基于前科學(xué)概念的初中生物教學(xué)策略優(yōu)秀獲獎(jiǎng)科研論文

基于前科學(xué)概念的初中生物教學(xué)策略優(yōu)秀獲獎(jiǎng)科研論文蘇妙，廣東省廣州市花都區(qū)秀全外國(guó)語(yǔ)學(xué)校生物高級(jí)教師，花都區(qū)生物學(xué)科帶頭人，花都區(qū)教育科研中心組成員和特約教研員。曾被評(píng)為廣州市花都區(qū)第三屆骨干教師，獲花都區(qū)命題比賽二等獎(jiǎng)，花都區(qū)第二屆中學(xué)教師解題競(jìng)賽一等獎(jiǎng)，花都區(qū)初中理化生學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作技能大賽優(yōu)秀指導(dǎo)教師一等獎(jiǎng)，“中國(guó)夢(mèng)園丁美”花都區(qū)中小學(xué)青年教師教學(xué)基本功和技能比賽二等獎(jiǎng)，被選為廣州市基礎(chǔ)教育系統(tǒng)新一輪“百千萬(wàn)人才培養(yǎng)工程”第二批“初中名教師”培養(yǎng)對(duì)象。

[摘要]從科學(xué)教育角度來(lái)看，前科學(xué)概念是學(xué)生掌握科學(xué)知識(shí)的先導(dǎo)，科學(xué)概念總是建立在前科學(xué)概念的基礎(chǔ)上。通過(guò)研究初中學(xué)生的生物前科學(xué)概念的形成及其發(fā)展水平，提出教師可采取的有針對(duì)性的教學(xué)策略，使概念教學(xué)符合學(xué)生的認(rèn)知水平，最終實(shí)現(xiàn)高效的生物教學(xué)，更好地促進(jìn)學(xué)生發(fā)展。

[關(guān)鍵詞]前科學(xué)概念；初中生物；教學(xué)研究

初中生對(duì)生物學(xué)知識(shí)已有一定的認(rèn)識(shí)和看法。奧蘇泊爾認(rèn)為，要對(duì)學(xué)生已學(xué)知識(shí)加以了解，并據(jù)此進(jìn)行教學(xué)[1]。因此，教師全面而迅速地了解學(xué)生的前科學(xué)概念，對(duì)開(kāi)展初中生物概念教學(xué)很有必要。

一、對(duì)前科學(xué)概念的界定

國(guó)內(nèi)學(xué)者劉高峰和劉恩山指出，前科學(xué)概念與其他類似術(shù)語(yǔ)在表達(dá)上的差異，主要集中在“迷思概念”“相異概念”“錯(cuò)誤概念”等的內(nèi)涵及關(guān)系確定上[2]。對(duì)前科學(xué)概念的論述也有很多爭(zhēng)論，有學(xué)者偏愛(ài)“相異概念”，認(rèn)為學(xué)習(xí)者可以擁有一些與科學(xué)概念不盡一致的觀念和規(guī)則；美國(guó)學(xué)者則用“錯(cuò)誤概念”來(lái)描述學(xué)生獲得的與科學(xué)概念相悖的觀念；也有學(xué)者主張用“前科學(xué)概念”，認(rèn)為它最終會(huì)將學(xué)習(xí)者引導(dǎo)到正確的科學(xué)概念上來(lái)[3]。在此更傾向于第三種看法，認(rèn)為前科學(xué)概念有些是正確的，有些是錯(cuò)誤的，有些是部分正確或部分錯(cuò)誤的，通過(guò)一定的教學(xué)策略可以診斷、引導(dǎo)和矯正，從而建構(gòu)科學(xué)概念（見(jiàn)圖1）。

學(xué)生通過(guò)經(jīng)驗(yàn)的積累和自身實(shí)踐，對(duì)自然界中各種生物現(xiàn)象會(huì)有一定的感性認(rèn)識(shí)，并形成一些觀念及規(guī)則，但往往缺乏概括性和科學(xué)性[4]。前科學(xué)概念一旦形成，通常會(huì)具有自發(fā)性、廣泛性、頑固性、隱蔽性、差異性和反復(fù)性等特征，僅靠教師一二節(jié)課的教學(xué)較難使學(xué)生這種已經(jīng)穩(wěn)固的觀念發(fā)生轉(zhuǎn)變。但研究同時(shí)表明，如果學(xué)生擁有正確的前科學(xué)概念，將會(huì)對(duì)學(xué)習(xí)產(chǎn)生明顯的促進(jìn)作用；而如果擁有片面甚至錯(cuò)誤的前科學(xué)概念，將會(huì)對(duì)科學(xué)概念的形成造成阻礙[5]。

