——谈两种知识形态的转化
●赵光平 冯士季 付 雷 罗星凯
42 自从学校出现后，就存在一 个问题：学生不容易将学校获得 的知识迁移到现实世界中。是什 么阻碍了迁移?如何培养学生才 能促进迁移„„几百年来围绕 这些问题，教育学者的思考、争 论和研究，始终没有停止过。 20世纪90年代，研究人员 开始重视情景认知的研究，发 现在学校情景与现实情景下， 学生的思考和行为明显不同。 学校的学习，侧重于抽象的概 念；而人在现实生活中遇到问 题，解决时更多要依赖经验和 感觉。这给人一种启示：抽象 形态的知识向现实情景的迁移， 必然和与特定情景相关的感性 形态知识之间存在相互协调和 相互转化的问题。
从2005年开始，在教育部 基础教育课程教材发展中心组 织的“建立中小学生学业质量分 析、反馈与指导系统”项目(简称 SAAE项目’)中，广西师范大学科 学教育团队已连续8年承担八 年级学生科学学业质量测评工 具研制和结果分析反馈的任务， 至今已积累来自全国31个省、 自治区、直辖市49万学生的数 据。在试题的命制中，“设置尽可 能接近真实世界的情境，考查 学生运用知识的水平和各种探究 能力”，一直是我们坚持的方向 和探索的重点。本文以这些工 作和积累的数据为基础，从知 识两种形态转化的机制以及影 响因素，对学习迁移问题作一 些新的探讨。
一、抽象形态的知识
为什么易遗忘?
课堂上，大部分时间都用于 概念教学。所学的概念如何迁移 到现实情景中呢?下面我们以几 道试题为例，进行详细的讨论。 试题l相对于太阳与地球 的距离，天空中的云距离地球 ( ) A．更近 B．更远
C．与太阳一样远
D．有可能更近，也有可能 更远
2010年，SAAE项目从全国 几个省抽样，测试66930名八 年级学生。
正确答案是A，学生通过率 为74．8％。另外，将学生的学业 质量分成优秀、良好、合格、不 合格四个等级，四个等级学生 在此题上的平均得分率分别为 94％、80％、52％和27％。 纸笔测试结束后，我们抽取 20名学生，进行一对一的访谈。 根据测试和访谈的结果， 我们认为学生解答这类问题时， 思维活动十分复杂，但基本机制 仍是：抽象思维与感性思维，相 互触发，相互审视，以促进协调。 相互触发：太阳和云，学生 天天可见，“太阳和云，谁离地 球更近”这个问题，学生却从来 没有想过。该问题触发学生头脑 中的表象：“太阳穿梭在云层之 间，有时在云层的背后，有时又 在云层的前面。”
接着，又触发头脑中相关的 概念网络：“太阳、大气层、云、 地球”。
相互审视：“看到太阳，有时 在云前，有时在云后。所以，与 太阳相比，云离地球，有时候 更近，有时候更远。”这是实实
在在的感觉，但可靠吗?学生必 须凭借抽象的概念网络，对此进 行审视：“相对于遥远的太阳， 大气层就像一层薄纱紧裹在地 球上。云层位于大气层中。(地 球上水蒸气上升到高空，遇冷 液化，形成小水滴；小水滴极微 小，数目极多，飘浮在大气中， 就是平常看到的云。)因此，云 离地球更近。”
这样的审视导致经验的调 整：“看来，‘太阳有时在云前， 有时在云后’现象，是人的一个 错觉。” 但审视是相互的。学生也借 助日常感觉对概念网络的合理 性进行审视。比如他们会提出 这样的疑问：“水蒸气是看不见 43的，怎么知道地面上的水蒸气， 能上升几千米，进入高空呢?高 空中大气离太阳更近，怎么却更 冷呢?”
