概念教学一直是科学教学的重要组成部分，其目的就是让学生正确理解科学概念。然而学生在学习概念前已经对一些概念有了朴素的理解，这种理解往往与概念的科学含义不一致，于是概念教学的重点就变成了改变学生原有的朴素理解，即概念改变。在中小学的教学实践中教师发现学生存在某些错误概念却难以改变。究其原因，其中一个就是错误概念不仅仅涉及学生对概念命题本身的理解，更可能涉及学生对整个物理系统，乃至本体类别水平的理解（如图1）。

                  图1  概念改变的难易程度

在认知心理学中通常使用心理模型表征学生对世界物理系统的理解，只有从根本上改变支撑错误概念的心理模型，才能真正达到概念改变的目的。笔者从心理模型的建构过程入手，提出了概念改变的三个关键步骤，在此基础上系统地梳理了概念改变的教学策略。而就本体类别水平上概念改变的探讨，将另拟一文。

一、概念改变的心理过程：心理模型的建构

学生在某些概念的理解上会自然而然地流露出一些不正确的观念，例如，地球是平的，重物先于轻物落下。人们通常称之为错误概念，或中性地称之为异构概念、前概念、朴素概念。我国学者在探查学生的前科学概念上做过一些研究。^[1]然而几乎没有学者系统地探讨如何改变学生的错误概念，而这个问题恰恰是中小学教学实践亟待解决的问题。在实践中教师发现有些错误概念难以改变，其中一个主要原因就是学生的错误概念往往涉及对整个物理系统的理解。学生对一个概念的理解能够体现出对整个物理系统的理解情况，在已形成的知识体系中学生错误地理解物理系统，那么就不可能正确地理解物理系统的核心概念，所以要改变学生的错误概念，并获得长期效果，就必然要改变学生对整个物理系统的理解。

这与概念改变研究中的一致观相吻合，持一致观的人认为学生给出的不正确答案有一致的理解模式。不同的研究者使用不同的方法捕捉这种一致的“模式”。早期，研究者利用学生的朴素解释与中世纪科学家的理论相似性，从而得出一致观，于是学生的朴素解释被认为是“似理论”的。例如，学生关于运动的朴素观点相似于14世纪的动力理论，两者都认为：（1）一个物体需要内力，并且该内力使物体保持运动；（2）移动物体的动力渐渐消失，以至于物体渐渐变慢，停止。近期，研究者通过辨识产生错误概念的心理模型种类，捕捉学生朴素解释的一致模式。Vosniadou和Brewer（1992）^[2]辨识了儿童理解地球的朴素心理模型。与之相似，Chi等人（1994）^[3]捕捉到中学生各种人类循环系统的心理模型。正是这些不正确的心理模型才使得人们产生错误概念，例如一个儿童有这样的朴素心理模型，即“地球是平的”，如果教师告诉他“地球是圆的”，儿童可能会认为“地球像碟子一样”，中间平坦，四周是圆形的。

                       图2 心理模型的建构过程

在这里，心理模型是指对某一特定系统的功能部分及其相互关系的表征，它是学生理解、推论和预测的基础，那么学生学习和理解科学概念的过程其实就是建构心理模型的过程，学生概念改变的心理过程也就是从不正确心理模型向正确心理模型转变的过程。所以只有支撑错误概念的心理模型发生转变，错误概念才会发生根本的转变，并有良好的长期效果。

从认知心理学的研究中可以这样描述心理模型的建构过程（如图2），首先学生在学习科学概念之前已经具有理解物理世界的心理模型，这个心理模型往往是不正确的，如果是正确的心理模型，那么就不存在学习的过程，更谈不上改变的过程。于是学生要将自己原有的心理模型与物理系统模型进行比较，如果他们能够认识到两者之间的差异，就会产生认知冲突，从事各种建构活动，例如推论（其中包括自我解释推论）、提问、回答问题、解释、总结等等，于是学生产生新的命题和联结，获得新的组织原则，一个新的心理模型就出现了。学生不断使用新的心理模型，使之成为自身知识体系中的一部分，当学生在学习新的物理系统时类似的心理模型建构过程将重复出现。在心理模型的建构过程中三个关键步骤将对概念改变至关重要（见下表）：首先，认识到异常情况，即目前的心理模型不能解释观察到的数据和现象，于是产生认知冲突；然后，创建新模型，即通过建构活动和类比，创建一个新模型，解释观察到的事实；最后，使用新模型，即在新的情境中基于新模型做出推论和预测，并检验之。