概念变异性学习

概念变异性学习是指在学习过程中，系统地接触和比较某个核心概念在不同情境、形式或属性上的多种变化形态，以深化对该概念本质的理解，并增强其灵活应用与迁移能力的一种学习原则。

1. 核心基础：概念的单一范例与局限性

   • 传统学习常常通过一个或几个标准范例来引入一个概念。例如，学习“三角形”概念时，初学者可能主要接触等边三角形或直角三角形的标准图形。这种方式的优点是直观、易入门。
   • 但其局限性在于，学习者容易将概念与特定的、有限的样例特征（如“底边水平放置”）过度绑定，形成僵化的心理表征。当概念以非典型形式出现（如钝角三角形、倒置的三角形）或在非几何情境中应用“三角形”原理时，学习者可能无法识别或灵活运用。

2. 核心方法：引入系统性变异

   • 概念变异性学习旨在克服上述局限。其核心操作是刻意地、结构化地变化概念的非本质属性，同时保持其本质属性不变。
   • 以学习“面积”概念为例：
     • 变化形状：计算正方形、长方形、三角形、圆形等不同形状的面积（形式变化）。
     • 变化情境：计算书本封面、房间地板、国家领土的面积（情境变化）。
     • 变化度量单位：用平方厘米、平方米、平方公里表示同一面积（数值/单位变化）。
     • 变化问题类型：已知面积和一边长求另一边长、比较两个图形的面积大小、解决现实中的铺砖问题（问题类型变化）。
   • 通过这种系统性变异，学习者被迫剥离表面的、偶然的特征，去聚焦和抽象出“面积是二维图形所占平面的大小”这一本质属性，以及“面积 = 长 × 宽”等核心关系的适用条件。

3. 认知机制：对比、区分与图式化

   • 对比：当多个变异样例同时或相继呈现时，学习者会自发地进行比较。差异之处（如形状、情境）凸显了非本质属性，而共同之处（如都需要测量二维范围）则强化了本质属性。
   • 区分：通过对比，学习者学会区分哪些特征是概念定义的必需部分（本质属性），哪些是随具体实例变化的偶然特征（非本质属性）。这有助于形成更精确的概念边界。
   • 图式化：在经历了足够多、足够广的变异后，学习者会构建一个关于该概念的、包含核心关系和多种可能外延的“心理图式”。这个图式是灵活且富有弹性的，能指导其在陌生情境中识别和应用该概念。

4. 设计与应用原则

   • 变异维度选择：设计变体时，应有目的地选择能挑战常见误解或揭示概念不同侧面的维度进行变化。例如，学习“力”的概念时，需变化力的类型（推力、拉力、摩擦力）、方向、作用点及大小。
   • 对比性呈现：将具有关键差异的变体进行并置或连续呈现，比孤立地呈现多个例子效果更佳。例如，先计算一系列底和高相同但形状不同的三角形面积，再计算底和高变化但形状相同的三角形面积。
   • 与不变性结合：在引入变异的同时，必须清晰地锚定“什么是不变的”。教师或学习材料需要引导学习者关注在所有这些变化中保持恒定的核心关系或原则。
   • 循序渐进：变异应从简单、典型开始，逐步扩展到复杂、非典型甚至看似反例的情况，以构建完整且层次分明的概念理解。

5. 高级形态：变异网络与迁移

   • 当多个相关概念都通过变异性学习掌握后，可以进一步构建“变异网络”。例如，将“分数”、“小数”、“百分比”视为“部分-整体关系”概念的不同表征变体进行对比学习，能深刻理解它们之间的等价关系和适用场景。
   • 这种学习方式直接促进了远迁移。因为学习者已经习惯于在多样化的情境中辨识概念的核心，所以当遇到一个全新领域的问题，只要其深层结构相同，他们就更有可能调用已形成的弹性图式予以解决。本质上，概念变异性学习是在主动为知识的未来应用铺设多样化的“提取线索”和理解路径。