基于概念轉(zhuǎn)變理論的高中生物教學(xué)實(shí)踐研究

王欣宇 王麗梅

生物學(xué)科概念繁多、分布散亂，學(xué)生在日常生活中會產(chǎn)生許多前概念[1]（misconcept），也稱前科學(xué)概念。這些概念可能會阻礙學(xué)生科學(xué)概念的形成，但是也可以作為教學(xué)資源發(fā)揮重要作用。如使教學(xué)過程更有針對性，加速學(xué)生科學(xué)概念的形成，促進(jìn)科學(xué)概念的正確識記與提取，減輕學(xué)生學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)，并使概念“生命化”等。在此，將以高中生物必修二第七章現(xiàn)代生物進(jìn)化理論中“隔離與物種形成”部分的新授課為例進(jìn)行討論。

一、利用智慧課堂系統(tǒng)實(shí)施前概念調(diào)查

智慧學(xué)習(xí)（Smart Learning）是主動靈活地運(yùn)用適當(dāng)?shù)男畔⒓夹g(shù)，促進(jìn)學(xué)習(xí)者建構(gòu)意義、合作共贏和創(chuàng)新實(shí)踐，不斷改善優(yōu)化和適應(yīng)環(huán)境的學(xué)習(xí)方式[2]。例如，在開始“隔離與物種形成”的新授課之前，為了快速了解學(xué)生的前科學(xué)概念，教師設(shè)計了一些相關(guān)問題，并通過智慧學(xué)習(xí)系統(tǒng)進(jìn)行了調(diào)查。問題舉例如下。

（1）你認(rèn)為下列生物哪些屬于同一個種群（ ? ）

A.雄奶牛和雌奶牛

B.一個牧場里的雞和鴨

C.一條河里的魚

D.流感病毒和HIV病毒

……

（2）你認(rèn)為下列生物屬于同一物種的是（ ? ?）

A.蒙古馬和阿拉伯馬

B. 馬和驢

C. 水稻和小麥

D.老獅子和小獅子

……

（3）你認(rèn)為下列生物哪些是同一品種（ ? ? ）

A.高產(chǎn)奶牛和低產(chǎn)奶牛

B.雄奶牛和雌奶牛

C.黃牛和牦牛

D.高產(chǎn)奶牛和高產(chǎn)奶羊

……

（4）舉出種群、物種、品種各一個例子。

為了便于統(tǒng)計分析，教師在設(shè)計調(diào)查問卷時，要把學(xué)生各種可能答案所對應(yīng)的前科學(xué)概念進(jìn)行歸納，并預(yù)設(shè)解決方案。學(xué)生可在課堂上通過智慧學(xué)習(xí)系統(tǒng)完成并提交調(diào)查，教師則可通過系統(tǒng)迅速得到統(tǒng)計結(jié)果，快速判斷學(xué)生前科學(xué)概念的掌握情況，在此基礎(chǔ)上實(shí)施有針對性的教學(xué)。

二、轉(zhuǎn)變前概念的教學(xué)

1.概念覺察階段

在前科學(xué)概念的調(diào)查中，學(xué)生認(rèn)識到概念的存在并可初步了解自己對概念的認(rèn)識水平。這一過程稱為概念覺察，這是轉(zhuǎn)變概念的前提。教師可采取多種方式引起學(xué)生的概念覺察，如提前錄制微課、搜集相關(guān)短視頻、利用導(dǎo)學(xué)案等。

2.概念沖突階段

教師通過前科學(xué)概念調(diào)查的結(jié)果，針對學(xué)生不同的前概念特點(diǎn)進(jìn)行有針對性的設(shè)計，使學(xué)生產(chǎn)生認(rèn)知沖突，即提供與學(xué)生前科學(xué)概念不相符的事實(shí)、現(xiàn)象或推論，為學(xué)生轉(zhuǎn)變前科學(xué)概念創(chuàng)造條件。

3.概念建構(gòu)階段

（1）概念建構(gòu)的路徑

根據(jù)學(xué)生的概念掌握情況，泰森（Tyson）按已有認(rèn)知結(jié)構(gòu)的改變方式將概念轉(zhuǎn)變分為豐富（enrichment）和重建（restructuring）兩種[3]。由此，教師設(shè)計了兩條途徑以促進(jìn)學(xué)生概念的建構(gòu)。如果學(xué)生的前科學(xué)概念缺乏內(nèi)涵或外延，那么可采取概念的豐富路徑，即在學(xué)生已有概念的基礎(chǔ)上，進(jìn)行多情境的概念體悟;如果學(xué)生的前科學(xué)概念是模糊、空白甚至是錯誤的，那么可采取概念的重建路徑。

如“隔離與物種形成”一課中，“物種”就是一個學(xué)生日常生活中接觸過但沒有系統(tǒng)學(xué)習(xí)過的概念，通常學(xué)生對這一概念的認(rèn)識水平多停留在模糊、空白或錯誤狀態(tài)，因此可采取重建路徑。而“種群”和“品種”是學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)過的概念，可采取豐富路徑，從物種的角度，重新豐富“種群”和“品種”的內(nèi)涵。

