初中生物前科學概念調查分析和矯正策略

陳志鋒

【關鍵詞】初中生物 前科學概念 調查 矯正

【中圖分類號】G 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2013）06B-0034-03

《義務教育生物學課程標準》（2011年版）凸顯的是重要概念的傳遞。而生物學概念是反映生命現象和生命活動規律本質屬性的一種思維形式，是生物學知識結構的基本要素之一，構成學生學習內容的基本骨架，也是學生進行生物學學習和思維的基本單位。但由于個體的日常生活經驗、生物學概念的術語、教學資料、教師的前科學概念、相近概念的混淆等多方面原因，生物重要概念的傳遞，即生物概念的教學往往成為生物教學中的難點。如果教師漠視學生的生物前科學概念，特別是學生頭腦中與科學認知相異的生物前科學概念未得到矯正，經過一段時間，學生對該概念的理解又回到原有的認識，在新的問題情境下重復出錯。本文將對有關前概念的幾個問題作一些探討。

一、初中生物前科學概念調查分析

（一）生物前科學概念的涵義

通過問卷調查發現，學生在學習新的生物內容之前頭腦中并不是一張白紙，而是存在自己對有關生命現象和生命活動規律的想法，并伴隨著一定的思維方式，我們把這些原有的認知結構和認知模式稱為生物前科學概念。生物學前科學概念有些與科學認識相近，有助于學生在生物學習中形成概念，是學生進行生物學習的基礎。但也有許多前概念是膚淺的、模糊的，帶有片面性，甚至是錯誤的，不利于學生在生物學習中形成概念。

（二）初中生物前科學概念調查及分析

如果學生的頭腦不是空的容器，那么，在學習新的生物內容之前，他們的頭腦中存在哪些影響生物重要概念學習的認識呢？筆者通過問卷調查的方式，利用陜西師范大學生命科學學院李高峰老師設計的《初中生物前科學概念測量問卷》對剛入學未接受生物教學前的七年級學生進行測試。試卷內容念蓋了《義務教育生物學課程標準》（2011版）課程內容中的科學探究、生物體的結構層次、生物與環境、生物圈中的綠色植物、生物圈中的人、動物的運動和行為、生物的多樣性、生物技術和健康生活10個一級主題。從比例上看，在學生的生活中接觸得比較多的是生物圈中的綠色植物、生物圈中的人、生物的多樣性，占了19.44%，關注了學生的生活經驗，即注重了學生基于生活經驗形成的概念；與人類生產生活和社會發展息息相關的生物體的結構層次、生物技術和健康占8.33%；科學探究，生物的生殖、發育與遺傳，動物的運動和行為所占比例最低。

這次調查一共發放問卷198份，回收198份，回收率100%。按《義務教育生物學課程標準》（2011年版）10個一級主題內容進行統計結果如表一。

表一中，正確答案是指學生選了與科學概念相符的答案，前科學概念答案是指學生選了與科學概念不相符的答案，不知道答案指學生選了不知道的答案，重復數是指198份問卷中選了上述三種答案中某一答案的累計次數。從表中的合計數據看，選擇正確答案的累計次數占30.99%，選擇前科學概念答案的累計次數占55.87%，選擇不知道答案的累計次數占13.13%。結果表明形成前科學概念的學生占了半數以上，說明學生在學習新的生物內容之前，半數以上學生的頭腦中已存在前科學概念。

綜合上述表格并結合對學生訪談后分析：

1.科學探究部分的前科學概念調查情況

科學探究方面共出了兩道題，都是與顯微鏡相關的知識，由于農村中學教學儀器匱乏，所以學生對顯微鏡中玻片標本和物像的移動問題，他們以生活中鏡子成像的原理為參照，認為在顯微鏡上要讓物像往一定方向移動，玻片標本就要反方向移動。而對光學顯微鏡和電子顯微鏡的光源問題他們只能從字面上去理解，十分膚淺。

2.生物體結構層次部分的前科學概念調查情況

這部分一共出了三道題，前科學概念占了49.66%。對雞翅下面有一些黃色的塊狀物，較多學生認為是肌肉組織，還不知道雞皮和雞肉之間還連結著結締組織；對動物結構層次上知道有細胞、組織、器官和系統，但誰大誰小還分不清。

3.生物與環境部分的前科學概念調查情況

生物與環境部分出了二道題，一道是生態系統，另一道是消費者和生產者，前科學概念占了84.60%。這幾個概念都是比較抽象的概念，而之前學生對消費者和生產者的相關知識知之不多，容易引起學生形成前科學概念。

