基于前科学概念的初中生物教学策略优秀获奖科研论文

基于前科学概念的初中生物教学策略优秀获奖科研论文苏妙，广东省广州市花都区秀全外国语学校生物高级教师，花都区生物学科带头人，花都区教育科研中心组成员和特约教研员。曾被评为广州市花都区第三届骨干教师，获花都区命题比赛二等奖，花都区第二届中学教师解题竞赛一等奖，花都区初中理化生学生实验操作技能大赛优秀指导教师一等奖，“中国梦园丁美”花都区中小学青年教师教学基本功和技能比赛二等奖，被选为广州市基础教育系统新一轮“百千万人才培养工程”第二批“初中名教师”培养对象。

[摘要]从科学教育角度来看，前科学概念是学生掌握科学知识的先導，科学概念总是建立在前科学概念的基础上。通过研究初中学生的生物前科学概念的形成及其发展水平，提出教师可采取的有针对性的教学策略，使概念教学符合学生的认知水平，最终实现高效的生物教学，更好地促进学生发展。

[关键词]前科学概念；初中生物；教学研究

初中生对生物学知识已有一定的认识和看法。奥苏泊尔认为，要对学生已学知识加以了解，并据此进行教学[1]。因此，教师全面而迅速地了解学生的前科学概念，对开展初中生物概念教学很有必要。

一、对前科学概念的界定

国内学者刘高峰和刘恩山指出，前科学概念与其他类似术语在表达上的差异，主要集中在“迷思概念”“相异概念”“错误概念”等的内涵及关系确定上[2]。对前科学概念的论述也有很多争论，有学者偏爱“相异概念”，认为学习者可以拥有一些与科学概念不尽一致的观念和规则；美国学者则用“错误概念”来描述学生获得的与科学概念相悖的观念；也有学者主张用“前科学概念”，认为它最终会将学习者引导到正确的科学概念上来[3]。在此更倾向于第三种看法，认为前科学概念有些是正确的，有些是错误的，有些是部分正确或部分错误的，通过一定的教学策略可以诊断、引导和矫正，从而建构科学概念（见图1）。

学生通过经验的积累和自身实践，对自然界中各种生物现象会有一定的感性认识，并形成一些观念及规则，但往往缺乏概括性和科学性[4]。前科学概念一旦形成，通常会具有自发性、广泛性、顽固性、隐蔽性、差异性和反复性等特征，仅靠教师一二节课的教学较难使学生这种已经稳固的观念发生转变。但研究同时表明，如果学生拥有正确的前科学概念，将会对学习产生明显的促进作用；而如果拥有片面甚至错误的前科学概念，将会对科学概念的形成造成阻碍[5]。

二、对生物学前科学概念的调查

笔者运用二段式选择题的方式，设计了针对人教版七下《生物学》的前科学概念问卷，对全年级学生进行了问卷调查。内容涵盖了2011版《义务教育生物学课程标准》中的一级主题“生物圈中的人”教材中的一至七章。共发放问卷280份，回收280份，有效问卷264份，占问卷总数的94.3%。

调查结果显示，学生对问卷中所列举的《生物学》教材相关的前科学概念，涉及范围十分广泛，内容非常丰富。对生活中经常接触到的事物能够形成较正确的前科学概念，如青春期、贫血、合理营养、ABO血型等；对于接触较少又比较抽象难懂的事物，容易形成不正确或不完全正确的前科学概念，如视觉中枢在大脑、胚胎靠胎盘获得营养、神经调节以及激素对人体的作用等相关概念的偏差比较明显。

三、初中学生的生物前科学概念的形成分析

1.生活经验的影响

如不少学生认为，细菌、病毒都是有害的，而忽略了人们平常喝的酸奶也是利用细菌发酵而成的，细菌也有可以利用的一面；学生对银杏、松果等裸子植物没有果皮难以理解，对苹果、木瓜等可食用的俗称“果肉”的部分其实是“果皮”也难以理解。以上皆是因为很多生活经验已深入人心。学生进入初中后，视野更加开阔，所涉猎的知识日益广泛，但原有的认知结构可能会限制新知识的扩容。此时教师应及时帮助学生调整知识结构，搭建新的认知框架。

2.生活惯用语的影响

人们常说“十月怀胎”，但其实正常胎儿在母亲体内发育的时间只有38周（约266天），是不足十个月的；人们常说的“一朵菊花”，其实是一个头状花序，并不是一朵花；而一粒玉米和一粒葵瓜子都是一颗果实，而不是一粒种子；人体的“呼吸”不是指吸入氧气呼出二氧化碳，而且呼出的气体中氧气含量仍然比二氧化碳含量多。这些生活习惯用语都会影响学生对生物科学概念的学习和理解。

