《学习是怎么发生的》|第四章：学生不是空杯子（建构主义·皮亚杰）
学生不是被动接收知识的容器，他们是主动建构知识的主人。
第四章：学生不是空杯子（建构主义·皮亚杰）
我以为学生脑袋是空的
我刚当老师的时候，有个想法特别根深蒂固。
学生来学校之前，脑袋里什么都懂。我的工作，就是把正确的知识装进他们脑袋里。
这个想法听起来没毛病。你往一个空杯子里倒水，水就进去了。你往学生脑袋里灌知识，知识也应该进去啊。
我就是这么教了一年多。
直到那次讲《溶解》这一课，我才发现这个想法错得有多离谱。
那天我要讲溶解的概念。备课的时候我想，这个内容不难，学生肯定能懂。溶解嘛，就是白糖放进水里，搅拌一下，白糖不见了，水变甜了。
我站在讲台上，很自信地讲：溶解是一种物质分散到另一种物质里的过程。白糖溶解在水里，白糖是溶质，水是溶剂。
讲完定义，我做实验。把白糖放进水里，搅拌，白糖不见了。学生发出哇的声音。
我觉得这节课稳了。
然后我提问：白糖溶解在水里之后，白糖去哪了？
王小可举手，很大声地说：老师，白糖被水吃掉了！
全班哄堂大笑。
我有点不高兴，说：王小可，你认真听讲了没有？我刚才明明讲了，溶解是物质的微粒分散到水中，不是被水吃掉。
王小可有点委屈，说：可是我看不到白糖了啊，它不是被水吃掉了是什么？
我竟无言以对。
课后我去找刘老师，说：刘老师，我明明讲清楚了，为什么王小可还是理解成白糖被水吃掉了？
刘老师问我：你觉得学生的脑袋是空的吗？
我说：难道不是吗？他们来学校之前，懂什么科学？
刘老师笑了。他说：这就是你的问题。学生不是空杯子，他们脑袋里已经有东西了。你讲溶解的时候，王小可脑袋里已经有了吃这个动作的概念。他听到白糖不见了，自然就用吃来理解。你没帮他建立正确的概念，他只能用自己已有的理解去套。
然后他给了我一本书，是皮亚杰的《发生认识论》。
我翻开第一页，看到一句话：学生不是被动接收知识的容器，他们是主动建构知识的主人。
那一刻，我好像被电击了一样。
原来我一年多的教学，从根子上就错了。
皮亚杰是谁，他说了什么
让·皮亚杰，瑞士人，1896年出生，1980年去世。活了84岁，一辈子都在研究儿童是怎么认识世界的。
他原来不是学教育的，他是学生物的，研究软体动物。后来因为研究儿童智力发展，成了发展心理学的奠基人。
皮亚杰最核心的观点是：儿童不是缩小版的成人，他们有自己的思维方式和认知规律。
这个观点现在听起来理所当然，但在皮亚杰之前，心理学家普遍认为儿童就是小大人，只是懂得少而已。皮亚杰通过大量观察发现，不对，儿童的思维方式跟成人根本不一样。
他提出了几个重要概念，我一个一个给你说。
图式（Schema）
图式就是你脑袋里的知识结构。
举个例子，你说到狗，脑袋里会浮现出什么？四条腿、有毛、会汪汪叫、喜欢摇尾巴。
这就是你关于狗的图式。
小学生的图式比较简单，而且经常是错的。比如三年级学生说到鸟，脑袋里的图式就是：有翅膀、会飞、有羽毛。
这个图式没问题，但是不完整。如果你告诉他鸵鸟也是鸟，他会拒绝接受，因为鸵鸟不会飞，不符合他已有的图式。
皮亚杰说，学习的过程，就是图式不断变化、不断复杂化的过程。
同化（Assimilation）
同化就是把新信息塞进你已经有的图式里。
比如学生已经有了狗的图式（四条腿、有毛、会叫）。现在你带他去动物园，他看到狼，他会说：这是一只狗。
他为什么这么说？因为他把狼这个新动物，同化进了他已有的狗的图式里。狼符合狗的图式（四条腿、有毛、会叫），所以他认为狼就是狗。
同化不改变已有的图式，只是把新东西塞进去。