二、對(duì)生物學(xué)前科學(xué)概念的調(diào)查

筆者運(yùn)用二段式選擇題的方式，設(shè)計(jì)了針對(duì)人教版七下《生物學(xué)》的前科學(xué)概念問(wèn)卷，對(duì)全年級(jí)學(xué)生進(jìn)行了問(wèn)卷調(diào)查。內(nèi)容涵蓋了2011版《義務(wù)教育生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》中的一級(jí)主題“生物圈中的人”教材中的一至七章。共發(fā)放問(wèn)卷280份，回收280份，有效問(wèn)卷264份，占問(wèn)卷總數(shù)的94.3%。

調(diào)查結(jié)果顯示，學(xué)生對(duì)問(wèn)卷中所列舉的《生物學(xué)》教材相關(guān)的前科學(xué)概念，涉及范圍十分廣泛，內(nèi)容非常豐富。對(duì)生活中經(jīng)常接觸到的事物能夠形成較正確的前科學(xué)概念，如青春期、貧血、合理營(yíng)養(yǎng)、ABO血型等；對(duì)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(xué)概念，如視覺(jué)中樞在大腦、胚胎靠胎盤(pán)獲得營(yíng)養(yǎng)、神經(jīng)調(diào)節(jié)以及激素對(duì)人體的作用等相關(guān)概念的偏差比較明顯。

三、初中學(xué)生的生物前科學(xué)概念的形成分析

1.生活經(jīng)驗(yàn)的影響

如不少學(xué)生認(rèn)為，細(xì)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(xì)菌發(fā)酵而成的，細(xì)菌也有可以利用的一面；學(xué)生對(duì)銀杏、松果等裸子植物沒(méi)有果皮難以理解，對(duì)蘋(píng)果、木瓜等可食用的俗稱“果肉”的部分其實(shí)是“果皮”也難以理解。以上皆是因?yàn)楹芏嗌罱?jīng)驗(yàn)已深入人心。學(xué)生進(jìn)入初中后，視野更加開(kāi)闊，所涉獵的知識(shí)日益廣泛，但原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)可能會(huì)限制新知識(shí)的擴(kuò)容。此時(shí)教師應(yīng)及時(shí)幫助學(xué)生調(diào)整知識(shí)結(jié)構(gòu)，搭建新的認(rèn)知框架。

2.生活慣用語(yǔ)的影響

人們常說(shuō)“十月懷胎”，但其實(shí)正常胎兒在母親體內(nèi)發(fā)育的時(shí)間只有38周（約266天），是不足十個(gè)月的；人們常說(shuō)的“一朵菊花”，其實(shí)是一個(gè)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(shí)，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(xí)慣用語(yǔ)都會(huì)影響學(xué)生對(duì)生物科學(xué)概念的學(xué)習(xí)和理解。

3.社會(huì)媒體的錯(cuò)誤引導(dǎo)

在信息技術(shù)高速發(fā)展的時(shí)代，各種媒體給學(xué)生帶來(lái)海量信息的沖擊，但學(xué)生的甄別能力有限，很多信息會(huì)引導(dǎo)學(xué)生形成錯(cuò)誤的前科學(xué)概念。如白色污染，不僅指塑料袋或快餐盒造成的環(huán)境污染，還包括不易回收、難以降解和視覺(jué)污染等特質(zhì)，因此大多數(shù)學(xué)生掌握的都是不完全正確的前科學(xué)概念。又如，一些保健品打著基因治療、基因美容等宣傳口號(hào)，增加了學(xué)生對(duì)基因概念的困惑和理解難度。

4.學(xué)科知識(shí)的負(fù)遷移

在學(xué)習(xí)“綠葉在光下制造有機(jī)物”后，學(xué)生知道了果實(shí)和種子中的有機(jī)物是通過(guò)光合作用制造的，因此很容易會(huì)認(rèn)為農(nóng)作物在結(jié)果期間吸收的大量水分是用于光合作用形成果實(shí)，而忽略了植物通過(guò)蒸騰作用散失絕大部分水分的生理意義。

5.初中生物學(xué)科的特點(diǎn)

初中的生物學(xué)既有感性認(rèn)識(shí)，也有理性思維。從參天大樹(shù)，到肉眼看不見(jiàn)的細(xì)菌、真菌、病毒，生物的結(jié)構(gòu)層次錯(cuò)綜復(fù)雜，又高度統(tǒng)一，這種學(xué)科特點(diǎn)極易使學(xué)生產(chǎn)生錯(cuò)誤的前科學(xué)概念。加上教學(xué)條件、師資水平、實(shí)驗(yàn)設(shè)備等因素的影響，各種前科學(xué)概念甚至錯(cuò)誤概念的產(chǎn)生是不可避免的。因此，加強(qiáng)對(duì)學(xué)生的前科學(xué)概念，包括錯(cuò)誤概念的研究，將成為生物教學(xué)的一項(xiàng)重要任務(wù)。

