1.緒論

1.1問題的提出

從事中學化學教學工作多年，深感學生對概念的正確理解和掌握對新知識的

學習以及化學問題的解決都至關重要。但是，傳統的概念教學的效果卻不令人滿

意。在化學概念的教學中，我們常常聽到老師這樣的抱怨：有些學生簡直頑固不

化，這個概念(或知識點)都講了十幾遍了，為什么就不理解呢？學生往往在課

堂上似乎聽懂了所講的化學概念，并能用精確的語言或數學表達式給予準確的表

達，但卻不能用它來解決問題的現象相當普遍。如：在電解質的教學中，教師反

復強調，“電解質是指在熔融狀態下或在水溶液中能導電的化合物”。學生對這句

話可以說是“滾瓜爛熟”了，但在解決具體問題時，還是用原有的錯誤概念解釋,

把鐵、氯氣或二氧化碳等當作電解質看待。

與此相應，有研究指出，即使是成績優秀的學生，順利完成了化學課程的學

習，但其直觀概念(intuitiveconceptions)卻依然如故；說明接受式教學模式對改

變學生的直觀概念效果不佳(Harrison,A.G.,Gayson,D.J,Treaguest,D.F.1999)；正式

的科學教育并沒有改變許多學生所堅持的相異理論(alternativeframeworks).......

