生物學習中前概念的順應與轉化

鄭挺誼

摘 要 前概念是學生在接受教育前對事物和現象已有的認識與觀念，探析了前概念成因及對學習的影響。要跨越這道坎，了解是前提，分析是基礎，實踐是保障，研究是核心，轉化是關鍵。正確的前概念——有正遷移作用，同化中利用；模糊的前概念——形成思維障礙，情境中構建；缺陷的前概念——片面掩蓋全面，暴露后修正；抽象的前概念——干擾思維方法，類比中建模；錯誤的前概念——阻礙認知順應，澄清后轉化。利用前概念正負遷移，實現前概念的順應與轉化，使之成為學習的助推器而不是攔路虎。

關鍵詞 生物前概念 概念教學 遷移 順應 轉化

中圖分類號 G633.91 文獻標識碼 B

前概念廣泛存在于每個人的思維中，美國著名教育心理學家奧蘇伯爾說：“影響學習最重要的因素是學生已經知道什么，我們應當根據學生前概念的狀況去進行教學。”前概念是生物學知識的重要組成部分，是生物學習的起點、教學的切入點、順應的重點和轉化的難點。

1 生物學習中前概念的成因探析

學生在學習生物概念時不是“白紙一張”，而是在觀察環境與學習的活動中形成了固有的認知模式。好多學生“一聽覺得懂，一看書認為會，一做題就出錯”，究其原因，還是對基本概念理解不透徹。由于生物概念揭示的是復雜紛繁自然現象的本質或定義，具有抽象性和復雜性的特點，常會使學生對概念理解表現出表面性、片面性和主觀性。

1.1 望文生義誤解

學生習慣通過文字閱讀來理解文字表面的東西，當接觸到一個新的概念或物品時，根據概念表述自下定義，或僅從字面上理解而產生錯誤。如認為“微生物”就是很小的生物（蘑菇、靈芝、100多斤巨蕈等都很大）；；“蟲草”冬天是蟲夏天是草，既是動物，又是植物（實際昆蟲與真菌的結合體）；鯨魚、鮑魚屬于魚類，“綠色食品”是葉綠色可吃的植物等。

1.2 生活經驗影響

學生常會受生活經驗和日常觀察的影響，利用習慣性思維進行推斷，將某些概念的理解帶入誤區，甚至背道而馳。如看到人、豬、雞、鴨等動物的血是紅色，就認為血液都是紅色的（蚯蚓血玫瑰色，蜘蛛血綠色，蝦蟹血青色，蝸牛血藍色，南極某些魚血透明）；認為在低倍鏡視野中的血液也是鮮紅色（黃色）；認為糖都是甜的，淀粉纖維不是糖類；食用的“豆芽”是根。

1.3 舊概念的泛化

新環境提供的信息會受到學生原來形成的概念及已有認知結構的影響，使他們認知結構重組與改造困難，原有相近或有一定關聯的舊概念對新學概念造成干擾。如認為蝙蝠會飛也是鳥；病毒引起人和動植物疾病，病毒只有害處；動脈血管中流動脈血，靜脈血管中流靜脈血（忽視了肺動脈和肺靜脈）；看到洋蔥、馬鈴薯、藕等食用部分長在地下、水下，認為這些都是根，莖都長在地上。

1.4 憑直覺來推斷

學生有時會憑直覺從表面現象去推斷生命現象，不理解所隱含的生物學本質屬性或原理。如認為人體最大的消化器官是胃，人呼吸作用的場所是肺（實際是氣體交換場所），而不是組織細胞；認為“菊花是一朵花”，植物只要開花就能結果、產生種子；樹干上釘一枚鐵釘會隨著樹的生長往上升高；把手臂的靜脈、樹的葉脈說成“筋”；一個人持續24 h發燒39℃，認為人體產熱大于散熱；酵母菌、乳酸菌、蘑菇、青霉菌的細胞有明顯區別是蘑菇（認為它大）。

1.5 認知水平局限

學生認知水平處在形象思維階段，通過圖像、聲音等來認識世界，缺少辨證思想和生物本質的認識。如認為嬰兒出生才是新生命的開始；玉米棒是一個果實；出球小動脈內流動的是靜脈血；當人左手被針尖刺時，立即縮回，縮回后才感到被針刺疼了，然后用右手把針拿起來扔掉，認為神經傳導的路徑及產生痛覺的部位依次是圖1中A→B→C→D→E、左手皮膚，而不知道是A→B→C→F→H→G→I→J→K、大腦皮層。

2 前概念對學生學習生物概念的影響

“老師教得苦，學生學得累，最后還是不清楚”是概念教學的困惑。學生原有認知水平的前概念對學習有重大影響，正確的前概念有助于新概念形成，而相悖或錯誤的前概念會造成其學習困難、干或產生學習障礙。