这个过程学生会做得很自然，因为他倾向于用自己已经懂的东西去理解新东西。
顺应（Accommodation）
顺应就是修改你已经有的图式，甚至建立新的图式。
还是刚才的例子。你告诉学生：这不是狗，这是狼。狼和狗不一样，狼的嘴巴更尖，耳朵是竖起来的，而且狼不会摇尾巴。
学生听了之后，发现这个新信息和他已有的狗的图式冲突了。狼虽然四条腿、有毛，但是其他特征不一样。
这时候他有两个选择：要么拒绝接受（狼不是狗，那狼是什么？我不知道），要么修改图式（狗的图式要加上会摇尾巴，狼是另一种动物，要建一个新的狼的图式）。
后者就是顺应。
顺应比同化要痛苦一些，因为你要改变自己已有的认知。但是只有顺应，才能真正学到新东西。
平衡（Equilibrium）
平衡就是同化和顺应之间的动态平衡。
皮亚杰认为，学习的过程是一个不断平衡、失衡、再平衡的过程。
什么意思呢？
当学生遇到新信息，如果新信息符合他已有的图式，他就会同化它，这时候他是平衡的。
如果新信息跟他已有的图式冲突，他就会失衡。这时候他会感到不舒服，会想办法解决这个冲突。
解决的方式要么是拒绝新信息（回到平衡但错误的状态），要么是顺应（修改图式，达到新的、更高水平的平衡）。
好的教学，就是要制造这种失衡，然后帮助学生通过顺应达到新的平衡。
听起来有点抽象，我给你举个例子。
人话版：学生不是空杯子
说了这么多理论，我来给你翻译成人话。
皮亚杰的核心观点就一句话：学生不是空杯子，他们脑袋里已经有东西了。
你往空杯子里倒水，水就进去了。但是你往学生的脑袋里灌知识，他不是被动接收的。他会用自己已经懂的东西去理解新东西。如果新东西和他已有的理解能对上，他就接受。如果对不上，他要么拒绝，要么修改自己的理解。
这个过程，不是你讲他听就完了。而是他主动在脑袋里折腾。
所以，好的教学不是灌，而是帮学生把新知识和旧知识连起来。
图式、同化、顺应、平衡，用人话解释就是：
- 图式：学生脑袋里已有的理解框架。比如说到鸟，他脑袋里有个模板。
- 同化：新东西符合已有的模板，直接塞进去。比如看到麻雀，符合鸟的模板，就认为是鸟。
- 顺应：新东西不符合已有的模板，要修改模板。比如发现鸵鸟是鸟但是不会飞，就要修改鸟的模板（鸟不一定会飞）。
- 平衡：学生脑袋里的理解能解释看到的现象，他就平衡了。如果解释不了，他就失衡了，要调整理解才能重新平衡。
这个过程在科学课上特别重要。
因为科学概念经常和学生的日常经验冲突。
比如学生日常生活中看到重物沉、轻物浮。现在你告诉他，钢铁造的大船能浮在水面上。这就和他已有的理解冲突了。
如果你不帮他解决这个冲突，他考试的时候可能背得出钢铁船能浮，但是脑袋里还是觉得重物应该沉。
这就是很多学生学科学的状态：嘴上说的是科学概念，脑袋里想的是日常经验。两个是脱节的。
皮亚杰告诉我们，你必须帮学生把日常经验和新概念连接起来，让他真正理解，而不是机械记忆。
皮亚杰的认知发展阶段
除了图式、同化、顺应、平衡，皮亚杰还有一个很重要的理论，就是认知发展阶段。
他把儿童的认知发展分成四个阶段：
感知运动阶段（0-2岁）
这个阶段的孩子通过感官和动作来认识世界。
你给婴儿一个玩具，他会放进嘴里尝一尝，用手捏一捏，扔到地上听听声音。
这就是他认识世界的方式。
这个阶段的孩子还没有符号思维，他看不到的东西就等于不存在。
前运算阶段（2-7岁）
这个阶段的孩子开始有符号思维了。他会玩过家家，用一根香蕉当电话。他知道香蕉不是真的电话，但是可以假装。
但是这个阶段的孩子思维是自我中心的，他觉得别人看到的世界和他看到的一样。
