基于前科學概念的初中生物教學策略

蘇妙，廣東省廣州市花都區(qū)秀全外國語學校生物高級教師，花都區(qū)生物學科帶頭人，花都區(qū)教育科研中心組成員和特約教研員。曾被評為廣州市花都區(qū)第三屆骨干教師，獲花都區(qū)命題比賽二等獎，花都區(qū)第二屆中學教師解題競賽一等獎，花都區(qū)初中理化生學生實驗操作技能大賽優(yōu)秀指導教師一等獎，“中國夢 園丁美”花都區(qū)中小學青年教師教學基本功和技能比賽二等獎，被選為廣州市基礎教育系統(tǒng)新一輪“百千萬人才培養(yǎng)工程”第二批“初中名教師”培養(yǎng)對象。

[摘 要]從科學教育角度來看，前科學概念是學生掌握科學知識的先導，科學概念總是建立在前科學概念的基礎上。通過研究初中學生的生物前科學概念的形成及其發(fā)展水平，提出教師可采取的有針對性的教學策略，使概念教學符合學生的認知水平，最終實現(xiàn)高效的生物教學，更好地促進學生發(fā)展。

[關鍵詞]前科學概念；初中生物；教學研究

初中生對生物學知識已有一定的認識和看法。奧蘇泊爾認為，要對學生已學知識加以了解，并據(jù)此進行教學[1]。因此，教師全面而迅速地了解學生的前科學概念，對開展初中生物概念教學很有必要。

一、對前科學概念的界定

國內(nèi)學者劉高峰和劉恩山指出，前科學概念與其他類似術語在表達上的差異，主要集中在“迷思概念”“相異概念”“錯誤概念”等的內(nèi)涵及關系確定上[2]。對前科學概念的論述也有很多爭論，有學者偏愛“相異概念”，認為學習者可以擁有一些與科學概念不盡一致的觀念和規(guī)則；美國學者則用“錯誤概念”來描述學生獲得的與科學概念相悖的觀念；也有學者主張用“前科學概念”，認為它最終會將學習者引導到正確的科學概念上來[3]。在此更傾向于第三種看法，認為前科學概念有些是正確的，有些是錯誤的，有些是部分正確或部分錯誤的，通過一定的教學策略可以診斷、引導和矯正，從而建構科學概念（見圖1）。

學生通過經(jīng)驗的積累和自身實踐，對自然界中各種生物現(xiàn)象會有一定的感性認識，并形成一些觀念及規(guī)則，但往往缺乏概括性和科學性[4]。前科學概念一旦形成，通常會具有自發(fā)性、廣泛性、頑固性、隱蔽性、差異性和反復性等特征，僅靠教師一二節(jié)課的教學較難使學生這種已經(jīng)穩(wěn)固的觀念發(fā)生轉(zhuǎn)變。但研究同時表明，如果學生擁有正確的前科學概念，將會對學習產(chǎn)生明顯的促進作用；而如果擁有片面甚至錯誤的前科學概念，將會對科學概念的形成造成阻礙[5]。

二、對生物學前科學概念的調(diào)查

筆者運用二段式選擇題的方式，設計了針對人教版七下《生物學》的前科學概念問卷，對全年級學生進行了問卷調(diào)查。內(nèi)容涵蓋了2011版《義務教育生物學課程標準》中的一級主題“生物圈中的人”教材中的一至七章。共發(fā)放問卷280份，回收280份，有效問卷264份，占問卷總數(shù)的94.3%。

調(diào)查結(jié)果顯示，學生對問卷中所列舉的《生物學》教材相關的前科學概念，涉及范圍十分廣泛，內(nèi)容非常豐富。對生活中經(jīng)常接觸到的事物能夠形成較正確的前科學概念，如青春期、貧血、合理營養(yǎng)、ABO血型等；對于接觸較少又比較抽象難懂的事物，容易形成不正確或不完全正確的前科學概念，如視覺中樞在大腦、胚胎靠胎盤獲得營養(yǎng)、神經(jīng)調(diào)節(jié)以及激素對人體的作用等相關概念的偏差比較明顯。

三、初中學生的生物前科學概念的形成分析

1.生活經(jīng)驗的影響

如不少學生認為，細菌、病毒都是有害的，而忽略了人們平常喝的酸奶也是利用細菌發(fā)酵而成的，細菌也有可以利用的一面；學生對銀杏、松果等裸子植物沒有果皮難以理解，對蘋果、木瓜等可食用的俗稱“果肉”的部分其實是“果皮”也難以理解。以上皆是因為很多生活經(jīng)驗已深入人心。學生進入初中后，視野更加開闊，所涉獵的知識日益廣泛，但原有的認知結(jié)構可能會限制新知識的擴容。此時教師應及時幫助學生調(diào)整知識結(jié)構，搭建新的認知框架。

2.生活慣用語的影響

人們常說“十月懷胎”，但其實正常胎兒在母親體內(nèi)發(fā)育的時間只有38周（約266天），是不足十個月的；人們常說的“一朵菊花”，其實是一個頭狀花序，并不是一朵花；而一粒玉米和一?？献佣际且活w果實，而不是一粒種子；人體的“呼吸”不是指吸入氧氣呼出二氧化碳，而且呼出的氣體中氧氣含量仍然比二氧化碳含量多。這些生活習慣用語都會影響學生對生物科學概念的學習和理解。

