在解構(gòu)錯(cuò)誤前概念中建構(gòu)生物學(xué)科學(xué)概念

吳海燕

(江蘇省連云港市新浦中學(xué) 222003)

學(xué)生在學(xué)習(xí)生物學(xué)之前已有一些生物學(xué)前概念。其中與科學(xué)概念一致的前概念，是學(xué)習(xí)科學(xué)概念的良好基礎(chǔ)，是新概念形成的生長點(diǎn)；與科學(xué)概念相違背的，可定義為錯(cuò)誤前概念，如果得不到及時(shí)解構(gòu)，會(huì)阻礙科學(xué)概念的建構(gòu)。

《義務(wù)教育生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2011年版)》凸顯重要概念的傳遞。強(qiáng)調(diào)在教學(xué)過程中，教師必須注意到學(xué)生頭腦中已有的概念，特別是那些與科學(xué)概念相抵觸的錯(cuò)誤概念，幫助學(xué)生消除錯(cuò)誤概念，建立科學(xué)概念[1]。本文例談了如何在生物學(xué)教學(xué)中幫助學(xué)生解構(gòu)錯(cuò)誤前概念、建構(gòu)科學(xué)概念的策略。

1 學(xué)習(xí)借鑒概念轉(zhuǎn)變理論

概念轉(zhuǎn)變是學(xué)習(xí)者由前概念向科學(xué)概念的轉(zhuǎn)變過程，是學(xué)習(xí)者自主建構(gòu)的過程，是“同化”和“順應(yīng)”統(tǒng)一的過程。概念轉(zhuǎn)變理論認(rèn)為一個(gè)人原來的概念要發(fā)生順應(yīng)需要滿足四個(gè)條件： ①對(duì)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(zhuǎn)變理論的教學(xué)策略： ①提供有挑戰(zhàn)性的情境，學(xué)生做出個(gè)人預(yù)測(cè)；②小組討論、班級(jí)交流預(yù)測(cè)與解釋，暴露前概念；③小組為單位，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來檢驗(yàn)預(yù)測(cè)；④展開討論，使學(xué)生初步接受科學(xué)觀念；⑤在新情境中進(jìn)一步鞏固科學(xué)概念[2]。

2 解構(gòu)錯(cuò)誤前概念，建構(gòu)生物學(xué)科學(xué)概念的有效策略

運(yùn)用概念轉(zhuǎn)變理論觀點(diǎn)指導(dǎo)生物學(xué)教學(xué)，采取“引發(fā)認(rèn)知沖突、加強(qiáng)實(shí)踐體驗(yàn)、注重學(xué)以致用”策略，解構(gòu)錯(cuò)誤前概念，建構(gòu)科學(xué)概念。

2.1 引發(fā)認(rèn)知沖突，暴露錯(cuò)誤前概念 教師通過一定的方式，如提問、問卷調(diào)查、檢測(cè)等了解學(xué)生的前概念；創(chuàng)設(shè)問題情境，組織學(xué)生討論，不同經(jīng)驗(yàn)的學(xué)生之間會(huì)產(chǎn)生觀念的對(duì)立、交鋒，引發(fā)認(rèn)知沖突，充分暴露錯(cuò)誤前概念。

例如，在“植物的呼吸作用”的教學(xué)時(shí)，教師聯(lián)系前面學(xué)習(xí)的光合作用創(chuàng)設(shè)問題情境： 光照條件下，綠色植物與大氣間怎樣進(jìn)行氣體交換？無光照環(huán)境下，綠色植物與大氣間怎樣進(jìn)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(xiàn)象？蘋果長時(shí)間放在塑料袋內(nèi)，為何會(huì)出現(xiàn)皺縮和發(fā)熱現(xiàn)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(xiàn)出光合作用，而表現(xiàn)不出呼吸作用？充分表達(dá)后暴露的錯(cuò)誤前概念： ①植物只進(jìn)行光合作用，不進(jìn)行呼吸作用；②人和動(dòng)物才進(jìn)行呼吸作用；③植物白天進(jìn)行光合作用，夜間進(jìn)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(shí)也需要光。

再如，在“人體的呼吸運(yùn)動(dòng)”的教學(xué)時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生思考系列問題： 當(dāng)你進(jìn)行呼吸時(shí)，感受到胸廓的起伏了嗎？胸廓的變化與呼吸有何關(guān)系？是由于胸廓擴(kuò)大導(dǎo)致吸氣，還是因?yàn)槲鼩夂笫剐乩獢U(kuò)大？肺為何可以和外界進(jìn)行氣體交換呢？肺容積是自動(dòng)地增大或減小嗎？肺內(nèi)的氣體為何能夠排出肺呢？充分表達(dá)后暴露的錯(cuò)誤前概念： ①呼吸運(yùn)動(dòng)就是在呼吸；②吸氣后導(dǎo)致胸廓擴(kuò)大、呼氣后導(dǎo)致胸廓縮?。虎鄄恍枰渌麡?gòu)造的協(xié)助，肺就能自行縮小或擴(kuò)大；④外界氣體進(jìn)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(qiáng)實(shí)踐體驗(yàn)，解構(gòu)錯(cuò)誤前概念，建構(gòu)科學(xué)概念 感性認(rèn)識(shí)是理性認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)，要在實(shí)踐中獲得。讓好奇、好問、好動(dòng)的初中生在觀察、驗(yàn)證、模擬、探究實(shí)驗(yàn)及模型制作等實(shí)踐活動(dòng)中建構(gòu)科學(xué)概念，符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。

