（2）拓展。在这一环节，学生要扩展自己的概念，使其与其他概念相联系，并运用所建构的新概念解释周围世界或新情境问题，从而实现对新概念的验证、应用、巩固和提高，使新获得的概念在应用和拓展中得以精致。这一阶段要具有以下特点：（1）在概念的拓展应用活动中，教师与学生一起讨论并设计与教学目标相一致的新情境问题，以帮助学生应用新概念与技能；（2）学生要按照教师的要求完成设计好的活动。 4.反思与评价 反思与评价其实应贯穿于整个教学过程之中，反思与评价可随机、依教学进程展开，也可在拓展阶段之后进行总结性的反思与评价。学生的自我反思是最关键的，学生的自我评价和小组内的相互评价是最重要的。教师给予的有针对性的指导性评价是必不可少的，教师要引导学生既针对自己探究和学习的结果进行评价，更要对认识建构过程、探究活动的态度、方式和效果，合作的情况，学习的感受以及在前面的教学过程中各个方面的表现进行反思总结。教师可采用结构性观察、学生谈访、基于特定项目的文件夹评价等。总之，评价要做到定性评价与定量评价、形成性评价与终结性评价、自我评价与他人评价的结合，从而能够促使教师与学生通过评价获得进一步改进教与学的必要信息，并促进学生元认知策略的发展与完备。 三、建构性教学的教学策略 1.关注学生的“前科学概念” 科学概念的建构是以学生的前概念为基础的，并且要以学生前概念为载体展开概念转变学习。学生并不是空着脑袋走进教室的，他们在先前的学习和日常生活中已经形成了自己对各种事物或现象的看法，即所谓的前科学概念。这些前科学概念是学生认识这个世界的开端，是他们建构对于这个世界的新认识的起点。因此，科学教育要珍视学生的前科学概念，从学生的“现有水平”出发，了解他们的发展水平，发现他们理解的困难所在。只有这样，才能够真正为学生创造一种能引发探究和思考的学习环境，促使其在现有水平上获得进一步的发展和提高。同时，由于学生的前科学概念主要是建立在直接经验基础上的，因此，它们有的与科学知识并不一致，甚至足相互冲突的，对于这些与事实不相符的“错误概念”，教师必须通过为学生创造亲自探究的机会和条件，让他们自己去发现已有经验与事实间的不一致甚至矛盾之处，引发其认知冲突，促使其审视、反思并修正自己的经验和认识，从而建构起更为科学的新解释、新概念。皮亚杰将这种自我调节视为是影响学生认知发展的一个基本的甚至是首要的因素。 2.重视协商对话的合作学习 建构性教学非常强调学习者间的互动，因此主张采用小组合作学习模式，兼顾教师的教学过程和学生的学习过程，强调沟通与讨论，重视教师和学生在师生互动的过程中交互作用。由于经验背景的差异，不同学生对问题的理解常常各异，这种差异本身便构成了一种宝贵的学习资源。通过同伴间的相互交流与沟通，学生在阐述自己观点和倾听他人意见的过程中，可以更好地对自己的理解和思维过程进行审视和监控。同时，同伴间的相互质疑和观点对立，可以引发学生的认知冲突，促进其自我反思，从而深化自己的认识；并且，这种争议和质疑还有助于激发彼此的灵感，共同建构出新的假设和对问题的更深层的理解。 3.将科学探究作为重要的教学方式 建构性教学特别重视开发学生的智力，发展学生的创造性思维，培养自学能力，力图通过自主探究引导学生学会学习和掌握科学方法，促进科学知识的建构。为此，教师要创造条件鼓励学生自己去探究。探究什么？学生可能探究的问题很多，学生可对知识产生发展的过程进行探究；可在新旧知识的连结点上探究；有时在学生质疑问难处探究；更多的是在解决认知冲突中进行探究。 如何在科学教学中引导学生进行探究性学习？一个有效策略是采用探究性教学模式。国外学者在综合考察一些较为有效的探究教学模式后，将其共有的一般阶段和内容概括如下：（1）学生参与围绕科学型问题、事件或现象展开探究学习，探究活动与学生原有认识紧密相关，教师设法激起学生的认知冲突，激发他们的求知欲望；（2）学生通过动手实验探究问题，形成和检验假设，解决问题，解释观察结果；（3）学生分析、解释数据，对自己的观点进行综合，利用各种资源构造解释客观世界的模式或模型；（4）将所学知识运用于新情境，以拓宽理解，形成新技能；（5）教师与学生共同回顾和评价所学内容与学习方法[10]。 4.提高学生的元认知水平 建构性学习与教学本质上是一种自我监控过程。“在建构性学习中，学习者要不断监视自己对知识的理解程度，判断自己的进展及与目标的差距，采取各种增进理解和帮助思考的策略，而且，学习者还要不断反思自己及他人的见解的合理性如何，看它们是否与自己的经验体系一致，是否符合经验事实，以及推论中是否包含逻辑错误等。[11]”所有这些，都取于学习者的元认知水平。一般来说，元认知水平高的学生，其建构性学习的质量要大大高于元认知水平低的学习者。因此，要使学生成为一个有效的知识建构者，必须提高学生的元认知能力，这就要对学生进行元认知培养与训练。具体地说，可以通过以下几种方式提高学生的元认知水平。 （1）强化学生的自我反思意识。学习者的自我监控能力不是自发地产生的，它也需要教师有目的有计划地引导与培养。教师在教学中要特别注意引导学生对自己的学习过程进行自我观察、自我评价与自我反思。例如，引导学生思考：我真的理解了吗？我运用学习策略和方法是否有效？我的前概念是如何转变的？是否还有更好的建构学习途径？等等。进而对自己的学习过程、方法和结果进行正确的评价，如果意识到存在学习偏差，则通过及时调节学习过程，变换学习策略，从而保证学习过程向预期的目标靠近。总而言之，通过这种自我评价、自我反思、自我调节过程，就能使学习者形成反思的意识与习惯，从而不断提高自身的元认知能力。 （2）通过思维训练培养学生的元认知能力。随着元认知理论研究的深入与发展，以元认知理论为基础的思维训练课也应运而生。研究表明，以元认知策略与具体认知策略相结合的训练模式比传统的思维训练模式更为有效。常见的元认知策略包括目标设置、计划、自我监控、复习等。其中，教师应该特别注意学生学习时间计划的制定，帮助学生学会管理自己的学习时间。一些具体的认知策略，如复述、分类、作小结、列提纲、画示意图等，教师应把它们渗透在各科的具体教学内容中教给学生。学生仅仅拥有某些策略是不够的，还必须了解策略适用的条件和范围。美国心理学家加涅提出的思维训练新模式中，教师不仅教给学生有关认知策略的行动序列部分，告诉学生应用策略的步骤，依次进行练习和反馈，而且将更多的时间教给学生模式识别，即告诉学生什么时候一个行动序列最为有效。 综上所述，科学概念的建构性教学是一种以学生的前科学概念为基础，通过概念转变不断建构新的科学概念的教学模式，在教学过程中，要创设自由探究的情境，让学生充分暴露自己的前科学概念，学生经由小组讨论、对比、解释彼此的前概念的异同，并与教师的意见交换、沟通，呈现可能的认知冲突，进行同化与顺应，建构新的科学概念，并通过对新概论的拓展与运用，实现由前概念向科学概念的转变。 参考文献 [1] Driver， R.， Asoko， H.， Leach， J.， Mortimer， E.， & Scoti，P. 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