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秀全外國語學校生物高級教師，花都區生物學科帶頭人，花都區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第三屆骨干教師，獲花都區命題比賽二等獎，花都區第二屆中學教師解題競賽一等獎，花都區初中理化生學生實驗操作技能大賽優秀指導教師一等獎，“中國夢 園丁美”花都區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新一輪“百千萬人才培養工程”第二批“初中名教師”培養對象。

[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，最終實現高效的生物教學，更好地促進學生發展。

[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）。

學生通過經驗的積累和自身實踐，對自然界中各種生物現象會有一定的感性認識，并形成一些觀念及規則，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，僅靠教師一二節課的教學較難使學生這種已經穩固的觀念發生轉變。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查。內容涵蓋了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。共發放問卷280份，回收280份，有效問卷264份，占問卷總數的94.3%。

調查結果顯示，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，內容非常豐富。對生活中經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、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、神經調節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，但原有的認知結構可能會限制新知識的擴容。此時教師應及時幫助學生調整知識結構，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發育的時間只有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；而一粒玉米和一粒葵瓜子都是一顆果實，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境污染，還包括不易回收、難以降解和視覺污染等特質，因此大多數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作物在結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，生物的結構層次錯綜復雜，又高度統一，這種學科特點極易使學生產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構與新知識或新情境之間不能包容的現象。認知沖突的產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，發現原來的細胞不見了！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，教師讓學生總結顯微鏡的成像規律，形成“順時針旋轉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”的內容較易產生前科學概念。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的實驗。當學生質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，即可以將倒像調節為正立的像，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、大腦和肌肉協調作用”的科學概念。

4.交流評價，應用解決問題

根據艾賓浩斯遺忘曲線，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，對內容記憶保持率最高的是“教授給他人或對所學知識立即加以運用”，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。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的需要。如何發現、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）