初中生物前科学概念调查分析和矫正策略

陈志锋

【关键词】初中生物 前科学概念 调查 矫正

【中图分类号】G 【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2013）06B-0034-03

《义务教育生物学课程标准》（2011年版）凸显的是重要概念的传递。而生物学概念是反映生命现象和生命活动规律本质属性的一种思维形式，是生物学知识结构的基本要素之一，构成学生学习内容的基本骨架，也是学生进行生物学学习和思维的基本单位。但由于个体的日常生活经验、生物学概念的术语、教学资料、教师的前科学概念、相近概念的混淆等多方面原因，生物重要概念的传递，即生物概念的教学往往成为生物教学中的难点。如果教师漠视学生的生物前科学概念，特别是学生头脑中与科学认知相异的生物前科学概念未得到矫正，经过一段时间，学生对该概念的理解又回到原有的认识，在新的问题情境下重复出错。本文将对有关前概念的几个问题作一些探讨。

一、初中生物前科学概念调查分析

（一）生物前科学概念的涵义

通过问卷调查发现，学生在学习新的生物内容之前头脑中并不是一张白纸，而是存在自己对有关生命现象和生命活动规律的想法，并伴随着一定的思维方式，我们把这些原有的认知结构和认知模式称为生物前科学概念。生物学前科学概念有些与科学认识相近，有助于学生在生物学习中形成概念，是学生进行生物学习的基础。但也有许多前概念是肤浅的、模糊的，带有片面性，甚至是错误的，不利于学生在生物学习中形成概念。

（二）初中生物前科学概念调查及分析

如果学生的头脑不是空的容器，那么，在学习新的生物内容之前，他们的头脑中存在哪些影响生物重要概念学习的认识呢？笔者通过问卷调查的方式，利用陕西师范大学生命科学学院李高峰老师设计的《初中生物前科学概念测量问卷》对刚入学未接受生物教学前的七年级学生进行测试。试卷内容念盖了《义务教育生物学课程标准》（2011版）课程内容中的科学探究、生物体的结构层次、生物与环境、生物圈中的绿色植物、生物圈中的人、动物的运动和行为、生物的多样性、生物技术和健康生活10个一级主题。从比例上看，在学生的生活中接触得比较多的是生物圈中的绿色植物、生物圈中的人、生物的多样性，占了19.44%，关注了学生的生活经验，即注重了学生基于生活经验形成的概念；与人类生产生活和社会发展息息相关的生物体的结构层次、生物技术和健康占8.33%；科学探究，生物的生殖、发育与遗传，动物的运动和行为所占比例最低。

这次调查一共发放问卷198份，回收198份，回收率100%。按《义务教育生物学课程标准》（2011年版）10个一级主题内容进行统计结果如表一。

表一中，正确答案是指学生选了与科学概念相符的答案，前科学概念答案是指学生选了与科学概念不相符的答案，不知道答案指学生选了不知道的答案，重复数是指198份问卷中选了上述三种答案中某一答案的累计次数。从表中的合计数据看，选择正确答案的累计次数占30.99%，选择前科学概念答案的累计次数占55.87%，选择不知道答案的累计次数占13.13%。结果表明形成前科学概念的学生占了半数以上，说明学生在学习新的生物内容之前，半数以上学生的头脑中已存在前科学概念。

综合上述表格并结合对学生访谈后分析：

1.科学探究部分的前科学概念调查情况

科学探究方面共出了两道题，都是与显微镜相关的知识，由于农村中学教学仪器匮乏，所以学生对显微镜中玻片标本和物像的移动问题，他们以生活中镜子成像的原理为参照，认为在显微镜上要让物像往一定方向移动，玻片标本就要反方向移动。而对光学显微镜和电子显微镜的光源问题他们只能从字面上去理解，十分肤浅。

