初中生物學教學中前科學概念的轉變策略
——以“兩棲動物”概念的形成為例

張迎春 劉 暢 孫海飛

(陜西師范大學生命科學學院 西安 710119)

“兩棲動物”是人教版生物學八年級教材“兩棲動物與爬行動物”一節中涉及的一個重要科學概念，教材中定義是“幼體生活在水中，用鰓呼吸；成體大多生活在陸地上，也可在水中生活，用肺呼吸，皮膚輔助呼吸”。而學生易形成或已經形成的認識是“只要既能在水中生活又能在陸地上生活的動物就是兩棲動物”。本文試圖以“兩棲動物”為例，對轉化這一前科學概念的教學策略進行研究探討。

1 了解學生的前科學概念

為了了解學生的前科學概念，以某初中的學生為對象，采用二段式題目進行測驗。舉例如下：

(1)既可在水中生活又能在陸地上生活的動物就是兩棲動物( )

A.對 B.錯

(2)你選擇上面選項的理由是( )

A.除了兩棲動物外，很多動物都可以水陸兩棲

B.兩棲動物之所以得名就是因為他們水陸兩棲，可以在兩種環境中生活

C.不知道答案

D.(其他理由)________

問題(2)中選項B為學生認同這一前科學概念的常見理由。兩個問題都正確才算回答正確。結果表明，大部分被調查的學生明顯具有這一前科學概念。

2 前科學概念及對應的科學概念分析

了解學生前科學概念之后，既需要從知識角度分析其錯誤依據，也需要從學生角度分析其前科學概念的成因，才能把握概念轉變的教學基礎。

2.1 前科學概念分析 “既能在水中生活又能在陸地上生活的動物就是兩棲動物”是學生對兩棲動物的理解。根據定義法，概念應包含內涵和外延兩個部分。這一前科學概念的形成原因就出在概念內涵上。從生物學角度科學地定義“兩棲動物”的內涵，應選擇能將這類動物與其他動物區別的最本質特征：即幼體離不開水，成體既可以在水中生活，也可以在陸地生活。如果選擇非本質的特征作為概念的內涵而忽略掉概念的特性，就會以偏概全形成“不完整概念”。

2.2 前科學概念成因分析 通過分析和調查，發現“兩棲動物”前科學概念的成因主要在于以下三個方面：①對術語的曲解。學生在課外閱讀中往往會接觸到一些不夠嚴謹的概念表述，例如，兩棲動物既可以在陸地也可以在水中生活。再聯想術語“兩棲”，從而“望文生義”形成前科學概念。②日常生活經驗的影響。學生知道青蛙、蟾蜍可以在陸地上生活，也可在水中游泳。由此形成青蛙、蟾蜍水陸兩棲生活的簡單認識。③概念學習不牢固。學生若對兩棲動物的內涵理解不到位，就可能在學習之后仍然認為：能夠水陸兩棲的動物就是兩棲動物。

2.3 對應的科學概念分析 要辯駁這一不科學認識，從對應的科學概念分析至少可以找到兩點依據：①忽略了幼體階段。兩棲類動物屬于從水生到陸生進化的代表，關鍵就在于其幼體發育仍然離不開水[1]；②錯誤擴大了概念例證的范圍。能夠水陸兩棲生活不是成體兩棲動物的獨有特征，因為陸生脊椎動物中的爬行動物也有許多種類能水陸兩棲，如龜、鱉和鱷等。

3 前科學概念轉變策略

根據概念轉變心理模型的三個關鍵步驟[2]、教育學概念轉變模型(CCM)的四個條件[3]和Peter W.Hewson“為概念轉變而教”的指導原則，結合教學設計、課堂教學等教學環節，本文提出促進學生前科學概念轉變為科學概念的如下教學策略。

3.1 設計診斷性問題，了解學生前科學概念 概念轉變首先應讓學生的前科學概念得以暴露。而給予學生表達的機會至少可以有兩種方式：①教師通過“個別訪談”和以往教學經驗等了解學生的前科學概念；②設計診斷性問題或情境，進一步明確學生的前科學概念。問題設計可以遵循兩種思路：①直接呈現前科學概念，指出缺陷；②提供間接信息，讓學生在推論中展現錯誤認識。由于有些前科學概念只是學生基于現有經驗背景而做出的推論，因此有時需要教師提供間接知識或情境。

3.2 設置矛盾沖突，引發對前科學概念的思考 “CCM”要求教學中要創造認知沖突使學生對原有概念產生不滿。這正可以應用課前設計的診斷性問題。例如，“龜”和“青蛙”都是可以水陸兩棲的，但為什么龜屬于爬行動物，但青蛙卻是兩棲動物？這個反例可讓學生直接暴露認知缺陷。可以通過對這一前科學概念的思考進入科學概念的學習。

3.3 科學認知，建立科學概念 根據奧蘇伯爾的“同化”概念獲得方式，概念的教學可以采用實例——規則——實例的方法。即從實例所代表的事實中歸納出定義，再回到具體實例，這便是科學概念的建立過程。學生對動物有著較為豐富的個體經驗背景，從實例出發能夠調動他們的經驗，符合認知規律。例如，教材先選擇了“青蛙”作為典型代表動物，再給出兩棲動物的定義。可以采用的教學策略是利用代表動物，引導學生從中總結出關鍵屬性，正確定義，建立科學概念。但教材中并不一定有全面的資源。例如，對于“青蛙”這一代表動物，正確定義包括幼體和成體兩個階段。而教材卻主要從成體的外形和呼吸方式進行闡述，這就需要教師適當補充幼體的特征。

單純建立科學概念并不能轉變學生的前科學概念，還需要對能夠辯駁前科學概念的核心知識進行強調，為質疑辨析前科學概念做準備。例如，可以用問題促使學生深入思考：“兩棲”究竟是指兩棲動物終身兩棲生活，還是僅僅指生長發育的一個階段。

3.4 課堂練習，應用科學概念 一些學生學習科學概念后，并未放棄原有的前科學概念。主要原因是他們未將學習獲得的相關背景知識、科學概念等組織起來。解決這一問題的策略是在課堂練習中應用科學概念，進而在知識建構中確立科學概念。

課堂練習可有兩種層次，一是科學概念的鞏固練習。在科學概念已建立的基礎上，可用實例(正例、反例)作為題目，來加強學生對定義的理解。例如：為什么娃娃魚、蠑螈屬于為兩棲動物？“龜”是兩棲動物嗎？這就是運用概念的過程。二是對前科學概念的質疑辨析。可將其作為練習題，讓學生依據所學科學概念進行分析，說出對前科學概念的質疑理由。由此完成前科學概念的轉變。