2.2.1 制訂并實(shí)施探究方案，在探究活動(dòng)中建構(gòu)科學(xué)概念 在生物學(xué)教學(xué)中一般可以通過探究性實(shí)驗(yàn)來解決認(rèn)知沖突，學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究，體驗(yàn)探究的過程，通過實(shí)驗(yàn)觀察得出結(jié)論，用真實(shí)的探究結(jié)果糾正原來錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)，實(shí)現(xiàn)認(rèn)知順應(yīng)，建構(gòu)科學(xué)概念。

例如，在“植物的呼吸作用”教學(xué)中，要證明植物的呼吸現(xiàn)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(shí)吸收什么氣體，釋放什么氣體、能量的轉(zhuǎn)化三方面設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，提示學(xué)生根據(jù)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(jì)溫度升高的原理，鼓勵(lì)引導(dǎo)學(xué)生利用萌發(fā)的種子、煮熟的種子和實(shí)驗(yàn)用具，探究： ①種子呼吸時(shí)是否釋放二氧化碳，②探究種子呼吸時(shí)是否要吸收氧氣，探究種子呼吸時(shí)是否釋放能量。小組匯報(bào)分享探究學(xué)習(xí)的成果，得出結(jié)論。

2.2.2 自制并演示模擬模型，在互助學(xué)習(xí)中建構(gòu)科學(xué)概念 在生物學(xué)教學(xué)中，有時(shí)可用建模的方法來反映生命活動(dòng)規(guī)律，形象直觀，學(xué)生更容易接受和理解復(fù)雜的原理，發(fā)展學(xué)生思維，提高學(xué)生能力，建構(gòu)科學(xué)概念。

例如，在“人體的呼吸運(yùn)動(dòng)”教學(xué)中，“呼吸運(yùn)動(dòng)”比較抽象，學(xué)生又存在較多的錯(cuò)誤前概念，課前組織興趣小組自制模擬胸部呼吸運(yùn)動(dòng)的模型裝置(參考蘇科版生物學(xué)教材圖7-8)。課堂在小組討論基礎(chǔ)上，讓學(xué)生進(jìn)行深呼吸，體驗(yàn)呼吸時(shí)胸廓的起伏，小組內(nèi)利用模型演示胸部呼吸運(yùn)動(dòng)，分享學(xué)習(xí)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(dòng)增大，這時(shí)氣球鼓起，表示的是外界氣體進(jìn)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(dòng)縮小，氣體從肺呼出——呼氣。

通過模型演示得出結(jié)論： 胸廓的變化是由呼吸肌運(yùn)動(dòng)引起的，呼吸肌收縮，胸廓擴(kuò)大，呼吸肌舒張，胸廓減小；胸廓的變化會(huì)引起肺容積的變化，肺容積會(huì)隨著被動(dòng)地增大或減小；肺容積增大，使得肺內(nèi)氣壓小于外界，外界氣體通過呼吸道進(jìn)入肺。反之氣體被排出體外。建構(gòu)呼吸運(yùn)動(dòng)的科學(xué)概念： 呼吸運(yùn)動(dòng)指胸廓有節(jié)律的擴(kuò)大和縮小，它包括吸氣和呼氣兩個(gè)過程；呼吸運(yùn)動(dòng)的完成主要與呼吸肌的收縮和舒張有關(guān)；呼吸運(yùn)動(dòng)的意義是完成了肺內(nèi)氣體與外界氣體的交換。

2.3 注重學(xué)以致用，在相似概念類比中理順邏輯關(guān)系 引導(dǎo)學(xué)生將建構(gòu)的科學(xué)觀念運(yùn)用到其他新情境，形成對(duì)科學(xué)概念更深刻、全面的理解；建構(gòu)重要概念之間聯(lián)系的重要方法是類比的應(yīng)用，幫助學(xué)生正確理解概念的內(nèi)涵和外延，使概念學(xué)習(xí)條理化、系統(tǒng)化。

有關(guān)“呼吸”的教學(xué)內(nèi)容是初中生物學(xué)教學(xué)的重點(diǎn)，也是教學(xué)的難點(diǎn)。呼吸、呼吸運(yùn)動(dòng)和呼吸作用三個(gè)概念名稱相近，但內(nèi)涵不同，大部分學(xué)生將三個(gè)概念混淆。教師提出相關(guān)問題，對(duì)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(jìn)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(chǎn)生的原因是人體每時(shí)每刻都在進(jìn)行著( )。

學(xué)生回顧相關(guān)概念，并以圖示的形式呈現(xiàn)進(jìn)行類比(圖略)。

學(xué)生在概念類比的基礎(chǔ)上理解三者聯(lián)系： 呼吸運(yùn)動(dòng)完成了呼吸全過程的第一個(gè)環(huán)節(jié)——肺泡與外界的氣體交換(肺的通氣)；呼吸的四個(gè)過程為活細(xì)胞的呼吸作用提供氧氣；生物體通過呼吸作用將體內(nèi)的有機(jī)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(xiàng)生命活動(dòng)。

總之，教師應(yīng)充分重視學(xué)生的前概念，在教學(xué)中使前概念和新學(xué)習(xí)的概念密切聯(lián)系，通過同化來擴(kuò)充自己的圖式，豐富發(fā)展正確的科學(xué)概念，通過順應(yīng)來轉(zhuǎn)變錯(cuò)誤的認(rèn)識(shí)，形成對(duì)概念多維的全面理解，促進(jìn)生物學(xué)科學(xué)概念的建構(gòu)。