四、基于初中生物前科學(xué)概念的教學(xué)策略

1.創(chuàng)設(shè)情境，形成認(rèn)知沖突

認(rèn)知沖突是指不同認(rèn)知主體對(duì)某一問(wèn)題存在不同看法，認(rèn)知主體已有認(rèn)知結(jié)構(gòu)與新知識(shí)或新情境之間不能包容的現(xiàn)象。認(rèn)知沖突的產(chǎn)生意味著前科學(xué)概念矯正的開(kāi)始。例如，在觀察洋蔥表皮細(xì)胞的實(shí)驗(yàn)中，教師出示一個(gè)情境，要將某一方位的細(xì)胞移至視野中央，該往哪個(gè)方向移動(dòng)呢？超過(guò)80%的學(xué)生第一次都是移錯(cuò)的，按照自己猜想的方向移動(dòng)玻片，發(fā)現(xiàn)原來(lái)的細(xì)胞不見(jiàn)了！這與之前他們的判斷大相徑庭。接著教師讓學(xué)生重新回顧之前“觀察字母P，而在視野中看見(jiàn)d”的情境，學(xué)生這才意識(shí)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(shí)，就能夠正確移動(dòng)玻片了。最后，教師讓學(xué)生總結(jié)顯微鏡的成像規(guī)律，形成“順時(shí)針旋轉(zhuǎn)180度”的科學(xué)概念。

2.小組討論，引出真實(shí)想法

初中生物學(xué)教材中關(guān)于“光合作用”的內(nèi)容較易產(chǎn)生前科學(xué)概念。在課前，教師讓學(xué)生小組合作討論，在紙上記錄自己有關(guān)植物光合作用的前科學(xué)知識(shí)，如光合作用是不是白天才能進(jìn)行？理由是什么？光合作用需要哪些條件？在什么部位進(jìn)行？生成什么產(chǎn)物？過(guò)程如何？如果用黑色塑料袋套住植物，能不能進(jìn)行光合作用？用透明的塑料袋呢？……這些問(wèn)題都是為了引出學(xué)生的真實(shí)想法，也就是暴露其前科學(xué)概念，這對(duì)后續(xù)教學(xué)策略的選擇有非常重要的作用。有趣的是，部分學(xué)生的前科學(xué)概念在小組討論階段就產(chǎn)生了碰撞并開(kāi)始得到矯正，這說(shuō)明小組合作學(xué)習(xí)的過(guò)程很有價(jià)值，應(yīng)引起教師的重視。

3.開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，構(gòu)建科學(xué)概念

對(duì)于學(xué)生無(wú)法觸摸又與自身密切相關(guān)的內(nèi)容，如視覺(jué)的形成過(guò)程，單靠小組討論是解決不了的。學(xué)生雖然對(duì)眼睛的外形相當(dāng)熟悉，但對(duì)視覺(jué)的形成過(guò)程卻是一知半解。為了讓學(xué)生更好地接受有關(guān)科學(xué)概念，教師采用了凸透鏡模擬眼球折光系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)。當(dāng)學(xué)生質(zhì)疑為什么擋板上觀察到的是倒像而實(shí)際我們眼睛觀察到的是正像時(shí)，教師及時(shí)引出大腦的功能，即可以將倒像調(diào)節(jié)為正立的像，進(jìn)一步確立“視覺(jué)的形成一方面依靠眼球的感光和折光效果，同時(shí)也離不開(kāi)神經(jīng)、大腦和肌肉協(xié)調(diào)作用”的科學(xué)概念。

4.交流評(píng)價(jià)，應(yīng)用解決問(wèn)題

根據(jù)艾賓浩斯遺忘曲線，學(xué)生學(xué)過(guò)的科學(xué)概念，如果得不到及時(shí)鞏固，將很快被遺忘或消退。埃德加·戴爾提出的“學(xué)習(xí)金字塔”理論也指出，學(xué)生在不同指導(dǎo)方法下學(xué)習(xí)24小時(shí)后，對(duì)內(nèi)容記憶保持率最高的是“教授給他人或?qū)λ鶎W(xué)知識(shí)立即加以運(yùn)用”，保持率可高達(dá)90%，而其他方法從高到低的排序依次為實(shí)踐（75%）、討論（50%）、示范（30%）、視聽(tīng)結(jié)合（20%）、閱讀（10%），最低的是聽(tīng)講（5%），這對(duì)教師的教學(xué)有極大的啟發(fā)。一般來(lái)說(shuō)，初中生物的概念教學(xué)可以通過(guò)學(xué)生之間互相交流評(píng)價(jià)來(lái)加