4.生物圈中的綠色植物部分的前科學概念調查情況

這部分的內容，共出了七道題，前科概念占53.98%。對于無花果樹，在生活當中沒有見其開花，學生多數只能從字面上去理解是無花結果，選對答案的學生有60%說是猜對的；對綠色植物的光合作用和呼吸作用二者混淆不清；竹子開花在現實生活中并不多見，而其他植物開花后并不死亡，所以學生認為竹子開花也是一種正常現象；植物生長是插根在土壤中的，而在空氣中很少能用肉眼看到植物從中吸取到某種營養物質，他們認為植物的營養主要來自土壤；生活當中，人們見到的花有雄蕊和雌蕊同花的居多，所以學生認為花的種類有雄花、雌花和兩性花，而不知道有無性花；對于植物莖中的導管，因為植株是活的，所以他們認為導管也應該是活的，像人的胃腸一樣，死了就不能吸收營養物質。

5.生物圈中的人部分的前科學概念調查情況

這部分的前科學概念占選擇重復數的40.41%，對于排泄和排遺他們還分不清，籠統地把廢物排出體外的活動都稱為排泄；對動脈血和靜脈血他們只能表象地從動脈和靜脈的層面上來區分，而不能從血液的含氧量和是否離心回心的層面上來區分；對呼吸和呼吸運動更是混為一談。人呼出的氣體中氧氣含量高還是二氧化碳含量高的問題，他們在生活中常聽別人說吸進去的是氧氣，呼出的是二氧化碳，因從眾而產生錯誤判斷。氧的運輸方面由于缺少生化知識，而產生前概念。

6.動物的運動和行為部分的前科學概念調查情況

動物的運動和行為部分只出了一道題，有兩個空，是關于孔雀開屏和開屏孔雀的性別問題，前科學概念為44.44%，形成前概念的原因主要是學生自認為是的主觀推斷。

7.生物的生殖、發育與遺傳部分的前科學概念調查情況

這部分也只出了一道題，兩個空，是關于血緣關系的內容。由于中國傳統的對性知識的教育發展比較滯后，教師、家長對生殖、發育與遺傳多數時候是羞于啟齒的，特別是農村初中，對于性知識不愿去了解太多，甚至教師和家長自己都弄不清，所以在這道題目上形成的前科學概念尤為明顯，占了98.74%，余下的為不知道，沒有一個學生選對正確答案。

8.生物多樣性部分的前科學概念調查情況

生物多樣性部分出了七套題目。學生對動物的分類十分模糊，他們認為雞不會飛，而鳥會，所以雞不是鳥；對蝙蝠的理解也依此為據。黑色、白色、棕色、紅色人種，由于膚色不同，因而他們認為不是相同的種，定性的依據也是膚淺的。

9.生物技術部分的前科學概念調查情況

生物技術部分出了三道題，前科學概念占44.61%，對于禽流感他們覺得名稱上有“禽”，那應該是只能傳染給禽類，對人畜共患的傳染病尚未形成概念；對于細菌和病毒，他們在媒體中獲得的信息多數是說它們的危害，而對生產生活中的面包、酸奶、酒等的制作是用了微生物的有利一面缺少了解，甚至視而不見，聽而不聞；雜交育種知識更是匱乏，原因同生物的生殖、發育與遺傳部分。

10.健康地生活部分的前科學概念調查情況

健康地生活部分出了三道題，分別是骨髓庫、艾滋病和綠色食品的相關知識，前科學概念占78.89%。隨著經濟的發展、生活質量的提高，健康越來越為人們所重視，但在農村，尤其是偏遠地區，健康知識的宣傳力度還不夠，基于此，學生對骨髓庫的理解認為是專門存放骨髓的地方；對于艾滋病的了解，由于缺少性等方面的知識，其傳播途徑學生的了解也不甚全面，仍然存在偏差；綠色食品他們的理解更是讓人啼笑皆非，認為綠色的食品就是綠色食品。

總的來說學生的生物前科學概念異常活躍，涉及范圍廣泛，學生在生活中經常接觸到，看得見、摸得著的事物能形成較多的前概念。對于很少接觸，看不見、摸不著，又很抽象的事物，則很少有相應的前科學概念，例如科學探究，學生不知道的占37.88%。

二、前科學概念對學生生物重要概念學習的消極影響

生物前科學概念是學生長期與生物環境作用通過主體的建構而形成的，對生物學習既有積極的作用也有消極的作用，這里主要論述其消極作用。

蘇霍姆林斯基指出學習的一條重要規律：在學生的意識中，不明確的、模糊的、膚淺的表象越少，壓在他肩上的學業落后的負擔就越輕，他的思想對于以后再一次學習新教材的準備就越充分，他在課堂上的腦力勞動的效果就越好。可見前概念對后續的科學概念的學習多起負影響。一般情況下，對生物現象、過程、材料的片面或錯誤理解而產生的前科學概念，將會成為學生學習生物的障礙，這些錯誤的前科學概念如果得不到及時糾正，學生會覺得生物難學，導致學業落后。通過長期的觀察和對比，筆者發現有科學概念和沒有前科學概念的學生對科學概念接受的自覺性往往高于有前科學概念的同學，后者有時甚至對教材、對教師的講解產生懷疑或否定的態度，且前兩者的學業成績也優于后者。同時筆者還發現：一旦學生對某些生物現象形成了前科學概念，要想加以轉變是極其困難的。例如動脈血與靜脈血的區分問題，學生老是改變不了動脈流動脈血，靜脈流靜脈血這一慣性思維。

