El canvi conceptual és el procés mitjançant el qual els conceptes i les relacions conceptuals canvien al llarg de la vida d'una persona o en el transcurs de la història. La recerca en tres camps diferents -la psicologia del desenvolupament cognitiu, la didàctica de les ciències i la història i filosofia de la ciència- ha tractat d'entendre aquest procés. De fet, la convergència d'aquests tres camps, en el seu esforç per indagar com canvien el contingut i l'organització dels conceptes, ha donat lloc a l'aparició d'un àmbit interdisciplinari independent conegut com a investigació del "canvi conceptual”.
Orígens Pel que fa a la psicologia del desenvolupament cognitiu, l'interès pel canvi conceptual va derivar dels estudis de Jean Piaget sobre el desenvolupament infantil. PiagetCarey, S. (1985). Are children fundamentally different kinds of thinkers and learners than adults? In S. F. Chipman, J. W. Segal, and R. Glaser (Eds.), Thinking and learning skills, vol. 2. Hillsdale, NJ: Erlbaum.Carey, S. (1985). Conceptual change in childhood. Cambridge, MA: MIT Press. afirma que el desenvolupament del pensament infantil passa per quatre grans etapes i que el desenvolupament conceptual reflecteix aquest desenvolupament general. No obstant això, s'ha anat fent cada cop més evident que el desenvolupament conceptual infantil es descriu millor en termes de trajectòries específiques de desenvolupament per a cada domini cognoscitiu (per exemple, coneixement sobre el nombre, sobre el moviment i interacció d'objectes inanimats, sobre entitats capaces de moviment intencional...). El terme "canvi conceptual" s'utilitza cada vegada més per a referir-se a la investigació d'aquestes diferents trajectòries de desenvolupament. Aquest treball investigador ha portat al descobriment d'una varietat de canvis que es produeixen en el contingut i l'organització dels conceptes.
Paral·lelament, els investigadors en el camp de la didàctica de les ciències observaven que un dels principals obstacles per a la comprensió de conceptes científics com, per exemple, 'força' o 'energia' per part dels estudiants rau en els seus conceptes intuïtius previs sobre el món natural.Driver, R. & Easley, J. (1978). Pupils and paradigms: a review of literature related to concept development in adolescent science students. Studies in Science Education, 5, 61-84.Novick, S. & Nussbaum, J (1981) Pupils' understanding of the particulate nature of matter: a cross age study. Science Education, 65, 187-196. Es va anar fer evident que els estudiants assimilen les idees científiques que se'ls presenten a l'aula amb els seus conceptes previs, donant lloc al que es coneix com a "males interpretacions". Els investigadors en ciències de l'educació es van dedicar a la tasca d'identificar aquests conceptes previs i a buscar estratègies d'instrucció que ajudessin els estudiants a passar dels seus conceptes intuïtius a les alternatives presentades pels seus professors.
Aquests canvis en la psicologia del desenvolupament cognitiu i en l'estudi de l'educació en ciències es van produir en un context d'influents canvis en els camps de la història i la filosofia de la ciència. L'any 1962, Thomas Kuhn va publicar L'estructura de les revolucions científiques,Kuhn, T. S. (1962). The structure of scientific revolutions. Chicago, IL: University of Chicago Press. en què va presentar un nou enfocament sobre el canvi històric dels conceptes i teories científiques. Kuhn argumenta que els canvis en la comprensió científica del món natural no s'han de considerar com un progrés gradual, incremental vers una comprensió cada vegada millor. Va assenyalar que, de vegades, és molt difícil de caracteritzar en quin sentit un concepte més recent millora el seu predecessor. La raó de la dificultat és que els conceptes successius s'insereixen en un conjunt diferent de relacions conceptuals i de tècniques d'investigació. Per tant, el contingut dels dos conceptes i les seves respectives relacions amb altres conceptes pot ser tan diferent que no és apropiat comparar-los directament entre si. Un concepte important que sorgeix d'aquest raonament és el de "paradigma". Els comentaristes han assenyalat que Kuhn va usar el terme en diferents sentits. Això no obstant, en el camp de la investigació del “canvi conceptual" ha predominat la idea de "paradigma", entès com un conjunt estructurat de conceptes teòrics i mètodes que es dona per descomptat en una comunitat científica en particular. Segons Kuhn, la major part de treball dels científics es porta a terme dins d'un paradigma (el que Kuhn anomena "ciència normal"). Ocasionalment, però, problemes insolubles obliguen els científics a qüestionar els supòsits del paradigma, i en sorgeix un de nou (el que Kuhn anomena "un canvi de paradigma").
El treball de Kuhn, i d'altres filòsofs i historiadors de la ciència, va tenir una gran influència en els estudis del desenvolupament cognitiu i en els estudis sobre l'educació en el camp de les ciències.Posner, G. J., Strike, K. A., Hewson, P. W., Gertzog, W. A. (1982). Accommodation of a scientific conception: Toward a theory of conceptual change. Science Education 66(2), 211-227. Cada vegada més, els conceptes infantils i els dels alumnes es van veure estructuralment inserits dins del seu propi conjunt de relacions conceptuals, i la tasca de desenvolupament o d'aprenentatge es va entendre com una mena de canvi de paradigma.