相異概念不僅初中學生普遍存在，而且在高中生和大學生……許多成人的概念與

科學家的概念有本質的差別(WilliamC.KyleJ.E.&JamesA.Shymanshy,1989)；這

些研究表明，學生在學習科學概念時頭腦中已存在的迷思概念(misconception)、

前概念(preconception)、樸素概念(naiveconception)、教學前概念(instructional

preconception)＞直覺概念(intuitiveconception)以及在學習過程中形成的相異概

念(alternativeconception)的轉變過程是非常困難的。

傳統的科學教學無視學生的迷思概念，認為只要通過傳授科學知識，科學概

念就會代替學生的錯誤概念。學生的迷思概念是經過長期發展而形成的，只依賴

一、兩堂課灌輸科學概念并不能使他們轉變過來(Driver,1983)。西方從事科學教

學研究的學者經過大量的研究發現，學生形成的迷思概念由來已久、根深蒂固，

他們無論在感情上還是在理智上都離不開它們。學生頭腦中的錯誤概念含有自己

對自然界的先入為主的印象，又是自己切身體驗到的東西，同時，學生又要憑借

這種錯誤概念來認識世界，因此，學生往往對自己早先形成的各種錯誤概念深信

不疑，并試圖將這些錯誤概念遷移到對新環境、新現象的解釋中。

1.2名詞解釋

1.2.1迷思概念

對于迷思概念(misconception)一詞，學者就知識形成的價值判斷不同，而有

不同名詞。如：“前概念(preconception)"、"相異理論(alternativeframeworks)”、

"樸素概念(naiveconception)"教學前概念(instructionalpreconception)"直

覺概念(intuitiveconception)"、"相異概念(alternativeconception)”等等。它們的

核心均是指學生在某一特定學科中，對某事件或現象，所持有的一些有別于目前

科學家所公認的想法，亦即是指學生對某一科學概念的解釋與教材內容部分不完

全相同或不相同。

本研究的迷思概念(misconception)是指學生在接受化學教育之前或在化學學

習過程中，通過自己的觀察、體會和對各種化學現象與化學過程的理解和認識。

這些認識和理解大多是非本質的，有別于目前科學家所公認的想法。此種想法，

誠如黃幸美(1996)認為其一是學生在概念的表征學習中，因具體程度不足，不易引

起學生的注意；其二是因學生認知能力發展尚未成熟，記憶負荷有限，對于問題

重要表征編碼困難。所以常有錯誤編碼或錯誤對應的現象，結果導致學習上迷思

概念與推理錯誤的產生。

122概念轉變

概念轉變指個體原有的某種知識經驗由于受到與此不一致的新經驗的影響而

發生的重大改變。概念的變化有兩種可能：(Vosniadou,S.Capturingandmodeling

theprocessofconceptualchange.Learningandinstruction,1994;4:45-69.)--種可稱

為''豐富"，即新知識的納入補充了現有知識，通過積累的方式使這些知識發生變化。

在這種情況下，新知識與原有知識之間基本是一致的。另一種情況可以稱為“修訂”,

這是指新獲得的信息與現有的信念、假定或有關理解之間存在著沖突，因而要對

對立的理解作出調整。在指導思想上，本研究主要采用的是后種觀點。

1.2.3自我解釋策略

自我解釋指的是學習者將閱讀教材時所產生的想法、心得、或疑問，記錄在

思考記錄表中，以促使學生在學習的過程中進行自我解釋的學習活動。

本研究借鑒了臺灣學者以及其他有關自我解釋研究的成果，采用了學者們通

常的分法，把自我解釋分為兩種方式：

(-)自我解釋原則提示：學習系統提供學習者五項自我解釋學習活動進行

的原則，以促進自我解釋學習活動的進行。

(二)自我解釋問題引導：學習系統給學習者提供引導問題，逐步地引導學

習者進行自我解釋學習活動。引導問題是針對各教材的教學內容并配合自我解釋

原則設計而成，較自我解釋原則更加具體而明確，促進自我解釋學習活動的進行。

1.3本研究的內容與價值

1.3.1研究的內容

本研究是在建構主義理論基礎上，對學生化學概念學習的過程提出了與傳統

教學不同的觀點，依據建構主義的觀點：科學概念的學習就是學生由迷思概念向

科學概念的轉變過程。西方學者對此做了大量的研究。但是，國際上關于化學迷

思概念的研究無論是在數量上還是在質量上都是比較落后的，而國內關于科學教

學中學生迷思概念及其轉變問題的學習心理研究才剛剛開始。

學生在學習化學之前，頭腦中已存在一些來自生活經驗的一般化學現象的直

觀認識或學生在學習化學概念的過程中，由于在一些環節上或是發生了誤解，或

是使用了錯誤的策略而形成了自己個人的觀念。這些迷思概念在學生中是否普遍

存在，在學生頭腦中是否具有頑固性，對新概念的建立有何影響？如何針對學生

的迷思概念設計、實施教學策略，實現概念的轉變？

本研究將以建構主義理論為依據，以對中學生化學平衡迷思概念及教學策略

的研究為主線，以概念轉變策略——自我解釋策略為自變量，其操作變量如下：

⑴中學生在化學平衡學習過程中普遍存在迷思概念的現象。

⑵自我解釋策略能夠較好的幫助學生轉變迷思概念。

⑶運用自我解釋策略是否有利于提高中學生的化學學業成績？

1.3.2本研究的價值

（-）理論上

⑴探索自我解釋策略對于修正中學化學教學中學生迷思概念的效果，以彌補

我國教育研究在這一方面的欠缺。

⑵從學生的迷思概念入手，探索運用自我解釋策略來促進學生進行有意義學習。

（二）實踐上

⑴本研究試圖通過運用自我解釋策略來解決學生主要靠機械記憶來學習化學科

學的問題。從中發現一些規律，找到一種較為有效的能提高中學化學教與學效果的

方法。

⑵從學生的迷思概念入手，培養學生良好的認知結構和創造性思維能力，找

到一條中學化學教學中較為適用的培養學生創造性思維、創新意識的新途徑。

⑶尋找大面積提高學生的化學學業成績的較為有效的方法

⑷為迷思概念在我國的研究、推廣做一點基礎性的工作。

1.4本研究總體設計

基于“平衡”的概念與人們的日常生活非常密切，中學生頭腦中有關化學平

衡的迷思概念也是非常豐富的，而且在中學化學中，化學平衡是最基礎也是最重

要的教學內容之」本研究以自我解釋策略對改變學生化學平衡迷思概念為研究

內容。本研究包括兩個部分。在第一部分的實驗中將通過問卷調查和訪談的方式

考察中學生在學習化學概念時存在迷思概念的情況，分析他們的概念錯誤特征。

第二部分為干預實驗，即通過自我解釋策略幫助學生改變概念錯誤。為此作了如

下的研究設計：

1.4.1化學平衡迷思概念普查

（-）研究者參考臺灣學者的“高中學生應用勒沙特列原理判斷化學平衡的

迷思概念探討”的研究成果，并結合自己多年來的教學經驗，針對學生易混淆、

易出現“迷思”的問題編寫而成診斷性試題，對高二年級的學生進行測試，并對

測試結果作逐題分析。

（二）根據（一）的測試結果，對存在于學生頭腦中的化學平衡迷思概念進

行分析。從而證實學生在學習化學平衡內容過程中普遍存在迷思概念的現象，并

且用傳統的教學方法很難使學生改變他們頭腦中原有的錯誤概念。

1.4.2自我解釋策略轉變學生化學平衡迷思概念的實驗研究

(一)分析自我解釋策略的兩種方法一一自我解釋原則提示策略與自我解釋

問題引導策略分別對轉變學生化學平衡迷思概念的成效。

(二)分析自我解釋策略的兩種方法——自我解釋原則提示策略與自我解釋

問題引導策略對學優生和學困生在轉變學生化學平衡迷思概念中的成效是否有

差別。

(三)探討學生對自我解釋原則提示策略與自我解釋問題引導策略這兩種自

我解釋策略的態度。

2.研究現狀及相關理論

2.1迷思概念研究現狀

有關迷思概念的研究早已有之，美國的霍爾(StanlyHall)早在1903年曾啟

動一個計劃，調查兒童對于自然現象如熱、霜和火的觀念。

