基于前概念調查的概念轉變教學研究

【摘 要】本文以“免疫調節”為例，編制調查問卷，了解學生的前概念，揭示錯誤概念的類型、來源。依據概念轉變理論，綜合運用直接講授、類比、模擬活動和探究活動教學策略，促進學生轉變錯誤概念，建構科學概念。

【關鍵詞】前概念；概念轉變；模擬活動；探究活動

【中圖分類號】G633.91 【文獻標識碼】A 【文章編號】1671-8437（2019）16-0159-02

學生在接受正規的科學教育之前已經具備的知識及其組織結構稱之為“前概念”，前概念有些是正確的，有些是錯誤的。前概念在學生學習中發揮著組織作用，促進或阻礙著科學概念的形成[1]。為此，本文以高中“免疫調節”的教學內容為例，闡述教學中如何揭示學生的前概念，綜合運用多種教學策略幫助學生轉變錯誤概念，建構科學概念。

1 前概念的調查與分析

“免疫調節”在普通高中生物學課程標準（2017年版）中要求傳遞的概念包括：“舉例說明免疫細胞、免疫器官和免疫活動物質等是免疫調節的結構和物質基礎”“概述人體的免疫包括生來就有的非特異性免疫和后天獲得的特異性免疫”“闡明特異性免疫是通過體液免疫和細胞免疫兩種方式，針對特定病原體發生的免疫應答”“舉例說明免疫功能異常可能引發疾病，如過敏、自身免疫病、艾滋病和先天性免疫缺陷病等”[2]。

為了了解以及明確呈現學生頭腦中的前概念，在教學之前編制了調查問卷。問卷采用問答題的形式，列出一些事例和一些觀點讓學生用文字闡述表達。調查內容是：①免疫調節是人體的什么功能？②有哪些器官是免疫器官？③體內有哪些免疫細胞？④抗體什么作用？怎么產生？⑤免疫天生就具有嗎？⑥體液中的殺菌物質和吞噬細胞吞噬抗原是特異性免疫嗎？⑦接種卡介苗可以預防結核病，能預防其他疾病？⑧艾滋病是什么疾病？有什么危害？怎么傳播？⑨過敏反應與免疫有關嗎？⑩癌癥的發生與免疫有關嗎？

調查了高二年級（本校生物學起始年級）3個班級的學生共162人，發現學生頭腦中一些錯誤的認識：免疫調節識別“非已”，忽略免疫調節識別“自己”；扁桃體、淋巴結等是免疫器官，不知道骨髓、胸腺是免疫器官；不能說出具體的免疫細胞的名稱；抗體可以消滅抗原，不知道抗體產生的具體過程；知道后天會獲得免疫能力，但不知道后天獲得免疫能力的原因；遺忘非特異性免疫，混淆非特異性免疫和特異性免疫；不知道接種特定疫苗預防特定疾病的原理；知道艾滋病的傳播途徑，但不知道艾滋病危害的真正原因；知道過敏反應與免疫有關；知道癌癥發生與免疫調節能力下降有關，但不知道原理。

通過訪談和初步分析，發現錯誤認識產生的原因：教學階段的限制，原有的知識儲備不足，知道概念的部分內涵，沒有形成一個完整的概念；基于不當的知識和經驗，沒有基于證據的判斷和推理；知道具體事例，沒有形成抽象概念，不會用概念解決新的問題。

2 綜合運用教學策略，轉變前概念

2.1 引入具體事例，促進同化事實性知識

經過前概念的調查，發現學生只知道某一概念的名稱，但并不知道概念的內涵、外延和例證，如免疫細胞、免疫器官和免疫活性物質。對于這類前概念，舉例呈現圖片，清晰講解免疫細胞的形態、結構和功能。舉出先天性免疫缺乏病和艾滋病事例，說明免疫細胞在免疫調節中的重要作用。免疫器官是免疫細胞生成、成熟或集中分布的場所，免疫活性物質是免疫細胞或其他細胞產生的發揮免疫作用的物質。以免疫細胞為中心，將免疫器官、免疫活性物質等知識點有聯系地組織起來，結合具體事例說明免疫細胞的作用，解決了問卷中相關的前概念問題。問卷中關于非特異性免疫的知識也采用直接講授，結合圖片、動畫的方法轉變學生的前概念。

