生活視覺下前概念問題的歸因與糾偏策略

伏 偉 姚彥川 朱紅杰

(1.江蘇省邳州新河中學 221300；2.江蘇省邳州議堂中學 221300；3.江蘇省徐州市火花學校 221151)

前概念是學習者在學習科學概念前頭腦中的對各種事物及其現象的看法和觀念.前概念的產生受生活經驗、生活環境、智力因素、學習經驗、知識儲備等諸多因素的影響而長期普遍的存在，在不同的個體中表現較大的差異性.其產生由于受到暈輪效應等因素的影響，缺乏嚴謹的推理和演繹，絕大多是不全面的甚至是錯誤的.教師在教學不能以“這是錯誤的”結論，草率地處理錯誤的前概念，而是要理性認知前概念的存在，分析其產生的原因及對后續學科知識學習的影響，合理設置教學情境，激發認知沖突，促進前概念的正向遷移轉化，幫助學生正確認知化學概念及原理.

教學情境1：人在呼吸時消耗氧氣，產生二氧化碳.

問題設計：動物需要氧氣才能進行呼吸而存活，從動物呼吸系統排出的氣體，是不是全是二氧化碳？

答案統計：班級半數以上的學生認為是，極少數學生認為不是，其他學生不能確定，持中立態度，猶豫不定,答案統計情況如圖1所示.

原因分析：

1.基礎學段生物教材中系統的講授了人體呼吸系統的結構和氣體交換過程，學生在掌握肺是呼吸系統的重要器官，是氣體交換的場所后，潛意識認為人體進行呼吸作用時吸入氧氣，呼出二氧化碳，忽視空氣中主要成分氮氣的存在.同時誤認為吸入的氧氣被100%的利用，并完全轉化成二氧化碳氣體.

2.通過對“奇妙的二氧化碳”這一章節的學習知道：二氧化碳不能燃燒，也不能支持燃燒.生活中用嘴可以直接將燃著的蠟燭吹滅，有力的“驗證”人呼出的氣體就是二氧化碳.

基于上述兩點原因，很大一部分學生認為人等動物呼吸時僅從自然界吸入氧氣，呼出二氧化碳.

糾偏策略1：實驗驗證法

實驗設計：

原理：少量的二氧化碳能與氫氧化鈣溶液反應生成不溶于水的碳酸鈣，產生白色沉淀.通俗地說就是二氧化碳可以使澄清的石灰水變渾濁.

方案：取2支試管，分別加入適量的澄清石灰水.向第一支試管中通入二氧化碳氣體，向另一支直接吹入氣體(盡量控制氣體流速和第一支試管接近)，比較澄清石灰水變渾濁的快慢，并記錄時間.如圖2所示.

現象：直接通入二氧化碳的試管中很快變渾濁；而用嘴吹的試管中，變渾濁需要的時間明顯長于前一組實驗.

結論：人體呼出的氣體肯定不全是二氧化碳.

拓展延伸：如何驗證人呼出的氣體中二氧化碳的含量高于空氣中的含量？

教學反思：要走出前概念的認知誤區，必須要以學生認可科學概念為基礎，簡單通過言語講授，學生可能僅停留在被動接受的層面.維果斯基認為，學生學習概念的過程并不單是重新獲得概念，還是進行概念轉變的過程.教學過程中教師不是要急于糾正學生錯誤的前概念，而是通過設計合理的實驗方案、進行有效的實驗探究，得到既貼近生活又符合學科概念的實驗現象與結論，激發深層次認知，讓學生清楚認識前概念的錯誤，從而實現概念轉化，接受科學的，準確的學科知識.在此基礎上可以將原有的驗證實驗適當拓展延伸，以發現更貼近前概念的“偽結論”，并通過學生的自主活動，驗證之，否定之.

糾偏策略2：文獻驗證法

教學情境、問題設計及原因分析等同上.