兒乎過了50年之后，Oakes(1947)對大量有關學生對自然現象的解釋的研

究進行了綜述，這一綜述已包括了目前在研究學生的科學概念的領域中所討論的

許多迷思概念。

關于迷思概念的大規模研究開始于二十世紀70年代中期(參見Pfundt&Duit的

文獻目錄，1991),在80年代迅速擴展(Wandersee,Mintzes&Novak,1994),已經

召開了多屆有關自然科學與數學教育中學生的迷思概念的國際研討會，至今仍是研

究的熱點。R.Duit(1995)認為，這方面的研究明顯推動了自然科學教育的進步。

近20多年來，研究者們對兒童在科學學習中的概念化理解開展了大量的研究。

這些研究成果包括不同年齡段的學生理解科學概念的詳細信息，并涉及到了廣泛

的科學領域。有許多綜述文章和論文集收錄了有關的研究成果，為我們提供了對

這一領域的整體認識(GilbertandWatts,1983;Carey,1985;Driver,Guesneand

Tiberghien,1985;WestandPines,1985)0這些研究所關注的共同主題是認識兒童關于

自然現象的原有概念的重要性。研究者把科學學習看作兒童關于自然現象的原有

概念的發展或轉變，而不是新信息的點滴累積過程，已經提出了建立在這個觀點

之上的各種學習模型，其中有些來源于認識論文獻(Posner,Strike,Hewsonand

Gertzong,1982)有些則來自認知心理學(OsborneandWittrock,1983)。這些工作對于

課堂教學實踐都有重要意義。承認兒童迷思概念的教學方法也得到了研究、發展

和檢驗。

2.1.1迷思概念的特性

學生在學習一項新知識的過程中，就很可能發展自以為是，但卻與學者專家

所公認并不一致的概念，這些概念都可稱之迷思概念(吳相儒，民1996)o迷思概念

具有以下特性(鐘圣校，1993；吳相儒，1996)：

規律性：即“大眾化”的規律性，其特征是“人雖異而行相同”，相當有系統

性，通常可以找出正確的理論解釋之。

個別性：許多迷思概念具有相當的個別性，屬于個人私有的。因為迷思概念

是以個體自己的想法，將外在信息內化，用自己的經驗建構事物意義而產生的，

所以其概念具有相當的個別性。必須觀察個體回答一連串相關問題的反應后，才

能發現學生是如何運作的。

頑固性：雖然有些迷思概念很容易經過教學或解說，就得到改變，但仍有些

錯誤的概念，經過教師提出大量證據或口舌講解，仍然一再出現，不得承認其根

深蒂固存在的事實。

不穩定性：迷思概念在學生缺乏概念的情形下，是相當不穩定的，容易出現,

也容易拋棄。止匕外，學生會在訪談前后，發生迷思概念不一致的情形，因沒有正

確的見解，想法易變，顯示為不穩定。

思考性：由于迷思概念是一種陳述出來的內容，但也含有概念思考的成分，這

些概念可能是利用直覺、錯誤的模擬、不正確的推理、不成熟的思慮等思考方式所

造成的結果。

普遍性：教學過程統計出的迷思概念在教學的前、中、后出現的消長情形，

可證實迷思概念確有普遍性的存在。綜觀全球各地可發現許多一樣的迷思概念。

非正統性：學生的迷思概念與專家知識有相當的差距，屬于非正統性的概念。

歷史性：指有些迷思概念具有歷史慣例(historicalprecedence),也就是說學生

所發生的迷思概念在過去的學生身上亦曾發生過。

2.1.2迷思概念形成的成因、實質

在學習過程中，人們常會發現頭腦中原有的知識經驗或迷思概念常常與科學

概念不一致，導致在學習科學概念時發生各種錯誤。為什么會產生不一致呢？迷

思概念的實質是什么呢？不同的研究者對其提出了各自不同的觀點。

Reif(1987)認為學生在學習科學概念時發生的概念錯誤是由于日常生活對概

念理解的要求和對科學概念理解的要求不一致引起的。日常生活概念對現象的解

釋要求以滿意為主，它允許概念的模糊，不準確或不一致。而科學概念追求的是

對現象的完美解釋和預測，為達到這一目標，就要求科學概念必須是最小的不確

定性，最大的精確性、一致性和最高的概括性。對日常生活概念和科學概念掌握

要求的不同，導致了學生在掌握科學概念時遇到很大的認知和原認知困難，這些

困難就是學生產生迷思概念的原因。

Disessa(1983)通過比較專家和新手對自然科學現象的解釋，認為新手在生

活經驗中獲得的樸素概念的基本成分是“現象原型"(phenomenalprimitive)。所謂

“現象原型”是個體對科學現象的直觀表征。它是個體解釋自然科學現象的“理

論”基礎，以松散的方式存在于個體的頭腦中。關于“現象原型”的辨別，Disessa

(1993)提出了明顯性、多樣性、持續性和一致性等17個辨別原則。相比之下，

專家的概念系統有著很強的內在邏輯一致性。專家對科學現象的解釋依據的是自

然科學基本概念和原理。Disessa認為專家的自然科學概念系統是在“現象原型”

的基礎上逐漸轉變過來的。在轉變過程中，“現象原型”的內在--致性和邏輯性逐

漸增強，個體對科學現象的理解逐步由直覺表征過渡到概念的語義表征。Disessa

的“現象原型”理論提出后即受到了研究者們的歡迎，成為80年代人們理解迷思

概念實質的主導理論。

Chi(1992)根據一連串的研究結果對自然科學迷思概念的實質提出了新的見

解。Chi指出，人們從日常生活中獲得的許多樸素概念的錯誤會隨著年齡的發展而

逐漸被糾正過來，這些錯誤對人們接受相關的正確概念知識沒有太大的影響。但

是另一些樸素概念的錯誤在人們的頭腦中往往根深蒂固，在不同年齡的人身上表

現出極大的一致性，而且與中世紀時人們的一些迷思概念也極相似，如：物理學

中關于力和運動之間的關系，人們往往認為力是維持物體運動的原因。Chi(1995)

認為人們頭腦中有關自然科學的迷思概念大多屬于后者。其錯誤的原因在于人們

對這些概念進行了不正確的本體論范疇的歸類，往往將本該屬于過程的概念歸到

物質屬性，認為會隨著物體的運動而不斷的被消耗掉，而力實質上是物體與物體

之間的相互作用，是一個反映過程的概念。

Fisher與Lipson(1986)由認知觀點來看，認為最常見的迷思概念產生的原因有:

心智運作中注意的問題、解題時心智處理過程的錯誤、學習產生的新信念與原有

信仰系統沖突、沒有聯結到先前知識等等。對于學生的學習而言，當學生面對之

前從未學習過的單元時，不當的教學往往容易導致學習知識上的缺陷(knowledge

gaps)、困惑與誤解，而這些因素常常造成所謂認知上的迷思概念(Dawson,1993)。

Gilbert&Watts(1983)從知識論的古典觀點(Classicalview)看：知識的獲得是一

種基本的階層式步驟，知識的進步依賴于對前一步驟的精熟度，因此，迷思概念

就如同此系統中的瑕疵，造成學生學習上的障礙。(宋志雄、林曦、徐順益，1992)

Head(1986)認為學生迷思概念來源，至少有下列五項：

(一)來源于日常的直覺經驗與觀察(FromEverydayExperienceand

Observation)：年幼的兒童借著具體操作物體，以認識周遭的環境(J.Piaget稱之“感

官動作期”)。例如：小華拿著吃飯用的瓷碗輕輕放入水中會浮在水面上，因此，

小華的想法是只要中空的物體，不論是什么物質做成的，均可浮在水面上。將小

鐵球、小石頭丟入水中會不見(沉入水中)，將乒乓球放入水中卻能在水中漂浮。這

些觀念在兒童時期已有許多經驗得到發展，直到學習科學時才出現觀念上的混淆。

(二)來源于模擬所產生的混淆(FromContusionabouttheAnalogies)：許多科

學上的解釋都牽涉到模擬思考一利用學生熟悉的來解釋新的、未知的內容，如同

Ausubel所謂“有意義的學習”，也就是以現存的認知結構來統整(同化)所學的

新教材，這在教學上的學習遷移是可理解、可接受的。然而，模擬的成立通常有

些限制，超過這些界限則有誤導(misleading)的可能。例如，將密度大于1(D>1)