2.1 正確的前概念——有正遷移作用

概念是學生從大量具體例證中以辨別、抽象、概括等形成的，經歷由感性到理性的抽象概括過程。正確的前概念是學習資源和概念學習的增長點，當學生已有的認知與生物概念有相似或相通時形成正遷移，促進生物概念的建構和有意義學習。如通過對向日葵和家中陽臺養花的觀察，為植物的向光性學習奠定了基礎；又如學了“物種”后，再教“種群”時抓住要點“兩同”、“全部個體”，再舉例辨析：一個池塘中全部的魚、一個池塘中全部的蝌蚪，幫助學生理解，促成物種、種群和生態系統的概念教學。

2.2 模糊的前概念——形成思維障礙

似是而非，知其然，不知其所以然模糊的前概念，會造成學生的思維混亂，不良的思維定勢干擾生物概念建構的精確性和嚴謹性。如極核和極體混淆；使用顯微鏡觀察裝片用手調節鏡筒下降時，認為眼睛應注視目鏡而不是物鏡；桃、梨、蘋果等可食的是果實，而小麥、玉米不是果實是種子；藕、土豆、荸薺等都是根（根沒有節、節間和葉，一般無芽，表面常有紋理）；長期使用同一種農藥，殺蟲效果會降低，認為害蟲抗藥性是在使用農藥后才產生，對農藥產生了抵抗力就不怕農藥了，而不是農藥對害蟲抗藥性變異進行選擇的結果。

2.3 缺陷的前概念——片面掩蓋全面

缺陷的前概念造成學生從狹隘的角度看問題，管中窺豹略見一斑的片面性思維方式，妨礙多角度全面分析，導致以偏概全。如對光合作用所需的原料、條件、反應場所、產物、實質、意義只部分理解，局限于氣體交換、物質或能量轉化的某一方面，認為植物白天只進行光合作用，晚上才有呼吸作用，光合作用是植物把光能轉化成營養物質的過程，如圖2所示的實驗裝置，認為丙中植物換成萌發的種子，裝置丁中也會出現渾濁現象。

2.4 抽象的前概念——干擾思維方法

生物學中許多原理是抽象的，新陳代謝、生長發育等生理機制是內隱的，學習看不見摸不著的東西時，學生就會用常規想法代替科學思維。如認為反射弧中的神經中樞都位于脊髓，某人不小心被蠟燭燙了，認為他的反應是：先感到痛，后縮手；人體溫度升高能增強巨噬細胞吞噬病原體的能力，抑制某些對溫度敏感的病原體的增殖等，助于康復的免疫反應屬于特異性免疫；在饑餓或在冬眠時，想當然地認為能量的消耗依次為脂肪→蛋白質→糖類。

2.5 錯誤的前概念——阻礙認知順應

錯誤的前概念讓學生原有認知結構無法同化新環境提供的信息，引起正確認知受阻，束縛對概念內涵的理解，阻礙后續學習。如認為靜脈血中的營養物質一定比動脈血中的少（忽視了小腸靜脈），肝動脈中血糖一定比肝靜脈多（肝臟合成肝糖原由靜脈釋放血糖）；認為腎小球的入球小動脈流入動脈血，出球小動脈流出的是靜脈血；認為糞便是代謝產物，排泄與排遺是同一概念；所有動物繁殖都需要母親和父親；看到很多老人很早就起來晨煉，認為一天中早晨空氣最好，氧氣最多。

3 順應與轉化生物前概念教學策略

學生前概念水平是教師教學活動設計與開展的出發點，前概念認知基礎來源廣泛，復雜多樣，具有廣泛性、頑固性、自發性、隱蔽性和反復性的特點。教師利用前概念進行正遷移，避免和消除其負遷移，要注意了解是前提，分析是基礎，實踐是保障，研究是核心，轉化是關鍵。

3.1 正確的前概念，在同化中利用

正確的生物前概念是生物學習的良好基礎和鋪墊。學生從大量生活經驗中，觀察到許多生活現象或經驗中獲得了不少正確的感性認識，對于形成生物概念有很好的利用價值。當生物概念和前概念一致時，學生頭腦中的原有認知將會被同化或順應，易于理解新概念。

如在生活中看到萎蔫的青菜放在清水中又變得堅挺起來，而淹制青菜時加食鹽后有水滲出，就很易理解細胞液濃度高于外界濃度會吸水，反之會失水。又如圖3表示河水中DO（溶解氧）一天內隨水溫變化情況，凌晨零點時水中DO僅為該溫度下DO飽和值75%～80%，在午后DO出現過飽和，15時DO飽和度可高達110%，分析上述現象原因時，會將溫度對氣體溶解度的影響及光照強度變化對植物合作光用影響遷移到解題的影響因素中。

