例析生物學迷思概念轉變的教學策略

熊有威

（常州市北郊高級中學 江蘇常州 213031）

生物學概念是構建生物學完整知識體系的重要基礎，深刻理解和靈活運用生物學概念是學生提高生物學學科核心素養的必要前提。近年來，生物學“新課標、新教材、新高考”對核心概念的重視度逐漸突顯，由概念的內涵所延伸出來的學科價值將逐漸滲透學科教育質量評價。因此，教師在教學中要重視概念教學，幫助學生深入理解知識，理清概念之間的區別與聯系，形成完整的知識網絡架構。學生在課堂上的學習過程往往無法探尋到生物學概念的本源，易出現不科學或有偏差的認知而不自知，從而阻礙了對新知識的理解。這些非科學的觀念或想法稱為迷思概念。如果教師在課堂上不能引導學生追溯科學概念的本源，就會使學生混淆科學概念與迷思概念，阻礙學生對科學概念的理解。下文以2019年人教版生物學教材中的“細胞呼吸的原理和應用”一節為例，追根溯源，理清概念認知過程中的“迷思”規避策略，為“三新”背景下的生物教學提供教學參考。

1 追根溯源，析因釋疑

通過“細胞呼吸的原理和應用”一節的課堂反饋結果來看，學生的迷思概念主要集中在如圖1所示的幾個方面：①細胞呼吸的概念；②有氧呼吸的概念及過程；③無氧呼吸的概念及過程；④有氧與無氧呼吸的區別；⑤不同生物的細胞呼吸方式；⑥細胞呼吸原理的應用。通過課堂追問，教師發現學生對概念的認知障礙主要集中在以下方面：①生活經驗和前階段學習的影響；②主觀臆斷；③片面理解概念。實際生活中的通俗描述往往與教材上的規范描述相悖，容易在概念認知的學習過程中造成學生思維上的沖突。“元認知”表明學習新知識的時候伴隨著已有認知的解構，學生前階段學習必然影響著新概念的學習。細胞呼吸的類型和過程復雜，學生學習的過程中缺乏深度思考，容易通過主觀臆斷的慣性思維造成概念的迷思。學生對某一概念的理解往往需要在“大概念”體系中進行，需要思考其與其他概念的區別與關聯性，片面地理解某一概念也會觸發迷思。教師在實際教學過程要能夠引導學生突破以上幾個方面的思維慣性。

圖1 高中學生細胞呼吸認知障礙析因圖

2 抽絲剝繭，洞察本源

生物學概念往往都有其本源的科學依據，即科學概念的含義、本質和所屬層級。如何理清不同生物學概念所屬層級，并進一步挖掘概念背后所蘊藏的科學內涵至關重要。在“細胞呼吸的原理及應用”一節中，關于細胞呼吸定義和類型的知識本源貼近生活，學生造成概念“迷思”的主要原因是混淆細胞呼吸與呼吸運動，概念轉變的途徑是摒除生活用語而直言“細胞呼吸”的科學內涵。如何在知識之間的區別與聯系中對概念進行辨析則是更深層次的思維活動，教師需要解構概念的本質再引導學生逐層、逐級地辨析知識之間的區別與聯系。例如，有氧呼吸和無氧呼吸概念本源區別在于對O的需求不同，如果學生只知其然，就無法深入知識的內核，這就要求學生還要對兩者的反應場所、反應條件、物質變化、能量變化以及反應式進行深入辨析（表1），探明細胞呼吸的本質，進一步理解知識之間的聯系。

表1 細胞呼吸的類型及比較

3 統籌兼顧，回歸體系

高中生物學新教材不同單元的編制是去獨立化的，教師必須重視概念之間的內在關聯。“細胞呼吸”這一概念共由8個子概念組成，分別為細胞呼吸的定義、細胞呼吸的類型、細胞呼吸的場所、有氧呼吸及其基本過程、無氧呼吸及其基本過程、不同生物細胞呼吸的方式、呼吸作用與光合作用的聯系、細胞呼吸原理的應用。如圖2所示的概念圖將細胞呼吸相關的子概念進行了關聯，為迷思概念的精準轉變提供了方向。結合前期診斷出的學生認知障礙，筆者針對“細胞呼吸的原理和應用”一節，設計了“吸引—探究—解釋—遷移—概念轉變”教學過程，引導學生在自我診斷中完成迷思概念的成功轉變。

圖2 “細胞呼吸的原理及應用”一節概念圖

4 自惟至熟，化解迷思

科學概念的本質探查需要以學生學習過程中的心智構架為依托，將科學術語、科學內涵等組成要素進行解構與重構，從而對一些抽象化的科學事實進行思維推演，完成概念轉變。例如，“細胞呼吸”這一科學術語的概念內涵是指有機物在細胞內部經過氧化分解，產生二氧化碳和其他產物，并釋放能量和產生ATP的過程（表2）。概念的延伸是該過程發生的場所及類型，特別是不同類型的生物細胞呼吸的基本過程。

表2 構建“細胞呼吸的原理與應用”一節相關概念所需的心智架構

（續表）

學生經過由表入里的知識脈絡推演，便能夠深入知識內核，改變原有經驗性認知，進一步化解迷思。