在解構錯誤前概念中建構生物學科學概念

吳海燕

(江蘇省連云港市新浦中學 222003)

學生在學習生物學之前已有一些生物學前概念。其中與科學概念一致的前概念，是學習科學概念的良好基礎，是新概念形成的生長點；與科學概念相違背的，可定義為錯誤前概念，如果得不到及時解構，會阻礙科學概念的建構。

《義務教育生物學課程標準(2011年版)》凸顯重要概念的傳遞。強調在教學過程中，教師必須注意到學生頭腦中已有的概念，特別是那些與科學概念相抵觸的錯誤概念，幫助學生消除錯誤概念，建立科學概念[1]。本文例談了如何在生物學教學中幫助學生解構錯誤前概念、建構科學概念的策略。

1 學習借鑒概念轉變理論

概念轉變是學習者由前概念向科學概念的轉變過程，是學習者自主建構的過程，是“同化”和“順應”統一的過程。概念轉變理論認為一個人原來的概念要發生順應需要滿足四個條件： ①對原有概念的不滿；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。概念轉變理論的教學策略： ①提供有挑戰性的情境，學生做出個人預測；②小組討論、班級交流預測與解釋，暴露前概念；③小組為單位，設計實驗來檢驗預測；④展開討論，使學生初步接受科學觀念；⑤在新情境中進一步鞏固科學概念[2]。

2 解構錯誤前概念，建構生物學科學概念的有效策略

運用概念轉變理論觀點指導生物學教學，采取“引發認知沖突、加強實踐體驗、注重學以致用”策略，解構錯誤前概念，建構科學概念。

2.1 引發認知沖突，暴露錯誤前概念 教師通過一定的方式，如提問、問卷調查、檢測等了解學生的前概念；創設問題情境，組織學生討論，不同經驗的學生之間會產生觀念的對立、交鋒，引發認知沖突，充分暴露錯誤前概念。

例如，在“植物的呼吸作用”的教學時，教師聯系前面學習的光合作用創設問題情境： 光照條件下，綠色植物與大氣間怎樣進行氣體交換？無光照環境下，綠色植物與大氣間怎樣進行氣體交換？光照條件下，綠色植物是否有吸收氧氣，呼出二氧化碳現象？蘋果長時間放在塑料袋內，為何會出現皺縮和發熱現象？干燥種子和煮熟種子都有呼吸作用嗎？光照條件下，綠色植物為何能表現出光合作用，而表現不出呼吸作用？充分表達后暴露的錯誤前概念： ①植物只進行光合作用，不進行呼吸作用；②人和動物才進行呼吸作用；③植物白天進行光合作用，夜間進行呼吸作用；④植物只吸收二氧化碳，釋放出氧氣；⑤植物呼吸消耗二氧化碳，制造氧氣；⑥植物呼吸時也需要光。

再如，在“人體的呼吸運動”的教學時，引導學生思考系列問題： 當你進行呼吸時，感受到胸廓的起伏了嗎？胸廓的變化與呼吸有何關系？是由于胸廓擴大導致吸氣，還是因為吸氣后使胸廓擴大？肺為何可以和外界進行氣體交換呢？肺容積是自動地增大或減小嗎？肺內的氣體為何能夠排出肺呢？充分表達后暴露的錯誤前概念： ①呼吸運動就是在呼吸；②吸氣后導致胸廓擴大、呼氣后導致胸廓縮小；③不需要其他構造的協助，肺就能自行縮小或擴大；④外界氣體進入肺以后肺容積增大、氣體出肺以后肺容積減少等。

2.2 加強實踐體驗，解構錯誤前概念，建構科學概念 感性認識是理性認識的基礎，要在實踐中獲得。讓好奇、好問、好動的初中生在觀察、驗證、模擬、探究實驗及模型制作等實踐活動中建構科學概念，符合學生的認知規律。

2.2.1 制訂并實施探究方案，在探究活動中建構科學概念 在生物學教學中一般可以通過探究性實驗來解決認知沖突，學生自己設計實驗進行探究，體驗探究的過程，通過實驗觀察得出結論，用真實的探究結果糾正原來錯誤認識，實現認知順應，建構科學概念。