（2）概念重建的路徑

一是明確概念內(nèi)涵。強(qiáng)調(diào)對概念基本內(nèi)容的記憶。如“物種”指的是能夠在自然狀態(tài)下相互交配并且產(chǎn)生可育后代的一群生物，簡稱“種”。二是舉出概念正例。如所有的人類（學(xué)生舉例）。三是舉出概念反例。如馬和驢，一個池塘中所有的魚（學(xué)生舉例）。四是概念應(yīng)用。為了便于課程安排，這部分內(nèi)容可放在“物種”“種群”“品種”三個概念全部建構(gòu)完成之后。五是概念生態(tài)建構(gòu)。概念生態(tài)主要是概念的上位、下位概念和平行概念，“物種”這部分的內(nèi)容與“種群”和“品種”概念的豐富相伴，將在概念的豐富路徑中進(jìn)一步介紹。

（3）概念豐富的路徑

一是概念回顧。學(xué)生回顧曾經(jīng)學(xué)習(xí)過的種群和品種的概念，教師進(jìn)行補(bǔ)充或修正。二是概念生態(tài)要素分析。先單獨(dú)分析，后整體分析，直至把相關(guān)的概念生態(tài)厘清。以雜交育種為例，可通過兩兩分析物種、種群和品種之間的聯(lián)系和區(qū)別，完成物種、種群和品種歸納總結(jié)表（見表1）。三是概念應(yīng)用。由學(xué)生舉例并說明理由。教師請學(xué)生結(jié)合以下情境思考問題。

【情境1】金剛狼等“變種人”和其他人類是同一物種嗎？他們是新的人類______，原因是______。

【情境2】多倍體個體與它們的祖先是同一物種嗎？（一般不是。多倍體群體與它們祖先種多是生殖隔離的，因此是一個新種。在多倍體中，物種形成第一階段所需要的對基因流的抑制不是由地理隔離引起而是由細(xì)胞學(xué)上的障礙所造成。雜種不育形成的生殖隔離由于染色體不平衡很快便可產(chǎn)生。）

三、引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)概念體系

高中生物學(xué)科知識的學(xué)習(xí)，實(shí)質(zhì)上是引導(dǎo)學(xué)生習(xí)得一個完整而系統(tǒng)的核心概念體系[4]的過程。

（1）思考概念體系元素之間的關(guān)系

可采取聯(lián)系訓(xùn)練（下定義法）確定概念體系各元素之間的關(guān)系。例如，對于物種和種群的關(guān)系，用種群給物種下定義：一個物種包括多個種群;對于物種和品種的關(guān)系，用物種給品種下定義：不同品種是同一物種;而種群和品種的關(guān)系，一般一個種群中是同一品種，也可能一個種群中有多個品種。

（2）建構(gòu)種群、品種、物種三者的概念圖

呈現(xiàn)學(xué)生概念建構(gòu)的成果，并由學(xué)生進(jìn)行說明。由所有學(xué)生和教師共同修正，最終形成三個概念的關(guān)系圖（見圖1）。

四、學(xué)生自主建構(gòu)概念體系

以某一內(nèi)容為主體，讓學(xué)生自主構(gòu)建概念間的關(guān)系。如“隔離在物種形成中的作用”，學(xué)生可以通過閱讀教材文字，自主構(gòu)建概念總結(jié)圖，為形成概念體系進(jìn)行嘗試和練習(xí)（見圖2）?？山榻B隔離概念和隔離的分類，并舉例說明。如隔離指不同種群間的個體在自然條件下基因不能自由交流的現(xiàn)象。包括生殖隔離（指不同物種之間即使交配成功，也不能產(chǎn)生可育后代）和地理隔離（同一種生物由于地理上的障礙而分成不同的種群，種群間不能發(fā)生基因交流）。教師請學(xué)生結(jié)合情境思考以下問題。

【情境3】通過上面的推理，可以發(fā)現(xiàn)，地理隔離導(dǎo)致生殖隔離，那么所有的生殖隔離都必須有地理隔離嗎？（地理隔離是生殖隔離的必要非充分條件）

五、概念反饋練習(xí)

在課堂小結(jié)階段，教師可重新調(diào)用前科學(xué)概念調(diào)查中的問題，請學(xué)生回答并說明理由。這樣，既可了解教學(xué)后學(xué)生對概念的掌握情況，也能讓學(xué)生通過重溫科學(xué)概念形成的過程，加深對概念內(nèi)涵的把握，同時提升語言表達(dá)能力。

參考文獻(xiàn)

[1]G J Posner，K A Strike，P W Hewson，et al. Accommodation of a scientific conception： Toward a Theory of Conceptual Change[J].Science Education，1982（2）： 211-227.

[2]祝智庭，賀斌.智慧教育：教育信息化的新境界[J].電化教育研究，2012（12）：5-13.

[3]L M Tyson，C J Venville，A G Harrison，D F Treagust. A multidimensional framework for interpreting conceptual change events in the classroom[J].Science Education，1997，81（4）：387-404.

[4]鄭春和.高中生物學(xué)的概念與命題[J].課程·教材·教法，2011，31（6）：91.

[5]王欣宇.生物學(xué)總結(jié)本的作業(yè)形式[J].生物學(xué)教學(xué)，2014，39（10）：12-13.

（責(zé)任編輯 ?郭向和）