而且他的思维不可逆。你给他看两杯水，一杯倒进一个矮胖的杯子里，一杯倒进一个高瘦的杯子里。他会觉得高瘦杯子里的水更多，因为他只看水面高度，不懂水量是不变的。
小学低年级（1-2年级）的孩子，基本处于这个阶段。
具体运算阶段（7-11岁）
这个阶段的孩子开始有逻辑思维了，但是需要具体事物支持。
你给他看两杯水，他现在懂了，水量是不变的，只是形状变了。但是你得真的倒水给他看，他才能理解。你光用语言描述，他可能听不懂。
小学中年级（3-5年级）的孩子，基本处于这个阶段。
这也是为什么小学科学课要重视动手实验。因为这个阶段的孩子，需要具体经验才能理解抽象概念。
形式运算阶段（11岁以上）
这个阶段的孩子可以有抽象思维了，可以推理，可以做假设。
你不用真的倒水，你用语言描述，他就能理解水量不变。你甚至可以问他：如果X成立，那么Y会怎么样？他可以进行假设推理。
初中以上的学生，才达到这个阶段。
这个理论对小学科学老师有什么用？
太有用了。
你知道你的学生处于什么认知阶段，就知道哪些概念他能懂，哪些他懂不了。
比如三年级学生还处于前运算阶段到具体运算阶段的过渡期，他的思维还很具体，你要讲抽象概念，必须用实验、用图示、用具体例子。
如果你对着三年级学生讲：溶解是溶质分子分散到溶剂中，形成均一、稳定的混合物。他肯定听不懂，因为这太抽象了。
但是你让他自己把白糖放进水里，搅拌，观察白糖去哪了，他能懂。
这就是具体运算阶段的特点：需要具体经验。
不懂建构主义，你会犯这些错
如果你不懂皮亚杰的建构主义，你的课堂会变成什么样子？
第一种后果：忽略学生的前概念，直接讲正确知识。
这是新手教师最容易犯的错误。你以为学生脑袋是空的，你讲什么他就接受什么。
但其实，学生在来你的课堂之前，脑袋里已经有东西了。有的东西是对的，有的东西是错的。
如果你不先搞清楚他们脑袋里已经有什么，直接讲正确知识，他们要么听不懂，要么听懂了但是没法跟已有的理解融合，结果就是考完试就忘。
我讲《地球与宇宙》这一单元的时候，就犯过这个错。
我要讲地球是圆的。我用了很多证据：船开走的时候先消失船身、再消失桅杆；月食的时候地球的影子是圆的；从太空拍的照片等等。
我觉得我讲得很清楚了。
结果单元测试，有个题目是：为什么我们站在地球上感觉不到地球在动？
有个学生写：因为地球是平的，不会动。
我看了试卷差点气炸。我明明讲了地球是圆的，他还写地球是平的？
后来我反思，问题出在哪。
这些学生从小说的话就是天圆地方，他们日常生活中看到的地就是平的，看到的的天就是圆的。我讲了40分钟地球是圆的，但是他们脑袋里已有的理解是地球是平的。这两个是冲突的。
我只讲了正确知识，没有帮他们解决这个冲突。所以他们考试的时候，背得出地球是圆的，但是真的让他们用自己的理解去解释现象，他们还是回到地球是平的这个概念。
后来我换了个教法。我先不讲课，我先问他们：你觉得地球是什么形状的？
学生说啥的都有。有的说圆的，有的说平的，有的说不规则的。
然后我让他们分组讨论：如果地球是平的，能解释哪些现象？如果地球是圆的，能解释哪些现象？
学生讨论得很热烈。有人说，如果地球是平的，为什么远处的船先看到桅杆，再看到船身？这个平地球解释不了。
有人说，如果地球是平的，为什么站得高看得远？平的地上应该哪里都看得一样远啊。
通过这些讨论，学生自己发现了平地球解释不了的现象，然后他们就失衡了。这时候我再引入地球是圆的这个概念，他们就特别容易接受。
因为他们自己已经发现旧的理解有问题，现在有了新的、更好的解释，他们自然会调整自己的理解。
这就是顺应。