文獻檢索：

文獻1：上海教育出版社九年級上冊(2017年第2版)46頁，練習9：

從圖上可以看出，呼吸前后的氣體中氧氣的含量由21%變成16%，二氧化碳的含量由0.03%變成4%；

文獻2：李文博老師在“人體呼出氣體中氧氣 、二氧化碳含量測定的探究”(中學化學教學參考2016年第4期)一文中的多組實驗數據顯示：人體呼出的氣體中二氧化碳的含量僅占4.45%.

從教材和期刊的權威性看數據是可靠有效的，足以給學生合理的解釋.另外教材數據顯示當空氣中二氧化碳的含量達到4%以上，有可能使人窒息死亡.如果人呼出的氣體全部是二氧化碳的話，很顯然就不能成立的.

教學反思：文獻是指圖書、期刊等所記錄知識的總和.文獻是記錄、積累、傳播和繼承知識的最有效手段，是人類社會活動中獲取情報的最基本、最主要的來源.選擇合適的參考文獻應用于教學中，可以引導學生閱讀學習信息，應用信息，在認知拓展的過程中激發認知沖突，引發學生在沖突中思考，在思考中遷移，在遷移中轉化.

教學情境2：葡萄糖是一種有甜味、易溶于水的白色粉末狀固體.

問題設計：葡萄糖等糖類都是甜的嗎？不甜的食物含不含糖類物質？

答案統計見表1.

表1

原因分析：

1.葡萄糖是生活中一種常見的糖類物質，廣泛地存在于各類食物、營養品或者藥品中，學生在生活中經常接觸；除此之外生活中常見的蔗糖制品(白砂糖，奶糖等)給學生留下都是“甜”的印象，加上受“甘之如飴”等詞語的影響，學生大都認為糖類都是甜的.由于前概念的認知局限，造成對糖類概念的局限認知，誤認為“糖”就是“糖類”.

2.部分學生家庭中或者生活環境中可能因有糖尿病或其他疾病造成拒糖病人的存在，可能會意識到不甜的食物未必不含糖.

糾偏策略3：遷移同化法

教學設計：

[師]中國人的飲食極具地域特色，主食上北方人喜歡面食，南方人則偏愛米飯，在饅頭和米飯里都主要含有的哪一種糖類物質?

[生]淀粉.

[師]淀粉是不是和葡萄糖一樣是甜的？

[生]不甜，但咀嚼一會就是甜的.

[師]這一變化的原因是什么？請用生物學知識來解釋.

[生]原因是淀粉在口腔里能在唾液淀粉酶的作用下逐漸被分解成麥芽糖，麥芽糖有甜味，我們能感覺到甜.

[師]那淀粉屬于哪一類物質呢？

[生]糖類.

[師]淀粉與麥芽糖都屬于糖類，是不是同一種物質？

[生]兩者的性質和化學式不一樣，應該不是同一種物質.

[師]很好，由此可以確定在淀粉轉化成麥芽糖的過程生成了新物質，發生了化學變化.由此看糖類物質不一定是甜的，不甜的食物不一定不含糖類物質，類似的物質還有纖維素，纖維素也屬于糖類，沒有甜味，在一定條件下可以水解最終生成葡萄糖.

教學反思：糖就是糖類、鹽就是氯化鈉、纖維就是纖維素等前概念廣泛存在于學生的認知中.這些前概念大多源于生活經驗的積累，限于知識水平，他們很難對該系列的概念進行正確的辨別與選擇.此時教師不能盲目的“打壓”生活經驗產生的非合理結論，而是結合學生已有的經驗，構造合理的教學情境，將學生容易接受的生活經驗或生活體驗移植進教學活動中來，有效遷移，激活生活經驗，促進轉化的同時加強對新知的認知與理解.

學生前概念是基于生活經驗而產生的，它普遍穩定的存在并指導學生的學習和生活，前概念常常在學生的潛意識中發揮作用，所以很難被學生發現.教師的教學行為中要科學認知前概念的存在，積極了解學生原有的生活背景、化學學習背景及其它學科的知識儲備.多角度制造認知沖突，增強前概念轉化動機，通過實驗驗證，文獻驗證等多種策略促進前概念的轉化.