疑问促使学生这样思考： “如果地表的水蒸气不能上升到 高空，那怎么解释下雨时，高空 落下大量的水滴呢?同样的，若 高空不是更冷，那就无法解释 夏天高空中落下的冰雹(冰)。” 很明显，这种审视，也导致 学生概念网络的调整：由“太阳、 大气层、云、地球”，变为“太阳、 大气层、云、雨、冰雹、地球”。 相互审视后，抽象概念与感 性经验，双方都作了调整，变得 更协调。
概念是从具体事例中概括 出的抽象观点。将概念按上位概 念、下位概念和并列概念组织成 一个网络，就称为概念网络，也 就是本文所说的抽象形态知识。 表象是事物不在面前时， 在头脑中出现的关于事物的形 象。人们可以在头脑中对表象 进行操作，就像实际中对事物操
作一样。将多个表象关联成一个 网络，就是表象网络。关联着的 表象，日复一日地重复，形成固 定的关系，就称为经验。经验和 表象网络，就是本文所说的感 性形态知识。
抽象知识向现实情景的迁 移，其核心就是抽象形态知识 与感性形态知识的相互作用。 两种形态的知识，相互间 作用越充分，相互协调性就越 高，相互转化就越好，抽象形 态知识迁移的成功性就越大。 实际中，可能存在这样的情 况：两种形态的知识，冲突严重， 转化极困难。下面就是一例。 试题2 由消化系统排出 的是( )
A．尿液 B．粪便 C．汗液 D．尿液和粪便 正确答案是B，SAAE项目 抽样测试学生通过率只有
26．5％。70．2％的学生错误地认 为，尿液和粪便都是消化系统 排出的。
另外，优秀、良好、合格、 不合格四个类别学生在此题上 的平均得分率分别为44％、
23％、l6％和l5％。这令人颇感 意外，因为即便是优秀类学生， 仍超过半数选择错误的答案。 人每天都排出粪便和尿液。 早在儿童时，对粪便和尿液， 已有了一套自己感性的看法： “吃的饭和喝的水，都到肚子里， 营养被吸收了，残余的从肚子 里拉出，就是粪便和尿液。” 到了初中，学生正式学习消 化系统的知识：食物由口腔进 人胃，胃里初步消化后，进入小 肠消化吸收，留下的残渣，在大 肠内形成粪便。而喝入的水，经 胃、小肠和大肠吸收后，进入血 液循环系统。
同时，也学习泌尿系统的知 识：肾脏与血液循环系统相连， 血液经过肾脏，血液中的废物 和多余的水分被滤了出来，形 成尿液。
消化系统、泌尿系统，是抽 象形态的知识。这种知识与学生 已有的感性形态知识不完全协
调，不十分兼容，甚至严重冲突。 如有学生认为：“大量的水为什 么要进入血液循环系统，然后又 从肾脏滤出呢?多余的水可以直 接从消化道排出啊?”有的学生 则说：“血液中的水可以滤出来， 难道血液就不会漏出来吗?” 这些疑惑，学习时没有得到 有效解决，两种形态的知识无法 协调。因此，它们无法长期共存 一个头脑中。很快抽象形态知识 就被遗忘，留下仍是早先的感 性形态知识。
这也暗示着，两种形态知识 间的相互作用如果不够充分有 效，协调就无法实现。 二、抽象度与繁杂度 影响转化的难易。
抽象知识向现实情景的迁 移，其核心是抽象形态与感性 形态知识的相互作用。这种相 互作用的复杂程度，因两种知 识形态之间的远近和繁简而不 同。下面分别作出讨论。 1．抽象度越高，转化阻力 就越大。
概念的概括水平愈高，依赖 具体情景就愈小，可能迁移的 范围就愈大；但抽象程度愈高， 离感性形态的知识就愈远，两 种形态知识的协调也就愈难，转 化遇到的阻力就会增多。因此， 一个概念，抽象程度越高，实际 中越不容易迁移成功。以下就 是这方面的一个例子。 试题3研究人员让15名
男大学生以不同的速度步行，并 同时用仪器测定了他们呼出的 二氧化碳量．结果如下表所示： (注：9．43ml／(k9·min)表 示，如果一个人的体重为60千 克，则他l分钟内呼出的二氧 化碳量为9．43x60(毫升)。“± 1．01”为误差范围。)
从上面的实验数据中，你 能得出什么结论?请写出结论．
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C．只剩一半 D．消失 平面镜成的像是虚像，不是 实像。平面镜后面放不透明物， 对平面镜所成的像不会产生任 何影响。正确答案是A，SAAE项
目抽样测试学生通过率只有
43．8％。另外，优秀、良好、合格、 不合格四个类别学生在此题上 的平均得分率分别为66％、 40％、22％和l5％。
76022名参加测试的学生 中，56．2％的人认为看到的像会 因镜子后放一块不透明的塑料 板而受影响，32．8％的人甚至认 为像会消失。这是为什么?“你在 镜子后面晃悠，怎么会影响我照 镜子呢?”学生难道连日常经验 也忘了吗?
下面从转化的角度进行分 析，也许可解开此谜。
平面镜的像是怎么形成的? 结合试题所给的图来说，那就是 从物体S射出的光线，经平面镜 反射后进入人的眼睛，人感到 光是从图中S’发出的。S 7就是S 在平面镜中成的虚像，实际上 进人眼睛的光并非真正来自S’。 按理说，学生凭借着这种抽 象的知识，应该可以解决试题4 这样看起来十分简单的问题。 可是，有一个日常经验很让 人纠结：人们看到自己确实是在 镜子里面，镜子放得越远，镜子 里面的自己也离镜子越远。年纪 很小的时候，会纠结镜子里面 怎么也有一个跟着自己动的人。 长大一点用“像”这个名词似 乎解决了这样的纠结。但为什 么会有这样的像，它究竟是怎 样形成的，并不会自然地悟出 来。学了有关的科学原理后，学 生能解答一些习题，但并不等于 真正解开了“像确实看起来是 在镜子里面”这个纠结。而试题 4中的不透明物恰好又放在了镜 子和像之间，由于人的视觉对 像的位置有真切的感受，学生 自然会想到会不会刚好把像给 挡住了?当然，另有一个结论相
反的经验也很显而易见：“你在 镜子后面晃悠，怎么会影响我 照镜子呢?”学生如何协调这两 种对立的经验呢?