例如，在“植物的呼吸作用”教學中，要證明植物的呼吸現象的存在，最好的辦法就是像研究光合作用那樣，從植物呼吸時吸收什么氣體，釋放什么氣體、能量的轉化三方面設計實驗，提示學生根據二氧化碳具有使澄清石灰水變渾濁的特性、氧氣可以助燃、熱量使溫度計溫度升高的原理，鼓勵引導學生利用萌發的種子、煮熟的種子和實驗用具，探究： ①種子呼吸時是否釋放二氧化碳，②探究種子呼吸時是否要吸收氧氣，探究種子呼吸時是否釋放能量。小組匯報分享探究學習的成果，得出結論。

2.2.2 自制并演示模擬模型，在互助學習中建構科學概念 在生物學教學中，有時可用建模的方法來反映生命活動規律，形象直觀，學生更容易接受和理解復雜的原理，發展學生思維，提高學生能力，建構科學概念。

例如，在“人體的呼吸運動”教學中，“呼吸運動”比較抽象，學生又存在較多的錯誤前概念，課前組織興趣小組自制模擬胸部呼吸運動的模型裝置(參考蘇科版生物學教材圖7-8)。課堂在小組討論基礎上，讓學生進行深呼吸，體驗呼吸時胸廓的起伏，小組內利用模型演示胸部呼吸運動，分享學習成果： 用手向下拉橡皮膜，使膈頂部下降，代表膈肌收縮，“胸廓”的上下徑變長，胸廓體積增大，肺容積被動增大，這時氣球鼓起，表示的是外界氣體進入肺——吸氣；手松開橡皮膜，使膈頂部回升，代表膈肌舒張，胸廓體積縮小，肺容積被動縮小，氣體從肺呼出——呼氣。

通過模型演示得出結論： 胸廓的變化是由呼吸肌運動引起的，呼吸肌收縮，胸廓擴大，呼吸肌舒張，胸廓減小；胸廓的變化會引起肺容積的變化，肺容積會隨著被動地增大或減小；肺容積增大，使得肺內氣壓小于外界，外界氣體通過呼吸道進入肺。反之氣體被排出體外。建構呼吸運動的科學概念： 呼吸運動指胸廓有節律的擴大和縮小，它包括吸氣和呼氣兩個過程；呼吸運動的完成主要與呼吸肌的收縮和舒張有關；呼吸運動的意義是完成了肺內氣體與外界氣體的交換。

2.3 注重學以致用，在相似概念類比中理順邏輯關系 引導學生將建構的科學觀念運用到其他新情境，形成對科學概念更深刻、全面的理解；建構重要概念之間聯系的重要方法是類比的應用，幫助學生正確理解概念的內涵和外延，使概念學習條理化、系統化。

有關“呼吸”的教學內容是初中生物學教學的重點，也是教學的難點。呼吸、呼吸運動和呼吸作用三個概念名稱相近，但內涵不同，大部分學生將三個概念混淆。教師提出相關問題，對相似概念類比辨析： ①人體不斷從外界吸收氧氣并把二氧化碳排出體外的過程是( )；②人體能夠不斷把氧氣從外界吸收到肺并不斷把二氧化碳排出體外，其原因是人體不斷地進行著( )；③人體不斷從外界吸收氧氣并不斷把二氧化碳排出體外，其中二氧化碳不斷產生的原因是人體每時每刻都在進行著( )。

學生回顧相關概念，并以圖示的形式呈現進行類比(圖略)。

學生在概念類比的基礎上理解三者聯系： 呼吸運動完成了呼吸全過程的第一個環節——肺泡與外界的氣體交換(肺的通氣)；呼吸的四個過程為活細胞的呼吸作用提供氧氣；生物體通過呼吸作用將體內的有機物不斷分解，生成二氧化碳和水，并釋放能量，維持生物體各項生命活動。

總之，教師應充分重視學生的前概念，在教學中使前概念和新學習的概念密切聯系，通過同化來擴充自己的圖式，豐富發展正確的科學概念，通過順應來轉變錯誤的認識，形成對概念多維的全面理解，促進生物學科學概念的建構。