的物體沉入水中后，其所受的浮力一定。但不可模擬為密度愈大浮力愈大的觀念。

這里混淆的觀念是來自科學課程中或學生的迷思概念。因此，教師在使用模

擬時需格外小心，選擇較不易誤解的模擬，并時時提醒學生模擬并不是相等。

(三)來源于隱喻字眼的使用(FromtheUseofMetaphors)：上述狀況之所以復

雜是由于下列事實：不僅教師使用模擬，在隱喻式的言談中亦牽涉到模擬。例如，

等體積的兩物體，密度不同，若皆沉入水中其所受的浮力相等。學生易將等體積

誤認為等質量。用“等質量”或“等體積”字眼模擬時宜特別小心。雖然教師可

以預期混淆的發生，并再遇到這些字眼時特別說明，但由于這些字在日常生活和

科學中太過平常，以至于這種混淆不易避免。

(四)來源于同儕文化(FromthePeerCulture)：~些這個領域的研究者強調知

識的社會結構及同儕文化在賦予、維持科學非正式觀念方面的重要性。本質上，

學生的這些想法是更大團體信念的一部分，屬于民間智慧(folkwisdom),這些想法

在科學教育造成廣泛影響之前非常堅強。可能前述的來源造就了民間智慧，但這

里引進的新觀念是：同儕社會中，同儕的影響會加強學生的錯誤觀念，而且會抗

拒科學的教學。例如，同儕的觀念認為輕的物體會浮，重的物體會沉，其實，浮、

沉與質量無關。

(五)來自,,些固有的觀念(InnateOriginofSomeIdeas)：這是近年來由Preece

所提出。在與Chomsky的觀念(人類天生富有處理語言的能力，所以小孩遇到什

么語言就能學會什么語言)對比下，Preece認為兒童天賦有處理環境的能力，因此

前述提出的學生觀念并非以傳統的科學方式來處理。例如，基本上學生的觀念認

為船從淡水駛向海水，重量變大，浮力變大。實際上重量不變，浮力不變。

關于迷思概念產生的原因和實質除了以上觀點外，另外一些研究者依據自己

的研究也提出了自己的觀點。如：MichaelCloskey(1983)認為個體關于物體運動

的迷思概念是由于感知錯覺引起的(perceptualillusion)0NaokiUeno(1993)在

Disessa的“現象原型”的理論基礎上進一步提出了“情境認知理論”，認為學生在

學習物理時發生的概念錯誤是由于學生頭腦中的物理認知情境和實際物理現象發

生的物理情境的不一致引起的。

2.2概念轉變的相關研究

泰森等(Tysonetal.,1997)考察了80年代至90年代早期所發表的有關概念轉

變的文獻，發現作者們所用的術語多得令讀者目眩，例如，同化和順應(assimilation

andaccommodation,Posneretal.,1982;Smith,Blakesbee&Anderson,1993),弱調整與強調

整(weekrestructuringandstrongrestructuring.Carey,1985),部分改變和整體改變(branch

jumpingandtreeswitching.Thagard,1991),概念獲得和概念交換(conceptualcaptureand

conceptualexchange.Hewson&Hewson,1992),分化和重新概念化(differentiationand

reconceptualization.Dykstra,1992),豐富和修改(enrichmentandrevision.Vbsniadou,1994)

等。學生迷思概念轉變的心理機制研究主要以建構主義為理論基礎，一般認為學生

的學習活動過程是一種科學的探究過程，遵循“不平衡(問題)f平衡(問題獲得

解決)-不平衡(新問題)一??.”的適應機制(許育彰，臺灣)。

221概念轉變的相關理論

(一)Posener的同化和順應理論

波斯納等(Poseneretal.,1982)所提出的概念轉變模式在科學教學文獻中產

生了相當大的影響，許多研究用以作為理論框架，在皮亞杰(J.Piagrt.1950,1952,

1971)的同化理論與庫恩(T.S.Kuhn,1970)的“范式轉換”(paradigmshift)的基

礎上，他們提出了知識概念轉變的機制：個體學習是同化(assimilation)、順應

(aaccommodation)的認知建構過程和平衡-不平衡T?新的平衡.認知發展過

程的統一。同化(assimilation),用以描述學生用已有概念處理新現象的過程，而

新舊知識并沒有發生重組，學習者原有概念體系的中心概念沒有發生變化；順應

(aaccommodation),用以描述學生必須替換或重新組織其中心概念的過程。這樣

主體通過同化和順應兩種機制，達到與環境的平衡。但這種平衡是暫時的，一旦

原有認知結構與新環境產生矛盾或認知沖突，就會出現不平衡。

波斯納等(Poseneretal,1982)在皮亞杰(J.Piagrt)的認知建構主義理論和庫

恩(T.S.Kuhn,1970)的“范式轉換”的基礎上，進一步提出了要改變學生原有的

迷思概念則必須使學生產生順應學習。順應學習的產生需滿足四個條件：①學習

者對當前的概念產生不滿(dissatisfied),假如學生認為他們的概念(錯誤的)能

夠解釋科學現象，他們就可能看不出有轉變它們的迫切需要；②學習者必須盡可

能地理解(understanding)科學概念，沒有這種最基本的理解，學生就不能評價它

們的意義；③學習者必須認為科學概念是合理的(plausible)；④學習者必須認為

科學概念是有效的(fruitful),它們可用于解釋和預測各種現象。

影響學生概念改變的因素主要包括以下兒個方面：①異例；②類比；③學生

的本體論知識；④學生對科學及科學概念的信念；⑤其他知識。Posener認為即便

是概念的順應學習也是學習者對原有概念的一個不斷調整，逐步達到新的概念體

系完全確立的過程。

Posener的概念同化和順應學習理論在一定程度上符合人們概念和知識學習的

認知規律，但是它無法解釋為什么在很多情況下當人們面對與自己已有知識經驗

想違背的異例時，人們往往會忽略或拒絕承認矛盾的存在而堅持原有觀點。另外

其理論尚未為概念的轉變提供行之有效的評估方法，從而使得該理論的操作性不

是很強。

(二)Chi等的本體論觀點

Chi(1992)從本體論(ontology)的角度來分析概念結構，Chi指出概念可分為三

個類別：物質(substance)、過程(process)、心智狀態(mentalstate)□所謂"物

質”指的是含有特定屬性(attributes)的“東西”，如紅色的太陽、有生命的東西、

固體等；所謂“過程”，指的是事件的發生，可能有序列性、有因果關系、也可能

只是幾率問題，但它反映出自己特定的屬性；所謂“心智狀態”，則指情意的部分,

如情緒或傾向。在這三個類別之下有所謂的次概念，如自然種類、人造物質、步

驟、事件、滿足限制條件的交互作用等。基本上，物質、過程、心智狀態在本質

上是相互獨立的，因此三者之間的轉換屬于根本的概念改變(radicalconceptual

change)。而所謂信念修正(beliefrevision),大都透過增加(addition)、減少(deletion)