3.2 模糊的前概念，在情境中構建

對于模糊的前概念，教師要在了解學生認知水平的基礎上，從學生身邊感興趣的問題著手，創設既符合學生心理特征和接受能力，又能配合教材內容的問題情境，搭建“腳手架”，使無法感知的抽象概念化為形象的圖表，以強化、純化和簡化有些現象，突出主要因素，消除干擾因素，利用概念圖，使概念系統化，讓學習更加有組織、有秩序、系統化地進行學習。

如新陳代謝復習時，教師創設情境：假如你是O2分子，你是如何參與人體新陳代謝？寫出參與的主要路徑、重要的生理變化，用擬人的方法身臨其境去體驗。又如食物在人體的消化吸收過程，先讓學生根據生活經驗對食物在人體內的旅行線路（圖4）進行推測，在“抽象文字→出示平面圖→體驗活動→觀看影像”過程中形成正確概念，解開食物消化器官的相關秘密，使模糊的認識變得清晰，形成知識框架。

3.3 缺陷的前概念，在暴露后修正

教學應首先是“診斷”，其次才是“治療”，先入為主的生活經驗會阻斷學生對知識間的內在聯系，造成其認知過程與運用過程脫節。教師可多種方法讓學生暴露出原有認知，診斷學生對生物概念理解上的缺陷，剖析后予以修正（圖5）。

如教師引導學生思考吃葡萄和番茄時很少想到吃的是什么部分，誘導并暴露其不正確的想法，讓他們對照科學知識，意識到原有經驗認識的不足和錯誤，在修正中形成正確概念。又對兩棲動物，學生認為既能生活在陸地上，又能生活在水中的動物，不知道有此生活習性的還有水棲的爬行動物和水棲的哺乳動物。播放視頻和講解介紹兩棲動物用肺呼吸，有側線，依靠尾鰭游泳，發育過程要經過變態才能上陸生活，生殖沒有脫離水的限制，是經歷水中（幼體）向陸地（成體）發育的變溫動物。

3.4 抽象的前概念，在類比中建模

生物學中一些看不見摸不著抽象零散的概念，影響了學生對概念內涵的理解，妨礙了其對模型的構建。認知主義和建構主義學習理論都強調對比歸納建立概念圖，如果教師用線把某一主題概念連接來表征，將概念溝通，建立模型，就會直觀化、可視化。

如講人體內部器官時，學生有各種幻象，可結合掛圖、模型觀察結構，使原始概念更具體、更明確，進行鏈接，在類比中建立模型或概念圖，完善認知結構。

3.5 錯誤的前概念，在澄清后轉化

將錯就錯，引發認知沖突，修正錯誤概念。教師首先假設原概念正確，然后利用其所謂的想法或思路歸納出與自相矛盾事實或已知相悖的結論，進而引發學生的認知沖突，認識到錯誤所在，進行對照反思，剔除錯誤概念，建立生物概念。

如有學生認為糞便是代謝產物，可將人體循環系統、呼吸系統、消化系統、泌尿系統運用圖6所示的概念圖進行教學，將零散知識系統化，更直觀、簡明清晰地呈現并結構化，澄清后，轉化排泄就是排遺的錯誤前概念。

借助實驗，驗證科學結論，糾正錯誤概念。實驗是糾正錯誤前概念的最有效方法之一，通過實驗使學生親眼目睹矯正原有的觀念是錯誤，在頭腦中重新建構起正確的概念。

如學生認為綠色植物白天只有光合作用沒有呼吸作用，可設計實驗：將新鮮綠葉放入錐型瓶內，用彎管與盛有澳代磨香草酚藍試劑（BTB）的試管相連，試劑由藍色逐漸變成紅黃色，這是綠葉呼吸產生的CO2氣體進入試劑的結果，讓學生知道植物白天也能進行呼吸作用。

如果教師奢望把正確概念告訴學生就想消解錯誤的前概念是不現實的，教師說菊花不是一朵花，學生不接受，最好的辦法就是讓學生親自觀察菊花，探究解剖菊花的結構，再配合相關知識的講解。事實最有說服力，否則任何講授都是蒼白無力。正如“我聽了，就忘了；我看了，就相信了；我做了，就理解了”。

總之，前概念對生物教學造成的影響不容忽視，要實現前概念的有效利用和轉化，教師需在對學生前概念的收集與分析的基礎上，根據奧蘇伯爾的同化理論和建構主義理論，采用多種方法激起學生新舊思維的矛盾，造成認知沖突，修正、完善學生的前概念，走出教學中“老師講得好辛苦，學生還是沒有搞清楚”的困局。

參考文獻：

[1] 施良方.學習論[M].北京：人民教育出版社，2000.

[2] 吳志標.初中科學教學中學生前錯誤概念揭示和矯治[J].中學物理，2012（9）.