Noves perspectives teòriques Els plantejaments dels historiadors i filòsofs de la ciència sobre el canvi dels conceptes i teories científiques van servir com a font d'hipòtesis sobre els canvis conceptuals que ocorren durant el desenvolupament del nen i l'aprenentatge dels estudiants. Aquestes hipòtesis inicials van ser la força impulsora tant de la investigació teòrica com empírica i generaren una sèrie de perspectives i debats sobre el canvi conceptual des de principis de la dècada dels 80.
Una d'aquestes perspectives entén el procés de canvi conceptual com un "canvi teòric".Carey, S. (1999). Sources of conceptual change. In E. K. Schlonick, K. Nelson, S. A. Gelman & P. H. Miller (Eds.), Conceptual development: Piaget’s legacy, (pp.293-326). Mahwah, NJ: Erlbaum.McCloskey, M. (1983). Naive theories of motion. In D. Gentner & A. Stevens (Eds.), Mental models (p. 75-98). Hillsdale, NJ: Lawrence Erlbaum.Smith, C. (2007). Bootstrapping processes in the development of students' commonsense matter theories: Using analogical mappings, thought experiments, and learning to measure to promote conceptual restructuring. Cognition and Instruction, 25(4), 337-398.Smith, C., Maclin, D., Grosslight, L., & Davis, H. (1997). Teaching for understanding: A study of students' preinstruction theories of matter and comparison of the effectiveness of two approaches to teaching about matter and density. Cognition and Instruction, 15(3), 317-393.Smith, C., Snir, J., & & Grosslight, L. (1992). Using conceptual models to facilitate conceptual change: The case of weight-density differentiation. Cognition and Instruction, 9(3), 221-283.Wiser, M. (1995). Use of history of science to understand and remedy students' misconceptions about heat and temperature. In D. N. Perkins, J. L. Schwartz, M. M. West & M. S. Wiske (Eds.), Software goes to school (p. 23-38). Nova York: Oxford University Press. Els conceptes del nen o de l'alumne es consideren components d'estructures teòriques intuïtives que requereixen una reestructuració substancial si es vol que s'assemblin a les de l'adult o del científic. Aquesta perspectiva va ser la més directament inspirada en l'obra de Kuhn. De fet, alguns conceptes dels estudiants previs a l'ensenyament van ser vistos com a semblants a alguns conceptes inicials en la història de la ciència.
Una perspectiva estretament relacionada amb l'anterior insisteix en les diferències entre els conceptes ingenus i científics. Aquesta perspectiva del "canvi ontològic"Chi, M. T. H. (2005). Common sense conceptions of emergent processes: Why some misconceptions are robust. The Journal of the Learning Sciences, 14, 161-199.Chi, M. T. H. (1992). Conceptual change within and across ontological categories: Examples from learning and discovery in science. In R. N. Giere (Ed.), Cognitive models of science: Vol. 15. Minnesota studies in the philosophy of science (p. 129-186) Minneapolis, MN: University of Minnesota Press.Chi, M. T. H., & Slotta, J. D. (1993). The ontological coherence of intuitive physics. Cognition and Instruction, 10(2 & 3), 249-260.Slotta, J. D., Chi, M. T., & & Joram, E. (1995). Assessing students' misclassifications of physics concepts: An ontological basis for conceptual change. Cognition and Instruction, 13(3), 373-400. posa en relleu que molts dels conceptes ingenus i dels errors conceptuals resulten o bé de la mala ubicació dins de l'organització jeràrquica d'una categoria ontològica, o bé de la seva ubicació en una categoria ontològica errònia. Per exemple, s'assignen a la categoria de substància en comptes de ser assignats a la categoria ontològica de procés. El canvi conceptual, des d'aquest punt de vista, implica la creixent diferenciació i correcta integració jeràrquica de categories ontològiques intuïtives prèvies i la reassignació del concepte a la categoria correcta.
Un tercer punt de vista es basa en algunes de les idees bàsiques d'aquests dos primers punts de vista, però ofereix una explicació més dinàmica de la formació de les concepcions ingènues. Aquesta "teoria del marc"Vosniadou, S. (2002). On the nature of naïve physics. In M. Limon & L. Mason (Eds.), Reconsidering conceptual change: Issues in theory and practice, (p. 61-76) Dordrecht: Kluwer.Vosniadou, S., & Brewer, W. F. (1992). Mental models of the earth: A study of conceptual change in childhood. Cognitive Psychology, 24, 535-585.Vosniadou, S., Vamvakoussi, X. & Skopeliti, I. (2008). The framework theory approach to the problem of conceptual change. In S. Vosniadou (Ed.), International handbook of research on conceptual change. New York, NY: Routledge.Ioannides, C. & Vosniadou, C. (2002). The changing meanings of force. Cognitive Science Quarterly, 2, 5-61. suggereix que els compromisos ontològics previs influeixen en com s'assimilen les noves idees. El resultat sol ser un model que intenta ser coherent tant amb els compromisos ontològics previs com amb alguns aspectes de les noves idees presentades. Això no obstant, sovint hi ha una distorsió de la nova idea en el procés. El canvi conceptual reeixit, des d'aquest punt de vista, requereix canvis estratègics en els compromisos ontològics interferents.