3.社會媒體的錯誤引導

在信息技術高速發(fā)展的時代，各種媒體給學生帶來海量信息的沖擊，但學生的甄別能力有限，很多信息會引導學生形成錯誤的前科學概念。如白色污染，不僅指塑料袋或快餐盒造成的環(huán)境污染，還包括不易回收、難以降解和視覺污染等特質(zhì)，因此大多數(shù)學生掌握的都是不完全正確的前科學概念。又如，一些保健品打著基因治療、基因美容等宣傳口號，增加了學生對基因概念的困惑和理解難度。

4.學科知識的負遷移

在學習“綠葉在光下制造有機物”后，學生知道了果實和種子中的有機物是通過光合作用制造的，因此很容易會認為農(nóng)作物在結(jié)果期間吸收的大量水分是用于光合作用形成果實，而忽略了植物通過蒸騰作用散失絕大部分水分的生理意義。

5.初中生物學科的特點

初中的生物學既有感性認識，也有理性思維。從參天大樹，到肉眼看不見的細菌、真菌、病毒，生物的結(jié)構層次錯綜復雜，又高度統(tǒng)一，這種學科特點極易使學生產(chǎn)生錯誤的前科學概念。加上教學條件、師資水平、實驗設備等因素的影響，各種前科學概念甚至錯誤概念的產(chǎn)生是不可避免的。因此，加強對學生的前科學概念，包括錯誤概念的研究，將成為生物教學的一項重要任務。

四、基于初中生物前科學概念的教學策略

1.創(chuàng)設情境，形成認知沖突

認知沖突是指不同認知主體對某一問題存在不同看法，認知主體已有認知結(jié)構與新知識或新情境之間不能包容的現(xiàn)象。認知沖突的產(chǎn)生意味著前科學概念矯正的開始。例如，在觀察洋蔥表皮細胞的實驗中，教師出示一個情境，要將某一方位的細胞移至視野中央，該往哪個方向移動呢？超過80%的學生第一次都是移錯的，按照自己猜想的方向移動玻片，發(fā)現(xiàn)原來的細胞不見了！這與之前他們的判斷大相徑庭。接著教師讓學生重新回顧之前“觀察字母P，而在視野中看見d”的情境，學生這才意識到顯微鏡在觀察者眼中成倒像的原理，再次回到顯微鏡下操作時，就能夠正確移動玻片了。最后，教師讓學生總結(jié)顯微鏡的成像規(guī)律，形成“順時針旋轉(zhuǎn)180度”的科學概念。

2.小組討論，引出真實想法

初中生物學教材中關于“光合作用”的內(nèi)容較易產(chǎn)生前科學概念。在課前，教師讓學生小組合作討論，在紙上記錄自己有關植物光合作用的前科學知識，如光合作用是不是白天才能進行？理由是什么？光合作用需要哪些條件？在什么部位進行？生成什么產(chǎn)物？過程如何？如果用黑色塑料袋套住植物，能不能進行光合作用？用透明的塑料袋呢？……這些問題都是為了引出學生的真實想法，也就是暴露其前科學概念，這對后續(xù)教學策略的選擇有非常重要的作用。有趣的是，部分學生的前科學概念在小組討論階段就產(chǎn)生了碰撞并開始得到矯正，這說明小組合作學習的過程很有價值，應引起教師的重視。

3.開展實驗，構建科學概念

對于學生無法觸摸又與自身密切相關的內(nèi)容，如視覺的形成過程，單靠小組討論是解決不了的。學生雖然對眼睛的外形相當熟悉，但對視覺的形成過程卻是一知半解。為了讓學生更好地接受有關科學概念，教師采用了凸透鏡模擬眼球折光系統(tǒng)的實驗。當學生質(zhì)疑為什么擋板上觀察到的是倒像而實際我們眼睛觀察到的是正像時，教師及時引出大腦的功能，即可以將倒像調(diào)節(jié)為正立的像，進一步確立“視覺的形成一方面依靠眼球的感光和折光效果，同時也離不開神經(jīng)、大腦和肌肉協(xié)調(diào)作用”的科學概念。

4.交流評價，應用解決問題

根據(jù)艾賓浩斯遺忘曲線，學生學過的科學概念，如果得不到及時鞏固，將很快被遺忘或消退。埃德加·戴爾提出的“學習金字塔”理論也指出，學生在不同指導方法下學習24小時后，對內(nèi)容記憶保持率最高的是“教授給他人或?qū)λ鶎W知識立即加以運用”，保持率可高達90%，而其他方法從高到低的排序依次為實踐（75%）、討論（50%）、示范（30%）、視聽結(jié)合（20%）、閱讀（10%），最低的是聽講（5%），這對教師的教學有極大的啟發(fā)。一般來說，初中生物的概念教學可以通過學生之間互相交流評價來加深記憶，或通過應用知識解決實際問題來進行鞏固，在完成單元任務后進行復習和檢測，以達到轉(zhuǎn)變前科學概念、構建科學概念的目的。

總之，開展初中生物前科學概念的研究，是生物新課程改革的需要，是提高生物概念教學效能與品質(zhì)的需要。如何發(fā)現(xiàn)、揭示和準確把握學生頭腦中已有的前科學概念，采取合適的教學策略幫助學生轉(zhuǎn)變成科學概念，是值得教師們深入探討的重要課題。

參考文獻

[1]奧蘇泊爾著.佘星南，宋鈞譯.教育心理學：認識觀[M].北京：人民教育出版社，1994.

[2][3]李高峰.初中生物學前科學概念研究[M].北京：北京師范大學出版社，2011.

[4]李高峰，劉恩山.前科學概念的研究進展[J].內(nèi)蒙古師范大學學報，2007，7（4）：62-63.

[5]詹黎.利用概念圖促進概念轉(zhuǎn)變的教學模式研究[D].浙江師范大學碩士學位論文，2006.

（責任編輯 郭向和）