一些屬性的方式來改變概念結構，這僅屬于局部的變化，不需本體上的改變。同

一類別內的歸屬改變即為信念修正。由物質的屬性轉移到過程，需要根本的概念

遷移，此為類別間的轉移(acrossdomains),因此較難產生概念轉變。

當既有知識與待學知識是相容的，它們有共享的屬性，概念改變較容易發生;

當既有知識與待學知識是不相容的，也就是彼此無可共享的屬性，則概念改變便

不易發生(Chi,Slotta,&deleeuw,1994)。

在Chi的相關研究中指出，在過程類別中有兩個較為重要的觀念：事件(event)

與滿足限制的交互作用(constraint-basedinteraction,CBI),或平衡過程概念

(equillibrationprocess,EP,Chi,1998)o前者包含起始點與終點、明確的行動;而所

謂EP則無事件所具有的特質，它無起始點也無終點是-不斷進行的活動，因此雖

然都屬于過程的類別，但特質全然不同。

Chi指出，學生無法了解科學概念并非因為這些概念是復雜的、抽象的、或是

動態的，而是學生原有的素樸想法屬于“事件”，而“事件”基模與待學基模彼此

具有不可共量性(incommensurability)。這不可共量性發生在不同基模中：如物質

相對于過程(Chi,Slotta,deleeuw,1994)>靜態(Static)相對于動態(dynamic)、人

造的(artifical)相對于自然種類(naturalkind,Gelman,1988；引自Chi,inpress)等。

正因為這種不可共量性，因此個人要放棄原有的觀點或進行同化，是一項困難的

工作。Chi(1997)指出EP概念之所以難學有以下四點原因：

(1)這些概念在學習之初被視為物質或是因果關系，而事實上應屬于EP過程。

(2)學生并不熟悉EP過程。

(3)學生在兩層次間，概念的轉換在彈性上有一定的限制。

(4)學生并不認為本體類別的改變對學習EP概念有其必要性。

因此，Chi認為在教學中從學生既有的素樸概念中去建構教學環境是不足以改

變學生的概念，因素樸概念與待學的概念是不可共量的，因而應積極創造或活化?

個融入“平衡過程”概念的適當基模，才足以幫助學生學習屬于“平衡過程”的科

學概念。

關于迷思概念轉變的理論除了以上這些有代表性觀點外，另外一些研究者依據

自己的研究也提出了自己的觀點。如：Thagard(1992)通過樹改換(treeswitching)

和分枝跳躍(branchjumping)的觀點探討概念改變的機制。Thagard認為概念改變

涉及實質上系統的改變即種類關系(kind-relations)與部分關系(part-relations)

的改變。所謂種類即為階層中較上位的概念，而部分即為階層中較下位的概念。概

念改變便是種類關系與部分關系的改變；平特里(Pintrich,1993)的動機觀點。平特

里(Pintrich,1993)及其合作者提出了--種新觀點，探討學生的目標、價值觀、自

我效能感和控制信念在概念改變過程中的潛在中介作用。

2.2.2促進學生概念轉變的教學策略

P.H.Scott,H.M.Asoko,R.H.Driver將促進概念轉變的教學策略分為兩大類。第一

類是建立在認知沖突和解決沖突基礎上的教學策略。第二類以學習者原有的觀念

為基礎，利用比喻和類比的方法將其擴展到新的領域。這兩類策略在促進學習者

的概念轉變過程中所強調的側重點不同。強調認知沖突及其解決的策略可以看作

來自皮亞杰的觀點，認為學習的核心是學習者積極參與對知識的重組。以學生的

認知結構為基礎進行擴展的教學策略，重點不在于學習者的主動調適，而是側重

于教師的適當干預，為新的思維方式提供“支架”

(一)以認知沖突和解決沖突為基礎的教學策略

許多促進概念轉變的教學過程是建立在認知沖突基礎上的。這些過程包括創

設一定的情境，使學生對些現象所持的觀念明朗化，然后直接對其進行挑戰，

從而引起認知沖突。解決沖突的嘗試為隨后的學習提供了前提。建立在認知沖突

基礎上的概念轉變教學策略主要有以下幾類：

(1)矛盾事件

納斯伯姆和諾威克(Nussbaum,Novick,1982)提出了一種以皮亞杰的順應理論為

基礎的教學策略。這種策略包括四個主要因素：

①首先通過學生對暴露事件的反應來揭示學生的迷思概念。

②使學生明確意識到他們自己和別的學生的想法。

③通過讓學生嘗試解釋一個矛盾事件，引起概念沖突。

④鼓勵和引導認知的調整，建立與科學概念相一致的新的概念模型。

(2)不同認知間的沖突

科斯格儒等(Cosgrove,Osborne,Champagne,Gun2stone,Klopfbr,RowellandDawson)

在1985年提出了一種教學法，要求學生明確地解決不同觀點之間的差異(如學生之間

的、教師的、科學書籍上的觀點)。科斯格儒和奧斯本提出了“產生式學習的教學模

式”，它由四個階段組成：

①預備階段：教師需要理解科學家的觀點、學生的觀點和自己的觀點。

②集中階段：給學生創造機會探索與概念有關的情境，最好是真實的日常生

活情境，鼓勵學生闡明自己的觀點。

③挑戰階段：學習者互相之間對現有的觀點進行爭論，辯護或質疑。必要時,

教師可介紹科學的觀點。

④應用階段：給學生提供各種情境來應用新觀念。

作者強調，科學觀念只有通過實驗、演示或類比的方法，使學生認為它是明

智的和合理的，才能積極地接受它。他們還強調了預備階段的重要性。在研究中，

他們注意到了新觀點在不同時間和不同情境中的穩定性問題，指出“那些與學生

的直覺知識相反的，而又沒有被其他學習情境所強化的概念，在學過一段時間之

后，需要進行更多的應用練習。”

