基于概念轉變理論的高中生物教學實踐研究

王欣宇 王麗梅

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

一、利用智慧課堂系統實施前概念調查

智慧學習（Smart Learning）是主動靈活地運用適當的信息技術，促進學習者建構意義、合作共贏和創新實踐，不斷改善優化和適應環境的學習方式[2]。例如，在開始“隔離與物種形成”的新授課之前，為了快速了解學生的前科學概念，教師設計了一些相關問題，并通過智慧學習系統進行了調查。問題舉例如下。

（1）你認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）你認為下列生物哪些是同一品種（ ? ? ）

A.高產奶牛和低產奶牛

B.雄奶牛和雌奶牛

C.黃牛和牦牛

D.高產奶牛和高產奶羊

……

（4）舉出種群、物種、品種各一個例子。

為了便于統計分析，教師在設計調查問卷時，要把學生各種可能答案所對應的前科學概念進行歸納，并預設解決方案。學生可在課堂上通過智慧學習系統完成并提交調查，教師則可通過系統迅速得到統計結果，快速判斷學生前科學概念的掌握情況，在此基礎上實施有針對性的教學。

二、轉變前概念的教學

1.概念覺察階段

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

2.概念沖突階段

教師通過前科學概念調查的結果，針對學生不同的前概念特點進行有針對性的設計，使學生產生認知沖突，即提供與學生前科學概念不相符的事實、現象或推論，為學生轉變前科學概念創造條件。

3.概念建構階段

（1）概念建構的路徑

根據學生的概念掌握情況，泰森（Tyson）按已有認知結構的改變方式將概念轉變分為豐富（enrichment）和重建（restructuring）兩種[3]。由此，教師設計了兩條途徑以促進學生概念的建構。如果學生的前科學概念缺乏內涵或外延，那么可采取概念的豐富路徑，即在學生已有概念的基礎上，進行多情境的概念體悟;如果學生的前科學概念是模糊、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”就是一個學生日常生活中接觸過但沒有系統學習過的概念，通常學生對這一概念的認識水平多停留在模糊、空白或錯誤狀態，因此可采取重建路徑。而“種群”和“品種”是學生已經學習過的概念，可采取豐富路徑，從物種的角度，重新豐富“種群”和“品種”的內涵。

（2）概念重建的路徑

一是明確概念內涵。強調對概念基本內容的記憶。如“物種”指的是能夠在自然狀態下相互交配并且產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（學生舉例）。四是概念應用。為了便于課程安排，這部分內容可放在“物種”“種群”“品種”三個概念全部建構完成之后。五是概念生態建構。概念生態主要是概念的上位、下位概念和平行概念，“物種”這部分的內容與“種群”和“品種”概念的豐富相伴，將在概念的豐富路徑中進一步介紹。

（3）概念豐富的路徑

一是概念回顧。學生回顧曾經學習過的種群和品種的概念，教師進行補充或修正。二是概念生態要素分析。先單獨分析，后整體分析，直至把相關的概念生態厘清。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系和區別，完成物種、種群和品種歸納總結表（見表1）。三是概念應用。由學生舉例并說明理由。教師請學生結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胞學上的障礙所造成。雜種不育形成的生殖隔離由于染色體不平衡很快便可產生。）

三、引導學生建構概念體系

高中生物學科知識的學習，實質上是引導學生習得一個完整而系統的核心概念體系[4]的過程。

（1）思考概念體系元素之間的關系

可采取聯系訓練（下定義法）確定概念體系各元素之間的關系。例如，對于物種和種群的關系，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）建構種群、品種、物種三者的概念圖

呈現學生概念建構的成果，并由學生進行說明。由所有學生和教師共同修正，最終形成三個概念的關系圖（見圖1）。

四、學生自主建構概念體系

以某一內容為主體，讓學生自主構建概念間的關系。如“隔離在物種形成中的作用”，學生可以通過閱讀教材文字，自主構建概念總結圖，為形成概念體系進行嘗試和練習（見圖2）。可介紹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象。包括生殖隔離（指不同物種之間即使交配成功，也不能產生可育后代）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，種群間不能發生基因交流）。教師請學生結合情境思考以下問題。

【情境3】通過上面的推理，可以發現，地理隔離導致生殖隔離，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

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

參考文獻

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

[5]王欣宇.生物學總結本的作業形式[J].生物學教學，2014，39（10）：12-13.

（責任編輯 ?郭向和）