第二种后果：不给学生动手的机会，全靠听讲。
建构主义认为，知识是学生自己建构的，不是你讲给他听的。
如果你全靠讲授，学生就是被动接收。他可能记住了，但是不是真正理解。
比如讲《电路》这一课。你对着PPT讲：电路是由电源、导线、用电器、开关组成的闭合回路。
学生听的时候好像懂了。但是让他自己动手连接一个电路，让灯泡亮起来，他可能就不会了。
因为他脑袋里只有电路的定义，但是没有电路的经验。他没有自己建构过电路的概念。
我刚当老师的时候，就是这样。我讲电路讲了20分钟，用PPT展示电路的组成，还画了电路图。
然后我发材料让学生自己连接电路。结果一半的学生连不起来。
我那时候特别挫败，心想我明明讲得很清楚了啊。
现在我讲电路，只讲5分钟，告诉学生电池、导线、灯泡是什么。然后我就让他们自己动手试。
你想让灯泡亮起来吗？那你就试试怎么连。
学生一开始肯定连不起来。但是他们会在试的过程中观察、思考、调整。有的学生发现，导线要同时碰到电池的两极才行。有的学生发现，灯泡要拧紧，不能松。
这个过程，就是他们自己建构电路概念的过程。
等他们自己连亮了几个电路之后，我再来讲电路的定义，他们就特别容易理解。因为他们已经有了具体经验，我只不过给这些经验一个学术名字。
第三种后果：用同一种方法教所有内容，不考虑学生的认知发展阶段。
皮亚杰告诉我们，不同年龄段的孩子，认知发展水平不一样。
如果你不考虑这个，用教初中的方法教小学，或者用教高年级的方法教低年级，效果肯定不好。
比如三年级学生还处于具体运算阶段，你需要用具体经验、用实验、用图示。
如果你对着三年级学生讲抽象概念，比如溶解的微观解释（分子运动），他们根本听不懂。
但是如果你对着五年级学生也只用具体经验，不引入抽象概念，又会限制他们的发展。因为五年级学生已经开始向形式运算阶段过渡了，他们有能力进行抽象思维。
所以，好的教学要因材施教，要根据学生的认知发展阶段来设计。
怎么用建构主义（小学科学课堂实战）
说了这么多理论，你肯定想问，建构主义在我的科学课堂上，到底怎么用？
我给你几个具体的方法，都是我自己用过，确实有效的。
方法一：先调查前概念，再开始教学
每节课开始前，你要先搞清楚学生脑袋里已经有什么。
方法很简单，就是提问。
比如讲《溶解》之前，我问：
- 你把白糖放进水里，搅拌之后，白糖去哪了？
- 所有的东西都能溶解在水里吗？
- 热水和冷水，哪个溶解更快？
让学生把答案写出来。不用写名字，匿名就行。
收上来之后，你快速看一遍，就能发现学生有哪些错误概念。
有的人觉得溶解是白糖消失了，有的人觉得溶解是白糖变成水了，有的人觉得只有固体才能溶解。
知道了这些，你上课的时候就能有针对性地设计活动，帮助学生纠正错误概念。
我用这个方法讲《电路》之前，发现很多学生以为电流是从电池的正极流到负极，然后就消失了。其实电流是在一个闭合回路里流动的。
知道这个错误概念之后，我在课上特别强调了回路的概念，还让学生用箭头在电路图上画出电流的方向，一看就知道他们懂没懂。
方法二：制造认知冲突，让学生失衡
如果你发现学生有错误概念，不要直接告诉他错了，那样没用。
你要制造认知冲突，让他自己发现旧的理解解释不了新现象，这样他就会失衡，就会主动调整自己的理解。
比如讲《沉与浮》这一课。
学生都有一个前概念：重的物体沉，轻的物体浮。
你怎么帮他纠正？
我先让学生预测：一块橡皮泥，放进水里，会沉还是浮？
学生都说：沉，因为橡皮泥很重。
然后我让他们把橡皮泥捏成小船的形状，再放进水里。
哇，浮起来了！
学生就懵了。同样的橡皮泥，刚才沉了，现在浮了。这是怎么回事？