查樸尼等（Champagne,GunstoneandKlopfer,1985）提出了一種以對話為基礎的教

學策略，他們稱之為“對抗偏見”，專門用來改變學生在特定的領域內的原有認

識。（例如，物體的運動），它包括以下幾個步驟：

①首先使學生明確他們用于解釋或預測?個常見的物理現象的觀念（例如，關于向

外排氣的氣球的運動）。

②每個學生對自己的預測或觀念作進一步的分析論證，并向全班同學介紹。

③學生們盡力闡明自己的觀點是正確的。經過討論和爭論，使每個學生都能

明確自己對于有關情境中的運動的看法。

④教師演示物理現象（例如，釋放氣球），并用科學概念進行理論解釋。

⑤進一步的討論，讓學生對他們自己的分析和科學的分析進行比較。

（3）新概念后沖突

除了在教學開始時，通過引起與學生的迷思概念之間的沖突以促進概念轉變

之外，羅爾等（RowellandDawson,1985）還提出了另一種策略，在介紹新概念以后，

再解決學生的迷思概念和新概念之間的沖突。這種方法來自科學哲學、科學史和

皮亞杰的平衡理論的觀點。它建立在以下前提之上：

①一個理論只能被另一個更好的理論所代替，而不是在遇到無法解釋的證據

時被拋棄。

②建構一個更好的理論并不需要直接挑戰個人自發產生的相關知識。

③盡管認知的改變包含策略和元認知的知識，但不必將它們建構在一起。

這一教學方法包含六個步驟：

①確定學生認為與問題情境相關的觀點。

②討論并將內容記錄下來，以備隨后思考。

③告訴學生將要教給他們的理論能夠解決這些問題，而且要求他們參與知識

的建構和隨后的學習，與他們自己提出的觀點進行對比。

④在學生已有的知識基礎上提出新的理論。

⑤要求學生用新的理論解決問題，從而證明這個理論已經被個體建構。要求

學生把這個過程記錄下來，作為第二次筆記。

⑥每個學生對步驟②和⑤的記錄結果進行比較，檢查這些觀點的性質。起初

的檢測直接針對在測試中的刺激問題的記錄。隨后的檢測盡可能地包含許多相關

的情境。這樣，使學生參與獲取元認知的認識過程之中。

道森（Dawson,1990）考察了使用這種方法給初學者介紹化學變化的教學過程。

（二）以發展學生與科學觀點相一致的認識為基礎的教學策略

與引起沖突并要求學生解決沖突的教學策略不同，第二類教學策略是建立在

學生現有觀念基礎之上的。隨后的教學使學生的現有觀念向科學認識發展和拓寬。

克萊門特（Clement,1987）提出了概念轉變的“架橋策略”，其目的是增加有益

的直覺的應用范圍，并減少有害的直覺的應用范圍。這種策略假定，在學生掌握

定量規律之前，給學生提供機會建立對現象的定性直覺的理解，這樣可以促進概

念的轉變。利用學生原有的直覺知識，在被學生誤解的“靶例”和“錨例”之間

形成類比關系，通過這種方式來發展學生的理解。

布朗和克萊門特（Brown,Clement,1989）描述的架橋策略包含四個步驟：

①創設一個靶子問題，暴露學生與討論的主題相關的迷思概念。

②教師舉出一個符合學生直覺的類比例子，這個例子稱為一個“錨例”，或

簡單說是一個“錨”（錨的直覺含義是初學者所持有的和化學理論基本相容的信念,

這種信念可以是明確的，也可以是緘默的。）

③教師要求學生在錨例和目標事件之間作出明確的對比，并試圖建立類比關系。

④如果學生沒有接受這種類比，教師再試圖找到種架橋類比（或者?系列架

橋類比），即在目標和錨之間插入的概念化的中介物。

斯太威（Stavy,1991）也報告了他的研究工作，其目標是利用學生直觀的感性

知識，理解蒸發過程中的物質守恒。斯太威認為，在已知的和未知的事物之間利

用類比關系，可以幫助學生學習新知識，摒棄或修正迷思概念。在他所報告的研

究中，來自5、6年級的學生分為兩組，第一組要完成的任務是首先研究碘的蒸發（碘

蒸氣是可見的有色氣體），然后再嘗試著去做類似的工作，研究丙酮的蒸發（丙酮的

蒸氣是一種不可見的氣體）。第二組學生首先觀察丙酮的蒸發，然后再觀察碘的蒸

發。結果發現，第一組學生的學習要比第二組有效的多。對碘蒸發現象的直覺感

性的認識成為認識丙酮的蒸發的一個類比例子，便于消除對于丙酮的錯誤認識（學

生認為丙酮消失了）。

通過對16?19歲的學生的研究，尼德若(Niedder,1987)以“新科學哲學”為基

礎提出了--種概念轉變的不同方法。其目的不是用科學理論代替學生自己的觀點

(學生自己的觀點是與日常生活中的思考相聯系的)，而是讓學生了解科學理論和自

己的觀點，并通過比較日常思維與科學思維的差異來達到學習科學概念的目的。

這一點，所羅門(Solomn,1983)也指出過。概括地說，這個策略包含六個階段：

①準備：教學干預之前的過程，包括準備儀器和相關概念。

②開始：提出一個開放性問題。

③實施：包括下列內容：提出問題或形成假設，設計和進行實驗，觀察，理論

討論，總結發現。

④對結果進行討論：全班討論。

⑤與科學的結論進行比較：把學生的發現與相似的歷史上的理論或者現代觀

念進行比較，找出不同之處，并討論產生這些差異的原因。

⑥反思：鼓勵學生回顧實施過程，并思考出現的特殊問題或困難。

以上兩類策略分別強調了促進學習者概念轉變的責任因素的不同方面。強調

學習者積極進行知識的重組是學習的核心。教師采用適當的教學設計為學生提供

“腳手架”，引導學習的新思路。

目前，國際上關于化學的學生迷思概念的研究無論是在數量上還是在質量上

都比較落后，而國內關于科學教學中學生個人概念及其轉變問題的學習心理研究

才剛剛開始。北京師范大學化學系王磊等人在2000年心理發展與教育上發表了《初

中生化學前科學概念的探查------科學學習心理的研究》的論文，他們對初中學