事實性知識在直接講授中貫通地、系統地以有用的方式組織起來，才能理解記憶并能遷移運用理解其他

知識。

2.2 運用類比和模擬活動，達成重要概念理解

抗原與抗體特異性地結合，是免疫調節的核心概念。首先采用類比的方法建立這一概念的基本認識：激素和受體特異性結合，發揮激素的特定作用；神經遞質和突觸后膜上的受體結合，發揮神經遞質的特定作用。

模擬活動1：設計簡單的教具突破抗原與抗體特異性結合的這個難點，用磁力貼剪成不同形狀代表抗原，用圓形代表B細胞，細胞表面不同形狀代表B細胞表面的受體，Y形代表抗體，Y的分叉短臂有不同形狀。在黑板上演示，同一形狀的抗原與同一形狀的B細胞表面的受體結合，B細胞就增殖分化形成漿細胞和記憶細胞。漿細胞合成分泌抗體，產生的抗體形狀與抗原的形狀一致，抗體與抗原特異性結合。

模擬活動2：用磁力貼剪成統一的方形代表人體所有細胞細胞膜上的MHC（主要組織相容性復合體）的分子標志，用圓形代表自身異常細胞細胞膜上的分子標志，T細胞表面的受體用圓形代表。在黑板上演示，T細胞對正常細胞的MHC標志不發生反應。當T細胞遇到與自身受體相一致的異常細胞時，T細胞就大量增殖，分化成效應T細胞和記憶細胞。效應T細胞密切接觸異常細胞，引起異常細胞裂解。

演示之后教師提出問卷中的問題：①接種卡介苗可以預防結核病，能預防其他疾病？②癌癥的發生與免疫有關嗎？③過敏反應與免疫有關嗎？學生討論并與先前的回答進行比較，反思修正，給出了正確的解釋。教師結合圖片呈現完整的體液免疫和細胞免疫過程，引導學生分析兩種免疫方式的不同點和聯系。

運用類比和模擬活動將概念形象化，補充完整的概念，可提高學生對科學概念的正確理解[3]。補充概念學習的典型實例，如接種卡介苗、癌癥的發生和過敏反應，促使學生在具體情境中思考，自我反思，從而認同科學概念的合理性。

2.3 創設探究活動，應用概念解決問題

以艾滋病為具體情境，設計探究問題深化理解細胞免疫和體液免疫的概念。

艾滋病（AIDS）是人類免疫缺陷病毒（HIV）引起的。圖1表示HIV感染人體后，體液中HIV和T細胞數量的

變化。

（1）在第一年內造成HIV濃度下降的原因是____。

（2）HIV進入人體內可引起人體的____。（填“體液”或“細胞”或“體液和細胞”）免疫。在免疫過程中，能特異性識別HIV的細胞有T細胞、記憶細胞、____、和____。

（3）據圖分析，感染一年后HIV濃度增加的原因是____。

（4）感染數年后，艾滋病病人免疫系統的____功能下降，所以惡性腫瘤發病率大大升高。

學生運用學習到的科學概念去分析、解決問題，如果得到正確的答案，會增強對科學概念的認同；如果運用原有的錯誤概念，無法得到合理的答案，會促使學生自我分析，將錯誤概念解構，重建科學概念。科學概念的有效性，對概念轉變的效果起到鞏固的作用。

3 概念轉變效果

課堂教學結束后，課后檢測主要是教材和練習冊上的問題，學生答題正確率都在90%以上。前概念調查揭示學生的錯誤，使教學具有針對性，提高了教學的有效性。本課例研究發現，學生的前概念也會在教學的過程中逐步形成，所以新課之后還要進行調查揭示，概念教學在不斷地解構、重建過程中螺旋式上升。

通過“免疫調節”的課例研究，發現通過課前調查學生前概念，在教學過程中針對性地運用模擬活動、探究活動教學策略，可使概念形象化、可理解，合理有價值，能有效促進學生建構科學概念。

【參考文獻】

[1]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.

[2]中華人民共和國教育部. 普通高中生物學課程標準（2017年版）[M].北京：人民教育出版社，2018.

[3]安代紅.基于前概念調查的初中生物學概念轉變教學策略[J].生物學教學，2016（10）.

【作者簡介】

劉冰妍（1974～），女，河南鄭州人，學歷：研究生，中學一級教師，研究方向：中學生物學教學。