3.社会媒体的错误引导

在信息技术高速发展的时代，各种媒体给学生带来海量信息的冲击，但学生的甄别能力有限，很多信息会引导学生形成错误的前科学概念。如白色污染，不仅指塑料袋或快餐盒造成的环境污染，还包括不易回收、难以降解和视觉污染等特质，因此大多数学生掌握的都是不完全正确的前科学概念。又如，一些保健品打着基因治疗、基因美容等宣传口号，增加了学生对基因概念的困惑和理解难度。

4.学科知识的负迁移

在学习“绿叶在光下制造有机物”后，学生知道了果实和种子中的有机物是通过光合作用制造的，因此很容易会认为农作物在结果期间吸收的大量水分是用于光合作用形成果实，而忽略了植物通过蒸腾作用散失绝大部分水分的生理意义。

5.初中生物学科的特点

初中的生物学既有感性认识，也有理性思维。从参天大树，到肉眼看不见的细菌、真菌、病毒，生物的结构层次错综复杂，又高度统一，这种学科特点极易使学生产生错误的前科学概念。加上教学条件、师资水平、实验设备等因素的影响，各种前科学概念甚至错误概念的产生是不可避免的。因此，加强对学生的前科学概念，包括错误概念的研究，将成为生物教学的一项重要任务。

四、基于初中生物前科学概念的教学策略

1.创设情境，形成认知冲突

认知冲突是指不同认知主体对某一问题存在不同看法，认知主体已有认知结构与新知识或新情境之间不能包容的现象。认知冲突的产生意味着前科学概念矫正的开始。例如，在观察洋葱表皮细胞的实验中，教师出示一个情境，要将某一方位的细胞移至视野中央，该往哪个方向移动呢？超过80%的学生第一次都是移错的，按照自己猜想的方向移动玻片，发现原来的细胞不见了！这与之前他们的判断大相径庭。接着教师让学生重新回顾之前“观察字母P，而在视野中看见d”的情境，学生这才意识到显微镜在观察者眼中成倒像的原理，再次回到显微镜下操作时，就能够正确移动玻片了。最后，教师让学生总结显微镜的成像规律，形成“顺时针旋转180度”的科学概念。

2.小组讨论，引出真实想法

初中生物学教材中关于“光合作用”的内容较易产生前科学概念。在课前，教师让学生小组合作讨论，在纸上记录自己有关植物光合作用的前科学知识，如光合作用是不是白天才能进行？理由是什么？光合作用需要哪些条件？在什么部位进行？生成什么产物？过程如何？如果用黑色塑料袋套住植物，能不能进行光合作用？用透明的塑料袋呢？……这些问题都是为了引出学生的真实想法，也就是暴露其前科学概念，这对后续教学策略的选择有非常重要的作用。有趣的是，部分学生的前科学概念在小组讨论阶段就产生了碰撞并开始得到矫正，这说明小组合作学习的过程很有价值，应引起教师的重视。

3.开展实验，构建科学概念

對于学生无法触摸又与自身密切相关的内容，如视觉的形成过程，单靠小组讨论是解决不了的。学生虽然对眼睛的外形相当熟悉，但对视觉的形成过程却是一知半解。为了让学生更好地接受有关科学概念，教师采用了凸透镜模拟眼球折光系统的实验。当学生质疑为什么挡板上观察到的是倒像而实际我们眼睛观察到的是正像时，教师及时引出大脑的功能，即可以将倒像调节为正立的像，进一步确立“视觉的形成一方面依靠眼球的感光和折光效果，同时也离不开神经、大脑和肌肉协调作用”的科学概念。

4.交流评价，应用解决问题

根据艾宾浩斯遗忘曲线，学生学过的科学概念，如果得不到及时巩固，将很快被遗忘或消退。埃德加·戴尔提出的“学习金字塔”理论也指出，学生在不同指导方法下学习24小时后，对内容记忆保持率最高的是“教授给他人或对所学知识立即加以运用”，保持率可高达90%，而其他方法从高到低的排序依次为实践（75%）、讨论（50%）、示范（30%）、视听结合（20%）、阅读（10%），最低的是听讲（5%），这对教师的教学有极大的启发。一般来说，初中生物的概念教学可以通过学生之间互相交流评价来加