生的化學前科學概念做了調查，采用團體測查及個案訪談的方法，對153名正式學

習化學課之前的初三學生進行了化學迷思概念的探查。研究結果表明，學生對于

化學的一些核心概念普遍存在個人的前科學概念認識。其中相異構想尤為突出。

在調查的基礎上，該研究還分析了學生化學迷思概念的特點、類型、形成原因，

提出了促進初中生化學概念轉變的教學策略。

2.3自我解釋策略的相關研究

由于教材中的文章對學習者而言可能太過深奧，因此透過演練范例可以將教

材中抽象的概念以具體的范例加以呈現，當學習者能夠充份地了解范例并從中歸

納出不同問題的共通原則時，即代表學習者在初步的知識獲取階段建構了較為完

整的問題基模，亦產生了較高層次的陳述性知識。為了進一步了解個別差異對知

識編碼的影響，必須針對個別學生的自我解釋進行深入分析。

Chi,Bassok,Lewis,Reimann和Glaser(1989)認為自我解釋是指學習者在閱讀文

章或演練范例的過程中，為澄清或補充句子的敘述所提出的推論。不論這些推論

的正確或完整與否，都算是自我解釋的一部分。在進行自我解釋的同時，學習者

必須監控自我的理解程度，然后根據先備知識以及外在知識進行自我推論以克服

理解上的問題。

為了探討自我解釋對于問題解決的學習影響，Chi(1989)以物理學為學科領域,

要求大學生在進行力學范例學習的同時，以放聲思考(thinkaloud)的方式讓研究人

員了解學習者內部的自我解釋歷程，并根據問題解決的成效，將受試者區分成好

的解題者與差的解題者。其研究結果發現：⑴在研讀范例的過程中，好的解題者

比差的解題者產生更多的自我解釋。⑵好的解題者比差的解題者花更多時間于研

讀范例上。⑶好的解題者能從范例中歸納出原則，因此其自我解釋較能涉及范例

的深層意義，而差的解題者的自我解釋通常只涉及文字的表面語義。⑷好的解題

者能進行學習監控并察覺出學習過程中的誤解，然而差的解題者卻不然。⑸好的

解題者因為有明確的目標，因此只引用范例中與問題相關的程序，但是差的解題

者卻引用到范例中的絕大部分。

自我解釋有助于范例學習的原因在于自我解釋是--種自發性的自我產出活動，這

與外在所提供的解釋或說明大不相同。此種學習效果稱為學習的產出作用(genemtion

effect),也就是說學習者自我產生的學習內容(例如上課所作的筆記或是為了完成作業

所進行的討論)較外在所提供的學習內容來的更容易吸收及記憶(Hirshman&Bjork,

1988)o

然而若從廣義的觀點來看待自我解釋，“解釋”一詞可以是指為了理解某些事

物所進行的所有活動，因此自我解釋不僅包含學習者在學習新知識所進行的推論,

亦包含在問題解決過程中學習者對問題的澄清以及在進行解題活動時所持的理由

(Neuman,Leibowitz&Schwarz,2000)o從以上的定義可以得知自我解釋可視為一'個

知識建構的學習活動：新知識的學習必需建構在原有的知識基礎上。如果把學習

視為一種建構的歷程，那么自我解釋則提供了學習者自我建構的機會。

2.3.1自我解釋及其對學習的影響

自我解釋是指學習者在學習過程中對學習材料進行解釋，是一個產生推理的過程,

其實質是一種知識的構建活動。在示例學習中，學生通過已有的知識解釋示例，建構

相應的心理表征，使原有的知識更加精細化，并產生新的領域知識，完善知識結構。

目前有關自我解釋的研究，大多數是集中在自我解釋對示例學習和問題解決的影

響上。在1989年的一項實驗研究中，Chi發現在示例學習中能自發產生大量自我解

釋的學生其解題正確率比自我解釋少的學生要明顯的高。在這一研究中Chi正式提出

自我解釋這?概念。隨后，在多個的學科領域，研究者們做了大量的實驗研究驗證了

自我解釋學習策略對示例學習和問題解決的影響。在化學領域方面，Lee(1998)的

關于配平化學方程式的實驗發現，被試在學完示例之后對問題的自我解釋能夠明顯幫

助學生更好的掌握化學方程式的配平原理。計算機學科領域中，Pirolli&Recker(1994)

的一項編程任務實驗發現，自我解釋多的學生比自我解釋少的學生能更好的解決問

題。在物理學科領域，Fergusson-Hessler等人以電磁原理為實驗材料獲得了類似的結

論，自我解釋數量與解題正確率之間有很大的相關性。另外在數學(Nathan等人1994)

和邏輯推理(Douglas,Ian,1991,YairNeuman,1998)方面的研究中，都獲得了類似的結

論，即自我解釋可以明顯的促進學生學習和問題解決。

2.3.2自我解釋策略的作用機制

自我解釋作為學習策略為什么能夠促進學生的學習和問題解決呢？(Chi,

inpress)認為自我解釋策略能夠促進學生學習的作用機制在于：通過自我解釋，學

生能夠產生推理彌補和修正原有知識結構中的缺漏和錯誤。推理產生的方式主要

包括以下四個方面：①不同句子之間信息推理；②材料內容與原有知識之間的推

理；③對語詞內涵的推理；④前面三種推理的綜合。Vanlehn(1992)提出自我解

釋能促進學習是因為促進了學習者當前所學內容與先前的知識之間的聯系。Yair

Neuman(1998)認為，自我解釋有利于學習者對問題深層結構的把握，促進了遷

移的產生，從而有利于問題的解決。盡管研究者們對自我解釋的作用機制尚未達

成一致意見，但有一點是相同的，即他們都認為自我解釋能夠幫助學生進行深層

加工和學習，有利學生改變頭腦中那些頑固的錯誤觀念和想法。

2.3.3自我解釋的教學設計

在學習的過程中，不論是自發性的行為，或是由外界所促發，自我解釋促進

了學習者對學習的反省，對教材的深入思考及推論，因此自我解釋可視為一種反

思的歷程(Chiet.al,1994;Davis,2000)?

