生物學中的“前科學概念”及矯正策略

【摘 要】前科學概念是科學概念獲得的主要障礙之一，矯正前科學概念是概念教學的關鍵。本文闡述了前科學概念的產生原因及相關教學策略，希望能幫助生物教師矯正學生的前科學概念，從而提高生物教學效率。

【關鍵詞】生物學；前科學概念；教學策略

大量的研究結果顯示，青少年在正式學習科學知識之前，就通過對日常生活中一些現象的觀察和體驗，形成了一些非科學的概念，簡稱“前科學概念”。由于生物界極其多樣和繁雜，青少年所獲得的生物學知識大多是一些初級階段的感性認識，其中有些是正確的，而有些則是片面的、錯誤的。正確的感性認識有助于科學概念的形成，對生物學知識的理解和掌握起著積極的推動作用；而片面的、錯誤的“前科學概念”，由于“先入為主”的心理效應，很容易妨礙學生接受正確的概念，增加了知識遷移的困難，造成認識的偏差。

一、前科學概念與錯誤概念、相異概念

在本文之前，已經有相當多的生物教師對錯誤概念、相異概念進行了研究。今天，筆者提出的這個前科學概念與這兩者又有何區別呢？“錯誤概念”使用得最早，大眾易于理解，得到了教師的普遍認可，但具有否定的內涵；“相異概念”對學習者予以肯定和尊重，暗示學習者擁有相異概念是有理由的、合理的，學者對相異概念的使用和研究可能較多；“前科學概念”最好地表達了所謂的“錯誤概念”“相異概念”的意思，但其理論的意味多些，不易推廣和操作，目前選擇“前科學概念”這一術語進行表述和研究的還為數不多。筆者主張，以術語“前科學概念”來表征這一概念，建議以術語“錯誤概念”“相異概念”輔之。

在理論上，前科學概念指的是學習者將科學概念的內涵增加、減少或替換，導致外延擴大、縮小或移位的概念。在中學生物教與學中，前科學概念指的是中學生擁有的與生物科學概念的涵義不相一致甚至相反的概念，是中學生形成某一生物科學概念之前所擁有的概念形態。

二、生物學中學生“前科學概念”產生的原因

1.日常生活經驗的影響、日常概念的干擾。學生在日常生活中，憑直觀感覺學習到的東西不一定都是正確的；在日常生活中形成的概念，往往忽略了本質的特征。如從小就被告知“天上飛的是鳥”，由此認為“雞、鴨、鵝不是鳥”，“蝙蝠是鳥”等前科學概念。日常生活經驗還使學生認為“糖是甜的”、“動物會跑”、“細菌對人有害”、“糞便是排泄物”、“把菊花當成一朵花”等日常生活概念往往是不科學的，甚至是錯誤的。

2.類化概念的干擾所形成的前科學概念。類化概念指的是字面相近、含意相似或屬性相關的概念。諸如單性結實與單性生殖、呼吸運動與呼吸作用、囊胚與胚囊、胚孔與珠孔、質體和質粒等。兩兩之間相互干擾，形成前科學概念。

3.自身知識的影響。在學生的學習過程中，各學科之間以及同一學科不同學習階段之間，存在著某種相互影響的現象。這種影響一般是積極的，但也可能是消極的。如ATP合成與分解的兩個反應式，很多學生會誤認為2個反應式是可逆反應，原因是2個反應式兩邊恰好是相反的。其實從生物學的角度來分析，2個反應從能量來源、酶的種類、反應場所等方面都有區別，不符合可逆反應的要求。對詞語的曲解或錯誤理解，如學生認為，“無花果沒有花，但是能夠結果”；“鯨魚是魚”；“白色人種、黑色人種和黃色人種是不同的種”；“動脈中流的是動脈血”；“骨髓庫中存放有自愿捐獻者的骨髓”；“綠色食品是綠色的”等。

4.教師、教材的誤導。課本和教師在不經意間成了提供學生前科學概念的途徑。教師或教材過分強調問題的某一側面時，將會暗示學生忽略對其他方面的思考。教材內容的順序、概念關系的介紹、術語的選用、課本中的插圖等都有可能形成學生的錯誤理解。教師本人就有錯誤概念和錯誤信息，而且教師在課堂上運用的語言，都有可能成為學生錯誤概念的源頭。例如，教師在講授根尖成熟區表皮細胞吸水方式時，會花大量時間講授滲透作用，很少或根本不提吸脹作用，這就誤導學生形成了前科學概念，根尖成熟區表皮細胞的吸水方式只有滲透作用。實際是既有滲透作用也有吸脹作用，只是滲透作用占主體。