这时候他们的旧理解（重的沉、轻的浮）就没法解释这个现象了。他们失衡了。
这时候我再引入浮力的概念：物体在水中的沉浮，不光跟重量有关，还跟形状有关。橡皮泥捏成小船之后，能排开更多的水，浮力就大了。
学生就特别容易理解，因为他们自己已经体验了冲突，现在有了新的解释，他们自然会调整自己的理解。
方法三：让学生自己建构知识，不要直接给答案
建构主义告诉我，学生必须自己把新知识和旧知识连接起来，才能真正理解。
所以现在我在课堂上，尽量不直接给答案，而是设计活动，让学生自己发现。
比如讲《土壤》这一课，土壤里有腐殖质，这个知识点很抽象。
我以前的讲法是，直接告诉学生：腐殖质是动植物残体腐烂后变成的物质，它能给植物提供养分。
现在我换了个方法。我带学生到学校花园里，挖两铲子土回来。一铲子是表层土，黑黑的，捏起来很松软。另一铲子是深层土，黄黄的，比较硬。
让学生观察：这两铲土有什么不一样？
学生很快就能发现，表层的土更黑，更有营养。
然后我问：为什么表层的土会更黑？
有学生说：因为上面有落叶。有学生说：因为上面有死掉的虫子。
然后我再说：对，这些落叶和死掉的虫子，腐烂之后就变成了腐殖质。
这时候学生就特别容易理解，因为他们亲眼见到了表层土和深层土的区别，他们自己已经接近了答案，我只不过把最后的拼图补上。
方法四：用图示、用模型，帮助学生理解抽象概念
小学生的思维是具体的，他们很难理解抽象概念。
如果你用语言讲，他们可能听不懂。但是如果你用图示、用模型，他们就能懂。
比如讲《水的三态变化》。
你对着学生讲：水在0度以下会变成冰，在100度以上会变成水蒸气。
学生可能背得出，但是不理解。
我现在用图示。画一个水的分子模型，固态的时候分子排得紧密，液态的时候分子可以流动，气态的时候分子分散开来。
学生看了图示，就能理解，为什么水会变成冰（分子排紧密了），为什么会变成水蒸气（分子分散开来了）。
或者用模型。让学生用弹珠模拟水的三态：固态的时候弹珠排成整齐的方阵，液态的时候弹珠可以流动，气态的时候弹珠分散在盒子里。
学生自己动手摆了之后，对三态变化的理解就深了。
方法五：让学生解释现象，而不仅仅是记住概念
建构主义的另一个要点是，学生要能用自己的话解释现象，而不仅仅是记住概念。
比如讲完《磁力》，不要只让学生背：磁铁能吸铁。
你要让他解释现象：为什么这块磁铁能吸起回形针，但是不能吸起铜钥匙？
如果他能解释：因为回形针是铁做的，铜钥匙是铜做的，磁铁只能吸铁，不能吸铜。那他就真的理解了。
如果他只会背概念，但是解释不了现象，那就是假理解。
我现在的课堂，经常会让学生做解释。讲完一个概念，我就问：用你自己的话，解释一下为什么会出现这个现象？
有的学生解释得结结巴巴，但是只要他能说出关键点，我就知道他真的懂了。
工具模板：前概念激活提问清单
我给你设计了一个前概念激活提问清单，每节课前用，能帮你快速了解学生的前概念。
前概念激活提问清单
科目：_________
课题：________________
核心概念：本节课要讲的核心理念是什么？
常见前概念（根据你的经验，学生可能有哪些错误理解）：
激活提问（设计3-5个问题，用来调查学生的前概念）：
预期冲突（学生的前概念和科学概念之间的冲突点）：
- 学生的理解：_________________________________________________
- 科学的概念：_________________________________________________