另外，对于学过初中相关 科学知识的学生，看到试题4 中的图，脑海中也许会出现他 们做过的一个探究平面镜成像 规律的实验：“将一支点燃的蜡 烛放在玻璃板前，可看到玻璃板 后面出现蜡烛的像。另拿一支同 样但没有点燃的蜡烛，在玻璃板 后面移动，直到看上去它跟前面 那支蜡烛的像完全重合。由此得 出结论，平面镜所成物体的像 离平面镜的距离与物体到平面 镜的距离相等，像的大小与物 体大小相同。”
面对平面镜后放一块塑料 板的问题，有前述实验经验的学 生也许会在头脑中想象，假设在 玻璃板后放一块不透明物，会出 现什么?可以肯定那支没有点燃 的蜡烛是看不到了，但那点燃蜡 烛的像是不是也看不到了呢?仅 靠这个表象无法判断。可见，这 个实验活动，从快速得出平面镜 成像时物与像“等大、等距”这一 结论的角度，的确是设计得巧 妙，但对于学生头脑中纠结的问 题，非但没有针对性，反而因镜 子换成玻璃板后，使情景变得复 杂，学生也就受到更多干扰，想 得也就可能复杂了。
什么情况下，放一块不透明 物，会影响所成的像呢?也许又 触发学生头脑中另一个实验的 表象：“将点燃的蜡烛放在凸透 镜前面1倍焦距以外，在凸透 镜后适当的位置放上光屏，光 屏上就会出现明亮、清晰、倒 立的烛焰实像。”
如果凸透镜后放一块塑料 板，烛焰的像会怎么样呢?
仅仅靠头脑中的表象，这无 法解决，必须动用抽象的知识： 凸透镜所成的实像，是蜡烛火 焰射向凸透镜的光经过凸透镜 后会聚形成的。
但仍有疑问：实验中看到 的现象，仅只是光屏上有烛焰 实像，怎么知道这一定是穿过 凸透镜的光线所形成的呢? 同样的，玻璃板所成的像， 怎么就知道一定是玻璃板的反 射光所形成，而与透过玻璃板 的光线无关呢?
这些疑问无法单靠抽象的 理论解决，必须要做新的实验。 就凸透镜成像来说吧，如果凸透 镜成像的理论正确，那么凸透镜 后放一块塑料板，光屏上的烛 焰实像就应消失；若像没消失， 那理论就不正确。玻璃板成像， 则刚好相反。而这一切恰恰是 这道试题要测试的。
到这里可以看到，试题4貌 似简单，可涉及的抽象知识和 感性知识却不简单，两种知识的 相互作用更复杂。学生学习时， 没有将这两种形态的知识充分 协调起来。所以，测试时一半多 的学生选择错误的答案，也就不 足为奇了。另外，也说明知识要 理解透彻，知识的两种形态必须 充分地相互作用。 三、教学中应■视两 种形态知识的冲突。
长期以来，学校教育侧重于 抽象形态的知识。教材将概念 按上位概念、下位概念和并列概 念。组织成一个网络。教学也基 本是按这样的思路来进行，并认 为只要学生将新概念与已学过 的旧概念关联起来，就是有意义 的学习了。感性形态的知识，通 常被视为是低级的东西，需要尽 快地摆脱和抛弃。
这种教育观和学习观，是基 于这样的假设：只有脱离具体情 景的、高度概括和抽象的知识， 才容易向新情景中迁移，从而有 助于学习者适应现实世界中环 境的不断变化。
本文的讨论表明，这样的假 设将知识迁移看得过分简单。实 际上，抽象形态的知识要迁移到 一个特定的新情景中，抽象形态 知识与这个特定情景相关的感 性形态知识之间，存在着复杂的 相互作用、相互协调、相互转化。 如果这两种形态的知识无法协 调，无法转化，那么迁移就不会 成功。
在实际教学中，要提高学生 的迁移能力，有两方面韵工作 特别重要。
第一，教学中要重视两种形 态知识之间可能存在的冲突， 并将帮助学生协调和解决这些 冲突作为重要的教学目标。
例如，前述的试题4中，学 生之所以认为“镜子里的像在 镜子后面会被挡住”，是因为人 眼无法分辨光是直线传播过来 的，还是经过反射后过来的。这 是人眼的一个视觉局限。学生自 己对这种局限性是缺乏感知和 体验的。鉴于此，有研究者就设 计出“突破平面镜成像前概念装 置”，让学生深刻体验到人眼的 这种局限，为平面镜成像规律提 供了新的教学设计方案。
第二，教学中要多提供与日 常生活相联系的情景，使学生有 更多机会处理两种形态知识之 间相互作用，从而提高他们两种 形态知识之间的转化能力。
还是前述的例子，当教学中 用玻璃板完成成像规律的探究 实验后，还应该拓展到现实生活 中的种种“镜子”，比如湖面成
像，月亮和白云在水中像，等等， 使两种形态的知识有更多机会 相互协调，从而提高相互的转 化能力。
(参考文献略)
(赵光平、罗星凯单位系广 西师范大学物理科学与技术学 院，冯士季、付雷单位系广西师 范大学基础教育课程研究中心) (责任编辑余慧娟)
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