為了促使學習者進行自我解釋，可以在教學中加入了自我解釋提示，或是在教學

前實施自我解釋策略訓練以降低學習者進行自我解釋的困難度。此兩種方式如下：

(-)自我解釋提示

為了幫助學生進行自我解釋活動，Chi等人(1994)在生物循環系統的教學中，

以三種不同的提示要求學生在閱讀的過程中進行自我解釋。第一種提示為一般性

的自我解釋教學，于閱讀教材前實施。此提示以文字的方式，要求學生將閱讀教

材時的心得、想法、疑問、學習策略、及文章所隱含的意義大聲講出來。第二種

提示為教材所提供的引導問題，為生物循環系統的功能性問題提示；這些問題置

于每頁教材的最下方，學習者在進行完自發性的自我解釋活動后，可以根據這些

引導問題，詳細回答循環系統中各個構成要素的主要功能。第三種提示為實驗人

員在學習者進行自我解釋的過程中所給予的問題提示；由于學習者的自我解釋可

能不夠詳盡或在自我解釋活動的實施上遇到了阻礙，因此實驗人員可以要求學習

者做進一步的解釋或澄清。例如：“你剛剛講的那句話是什么意思？你可不可以再

解釋一下”、“你已經停頓很久了，請把你遇到的問題講出來二

其研究結果顯示，根據這三種提示，學習者在記憶人體循環系統的概念名詞上有

不錯的學習成效，此外對于各器官的運作原理及功能亦建構了相當完善的心智模型。

(二)自我解釋策略訓練

為了幫助學生進行自我解釋活動，Bielaczyc,Pirolli和Brown(1995)在進行自

我解釋活動前，將教材的呈現方式分成⑴文章⑵范例⑶文章及范例，等三種主要

類別，然后再根據各個類別進行自我解釋策略的訓練。

當教材純粹以文章的形式呈現時，訓練學習者找出文章中的主要概念并闡明

概念間的相互關系；此訓練的目的在于促進學習者對文章的理解程度。當教材以

范例的形式呈現時，訓練學習者確定范例的架構形式并找出范例的用意為何；此

訓練的目的在于幫助學習者熟悉范例特征及潛在目的。當教材以文章及范例的形

式呈現時，訓練學習者將文章中的概念連結至范例之中；此訓練的目的在于提升學

習者對于范例的理解程度。

其研究結果顯示：⑴接受自我解釋策略訓練的實驗組在學習成就上顯著優于

沒有接受訓練的控制組。⑵由于實驗組有實施自我解釋策略訓練，因此在自我解

釋策略的應用上較控制組來的優異。

3.高中生化學平衡迷思概念的調查研究

3.1研究方法

(-)對象：此實驗的被試取自玉環縣實驗學校高二年級2個教學班的學生，

普通中學楚門中學高二年級2個教學班的學生，省級重點中學玉城中學高二年級3

個教學班的學生。共計高二年級7個教學班的學生，每班按42人抽樣，共294人取

樣進行測試。其中有效答卷282份。被試年齡分布為16-17周歲。被調查學生均已

學過化學平衡的相關知識。

(二)測查工具：

(1)自編《化學平衡問題迷思概念診斷測查》問卷。問卷編寫參考臺灣學者的

“高中學生應用勒沙特列原理判斷化學平衡的迷思概念探討”的研究成果，并結合

自己多年來的教學經驗，針對學生易混淆、易出現“迷思”的問題編寫而成的診斷

性試題。測試題均為選擇題，測試時間為2004年10月中旬。測試題參見附錄一。

(2)依據(1)設計訪談用的問題，以探知學生產生迷思概念的原因。訪談

問題參見附錄二

(三)程序：普遍了解中學生的化學迷思概念，主要通過測試、訪談等的形

式完成，并將測試結果與數據進行分析。

3.2研究結果

本測驗的形式為二段式選擇題，第一段要求學生選出答案，第二段再針對第一

段的答案選出理由。測驗試題設計是以固態、液態、氣態三相彼此相互反應的化學

方程式為主，內容則探討在濃度、壓強、溫度等條件下，學生應用勒沙特列原理判

斷平衡移動時產生的迷思概念類型。根據測驗的結果，逐題分析學生的作答：

一、下列例題各為獨立系統，請指出是否為動態平衡狀態，并請說明理由。

[]1.瓦斯爐上i鍋沸騰的水。

⑴是⑵否

[]2.回答上題時，你所依據的理由是：

⑴蒸發速率等于凝結速率。

⑵水蒸氣散發的能量等于瓦斯燃燒放出的能量。

⑶水一直在加熱使得蒸發速率大于凝結速率。

⑷沸騰的水會激烈運動，一直消耗熱量。

⑸平衡為密閉系統。

⑹其他：____________________________________________________________________

表37診斷測驗--1、--2題各選項次數分配表(樣本人數282人)

選項

(1)(2)(3)(4)(5)(6)合計

答玄(百分率)

是

22111059259

(%)(7.8)(3.9)(3.5)(1.8)(3.2)(0.7)(20.9)

否*131282268*1223

(%)(0.3)(1-1)(45.4)(7-8)(24.1)(0.3)(79.1)

未作答—

注：打*者為正確，以下同。

說明：

第一大題是為了了解學生對于動態平衡系統的判斷，學生選項正確的所占人

數比率為79.1%；對于動態平衡的首要條件：在定溫下且為密閉系統，學生持認同

的理由占24.1%。答否的同學中有45.4%所持理由為蒸發速率＞凝結速率，此概念

為正確，因為反應達平衡時正反應速率必等于逆反應速率。因此學生在此題中判

斷動態平衡時能確切了解平衡條件：定溫下、密閉系統及正反應速率等于逆反應速

率，所占比為69.5%(即45.4%+24.1%)o有5.0%(即3.9%+1.1%)同學以不正確的反

應當成正、逆反應，如水蒸氣散發的能量等于瓦斯燃放出的能量。

[]3.定溫下裝有足量樟腦丸的密閉容器。

⑴是⑵否

[]4.回答上題時，你所依據的理由是：

⑴樟腦丸升華速率等于凝華速率。

⑵蒸腦丸被封在密閉容器中，不與潮濕空氣作用，所以不會有汽化現象。

⑶樟腦丸會揮發，但揮發后的氣體卻不能變回樟腦丸。

⑷密閉容器中，物質不會擴散到外部，而保持平衡。

⑸在容器充滿樟腦氣體之前，樟腦丸會持續升華。

⑹其他：_________________________________________________________

表3-2診斷測驗--3、--4題各選項次數分配表(樣本人數282人)

弋7^選項

(1)(2)(3)(4)(5)(6)合計

答案、中分率)

是*6446125*72208

(%)(22.7)(1.4)(2.1)(44.3)(2.5)(0.7)(73.8)

否135511474

0

(%)(0.3)(1.1)(19.5)(0.3)(5)(26.2)

未作答—

說明:

本大題是為了解學生對于動態平衡系統的判斷，學生選項正確的所