三、生物學前科學概念的轉變策略

要想改變學生已形成的前科學概念，只有當學生認為新的信息有意義、可理解、有價值的時候，他們才會主動地去建構新信息的意義而改變原有的前科學概念，使認知結構發生聯系和變化。常見的生物學前科學概念的轉變策略如下：

1.繪制概念圖，幫學生建立內在聯系。概念圖是由節點和連線組成的一系列概念的結構化表征。概念圖中的節點表示某一命題或領域內的各概念；連線則表示節點概念間的內在邏輯關系。這種圖形能促進學生新舊知識進行整合，使學生知識結構化，有利于學生的知識遷移，也有助于教師及時診斷學生的學習情況，進行有針對性的指導。新課程改革以來，人教版教材中加入了繪制概念圖的內容，筆者任教的地區雖然使用的是蘇教版教材，但在教學中仍然經常鼓勵學生制作概念圖，及時了解學生學習中存在的問題，以便有針對性地進行教學。

2.變式教學，弱化學生的思維定勢。變式，就是引導學生在認識事物本質屬性的過程中，不斷變更事物的非本質屬性，不斷產生新的問題情境，誘發學生用不同的方法從不同的角度去思考問題，克服或弱化思維定勢的干擾，突破舊的思維模式。因此，變式教學就是在教學過程中，（下轉第23頁）（上接第9頁）

教師通過不同角度、不同側面、不同情形、不同背景的變式手段，使學生有效地加深認識和理解教學對象的本質特征，從而把學生的思維引向新的高度，是培養學生多種能力的一種教學方法。讓學生在多種情景中進行識別，對概念、原理等知識的理解、應用更到位。例如：對“細胞周期”的概念教學，可用文字敘述、圖、表格數據等進行訓練。又如在復習酶和激素的概念時，可創設多種訓練題把概念理解透徹，掌握概念的內涵和外延。以酶的概念為例，其內涵是活細胞產生的一類具有生物催化作用的有機物，大多數是蛋白質，少數是RNA。而外延就豐富得多了，酶具有專一性、高效性、多樣性，蛋白質的分子結構和功能狀態受溫度和PH值的影響。再進一步從酶與蛋白質的知識來看，就可將蛋白質的基本組成單位、結構和功能特點、合成的場所和控制、分泌的機制等聯系起來。然后再讓學生明確二者都對新陳代謝有重要作用，并從產生部位、化學本質及作用特點等方面來區分酶和激素的不同點。變式的好處就在于能夠突出要點，使它更鮮明，便于學生掌握。

3.運用探究實驗、合作學習方式，矯正學生的前科學概念。生物探究性實驗就是運用一定的實驗方法，創設不同的實驗情境，引導學生對一些生物現象從多方面、多層次分析，研究某一生物現象的實質和規律，從而有力地解釋一些客觀事實的實驗屬性。丹瑟里恩的一項研究也表明：學生在合作學習中學到的知識比單獨學習時多得多，且合作學習有助于克服錯誤觀念，能使學生超越自己的認識，通過他人與自己不同的觀點，看到事物的其他方面，從而形成對事物更加豐富的了解。另外讓學生看到自己認為“正確”的觀點被老師宣布為“錯誤”時，易引起認識和情感的強烈反差，促使學生找出原有觀點錯誤的原因。因此，合作學習中學生的討論與對話所引發的認知沖突是前科學概念轉變的一種重要手段。

總之，灌輸式教學或簡單的結論式教學，不可能使學生真正地理解科學概念，學生可能記住和接受了科學概念的定義，但并不意味著徹底放棄原有的前科學概念。生物學教學是為了促進學生從舊觀念向新觀念轉變，在教學中應重視學生已有知識經驗，強調在教學中創設情景，引發學生的認知沖突，促使其積極主動地建構新知識，建立新舊知識的聯系，徹底轉變學生頭腦中的前科學概念，才能使學生真正理解科學概念的內涵。

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（作者單位：江蘇省南京市文樞中學）