三、初中生物前科學概念的矯正策略

生物前科學概念具有自發性、廣泛性、頑固性、隱蔽性、負遷移性、層次復雜性、反復性、形成的長期性、缺乏概括性、特異性、表象性等多方面的特點。要使它們徹底轉變為科學的概念不是一件容易的事情。有專家提出的概念轉變模型認為，要使概念轉變得以實現須具備以下四個條件：（1）對已有概念的不滿；（2）新概念的可理解性；（3）新概念的合理性；（4）新概念的有效性。按照這四個條件筆者認為，生物前科學概念可以從建立初中生物前科學概念庫，引發學生產生認知沖突構建科學概念，反饋鞏固這三個環節對生物前科學概念加以矯正。

（一）建立初中生物前科學概念庫

建立初中生物前科學概念庫是指初中生物教師在教學實踐中，主動把自己或他人發現的，初中生生物前科學概念收集起來，按《義務教育生物學課程標準》（2011年版）課程內容10個一級主題進行分類匯總，然后教師以課程標準為依據，利用自己掌握的生物學知識，深入、系統地分析這些前科學概念的錯誤或相異之處，為日后在教學過程中矯正學生的前科學概念作前期準備。

（二）引發認知沖突構建科學概念

認知沖突是指認知主體已有認知結構與新知識或新情境之間不能包容，或不同認知主體對某一問題存在不同看法的現象。前一種情況可稱之為主體內認知沖突，后一種情況可稱之為主體間認知沖突。學生在學習的過程中產生認知沖突是一種普遍的現象，課堂教學中，教師可根據教學內容，以初中生物前科學概念庫中的有關前科學概念設置一些問題，誘發學生產生認知沖突。認知沖突的產生就意味著前科學概念矯正已開始，這時候教師要著重引導學生通過實驗、對比、調查、觀察等方法將前概念充分暴露出來，讓他們發現自己概念的錯誤之處，然后激化矛盾，推翻前概念，建立科學概念。例如，有一道顯微鏡成像問題的題目：“顯微鏡下觀察玻片標本上的字母p，其在目鏡上觀察到的應該是（ ）。A.p B.q C.d D.都不是。”在評卷中我發現，有61%的同學選擇B，他們選擇該答案的依據是，在現實生活中鏡子上觀察到的物像正好跟實物相反，于是我讓學生通過顯微鏡自己去觀察字母p，結果是字母d，與之前他們的判斷大相徑庭，接著我讓學生查閱網絡。他們找到了光學顯微鏡的成像原理圖，從光學顯微鏡的成像原理圖中，學生明白了顯微鏡成像并不像平面鏡成像那樣簡單，而是一個倒立的虛像。緊著我讓學生在紙上寫上字母p，問：“你們手中的字母p如何才能實現它到字母d的轉變呢？”學生紛紛在臺上不停地擺弄著，后來他們都分別做到了。我又問他們：“能不能把它總結下來呢？”最終他們總結為：“在平面上順時針旋轉180度。”科學概念到此已經建立。

（三）反饋鞏固

德國著名心理學家艾賓浩斯對記憶研究的主要貢獻之一就是對記憶的保持規律作了重要研究，從“艾賓浩斯遺忘曲線”中我們可以發現：遺忘速度最快的區段是20分鐘、1小時、24小時，分別遺忘42%、56%、66%；2～31天遺忘率穩定在72%～79%之間；遺忘的速度是先快后慢等。同樣的道理，學生剛剛建立起來的科學概念，如果不及時進行反饋和鞏固，過了一段時間，可能會被遺忘或反復，因為前科學概念具有自發性、廣泛性、頑固性、隱蔽性、負遷移性、層次復雜性、反復性、形成的長期性、缺乏概括性、特異性、表象性的特點。況且前科學概念是學生在長期的生活經歷中構建起來的，要使學生放棄他曾深信不疑的觀念，接受一種全新的觀念，是一個困難的過程，有時甚至出現反復。鞏固形式有多種多樣，一般來說，我們可以通過復習再現、測試發現等方法來加以鞏固。復習再現是指通過對已建立的科學概念定期或不定地進復習，使這些概念在學生的記憶中多次呈現出來，從而加深記憶。測試發現是通過出示不同類型的測試題，讓學生隨堂測試，統計測試結果，并將測試結果與課前測試結果進行對比研究，根據遺忘的程度再次構建“認知沖突——暴露前概念——激化矛盾——推翻前概念——建立科學概念”，從而通過多次反復來達到鞏固科學概念的目的。

總之，初中生生物前科學概念是異常活躍和范圍廣泛的，能對初中生生物學習產生負面影響，但初中生生物前科學概念又是可以矯正的，在實際的生物教學中，如果教師能夠把握住學生的生物前科學概念，在教學中就能夠做到有的放矢，因而更好地提高教學效果。

（責編 林 劍）