- 冲突点：_________________________________________________
制造冲突的活动设计（用什么活动让学生体验冲突）：
这个清单10分钟就能填完，但是它能帮你：
- 明确本节课的核心概念
- 预测学生的错误理解
- 设计有针对性的提问和活动
- 制造认知冲突，让学生主动调整理解
我用这个清单备课后，课堂效果明显好了很多。因为我知道学生哪里会懂，哪里会不懂，我就能提前准备相应的活动。
王小可的种子发芽实验（案例分析）
让我回到开头那个例子，用建构主义的视角再分析一遍。
王小可做种子发芽实验的时候，把种子放在干棉花里，说：我不放水，看看它能不能发芽。
我说：你不觉得发芽需要水吗？
他说：我觉得不需要，我妈说种子自己有水分。
这是我真实课堂上发生的事。
那时候我的反应是：你这想法不对，发芽需要水，这是科学事实。
然后我就直接告诉他正确答案了。
现在我用建构主义的视角看这件事，我发现我犯了两个错误。
错误一：我没有调查王小可的前概念。
王小可脑袋里已经有了自己的理解：种子自己有水分，所以发芽不需要额外加水。
这个理解不是凭空来的，是他妈妈告诉他的。他妈妈可能说的是种子本身含有水分，但是王小可理解成了种子发芽不需要外部水源。
如果我能先调查他的前概念，我就能针对性地设计活动，帮他调整理解。
错误二：我直接否定了他的想法，而没有利用这个冲突。
当王小可说不需要水的时候，我应该高兴才对。因为他提出了跟科学概念不同的想法，这就是认知冲突啊！
我应该让他做实验，一组种子放水，一组不放水。等结果出来了，他发现不放水的种子没发芽，他就会失衡。这时候我再跟他讨论，他就能主动调整自己的理解了。
但是我直接否定了他，他就失去了主动建构知识的机会。
后来我换了个方法。
我现在讲种子发芽之前，先让学生预测：种子发芽需要什么？
学生说啥的都有。有的说需要水，有的说需要阳光，有的说需要土壤，有的说什么都不需要。
我把这些预测都写在黑板上。
然后我让他们设计实验，验证自己的预测。
王小可这次预测：种子发芽不需要水。
我说：好，那你怎么验证你的预测？
他说：我放两盆种子，一盆浇水，一盆不浇水，看看哪个发芽。
我说：好，那你做吧。
过了几天，王小可跑来跟我说：老师，我错了，不浇水的种子没发芽。
我说：那你现在觉得种子发芽需要什么？
他说：需要水。
你看，他现在说的需要水，不是我告诉他的，是他自己通过实验发现的。这个知识，他是真的懂了，不是背出来的。
这就是建构主义的威力。
本章小结
这一章我们讲了皮亚杰的建构主义理论，核心观点是：学生不是空杯子，他们脑袋里已经有东西了。
几个关键概念：
- 图式：学生脑袋里的知识结构
- 同化：把新信息塞进已有的图式里
- 顺应：修改已有的图式，甚至建立新的图式
- 平衡：同化和顺应之间的动态平衡
皮亚杰还提出了认知发展阶段：感知运动阶段、前运算阶段、具体运算阶段、形式运算阶段。小学阶段的孩子主要处于具体运算阶段，需要具体经验才能理解抽象概念。
不懂建构主义，你会犯这些错：
- 忽略学生的前概念，直接讲正确知识
- 不给学生动手的机会，全靠听讲
- 用同一种方法教所有内容，不考虑学生的认知发展阶段
我给了你五个在小学科学课堂上就能用的方法：
- 先调查前概念，再开始教学
- 制造认知冲突，让学生失衡
- 让学生自己建构知识，不要直接给答案
- 用图示、用模型，帮助学生理解抽象概念
- 让学生解释现象，而不仅仅是记住概念
下一章，我们会讲维果茨基的最近发展区理论，看看什么时候该帮学生，什么时候该放手。