2.生物体结构层次部分的前科学概念调查情况

这部分一共出了三道题，前科学概念占了49.66%。对鸡翅下面有一些黄色的块状物，较多学生认为是肌肉组织，还不知道鸡皮和鸡肉之间还连结着结缔组织；对动物结构层次上知道有细胞、组织、器官和系统，但谁大谁小还分不清。

3.生物与环境部分的前科学概念调查情况

生物与环境部分出了二道题，一道是生态系统，另一道是消费者和生产者，前科学概念占了84.60%。这几个概念都是比较抽象的概念，而之前学生对消费者和生产者的相关知识知之不多，容易引起学生形成前科学概念。

4.生物圈中的绿色植物部分的前科学概念调查情况

这部分的内容，共出了七道题，前科概念占53.98%。对于无花果树，在生活当中没有见其开花，学生多数只能从字面上去理解是无花结果，选对答案的学生有60%说是猜对的；对绿色植物的光合作用和呼吸作用二者混淆不清；竹子开花在现实生活中并不多见，而其他植物开花后并不死亡，所以学生认为竹子开花也是一种正常现象；植物生长是插根在土壤中的，而在空气中很少能用肉眼看到植物从中吸取到某种营养物质，他们认为植物的营养主要来自土壤；生活当中，人们见到的花有雄蕊和雌蕊同花的居多，所以学生认为花的种类有雄花、雌花和两性花，而不知道有无性花；对于植物茎中的导管，因为植株是活的，所以他们认为导管也应该是活的，像人的胃肠一样，死了就不能吸收营养物质。

5.生物圈中的人部分的前科学概念调查情况

这部分的前科学概念占选择重复数的40.41%，对于排泄和排遗他们还分不清，笼统地把废物排出体外的活动都称为排泄；对动脉血和静脉血他们只能表象地从动脉和静脉的层面上来区分，而不能从血液的含氧量和是否离心回心的层面上来区分；对呼吸和呼吸运动更是混为一谈。人呼出的气体中氧气含量高还是二氧化碳含量高的问题，他们在生活中常听别人说吸进去的是氧气，呼出的是二氧化碳，因从众而产生错误判断。氧的运输方面由于缺少生化知识，而产生前概念。

6.动物的运动和行为部分的前科学概念调查情况

动物的运动和行为部分只出了一道题，有两个空，是关于孔雀开屏和开屏孔雀的性别问题，前科学概念为44.44%，形成前概念的原因主要是学生自认为是的主观推断。

7.生物的生殖、发育与遗传部分的前科学概念调查情况

这部分也只出了一道题，两个空，是关于血缘关系的内容。由于中国传统的对性知识的教育发展比较滞后，教师、家长对生殖、发育与遗传多数时候是羞于启齿的，特别是农村初中，对于性知识不愿去了解太多，甚至教师和家长自己都弄不清，所以在这道题目上形成的前科学概念尤为明显，占了98.74%，余下的为不知道，没有一个学生选对正确答案。

8.生物多样性部分的前科学概念调查情况

生物多样性部分出了七套题目。学生对动物的分类十分模糊，他们认为鸡不会飞，而鸟会，所以鸡不是鸟；对蝙蝠的理解也依此为据。黑色、白色、棕色、红色人种，由于肤色不同，因而他们认为不是相同的种，定性的依据也是肤浅的。

9.生物技术部分的前科学概念调查情况

生物技术部分出了三道题，前科学概念占44.61%，对于禽流感他们觉得名称上有“禽”，那应该是只能传染给禽类，对人畜共患的传染病尚未形成概念；对于细菌和病毒，他们在媒体中获得的信息多数是说它们的危害，而对生产生活中的面包、酸奶、酒等的制作是用了微生物的有利一面缺少了解，甚至视而不见，听而不闻；杂交育种知识更是匮乏，原因同生物的生殖、发育与遗传部分。

10.健康地生活部分的前科学概念调查情况

健康地生活部分出了三道题，分别是骨髓库、艾滋病和绿色食品的相关知识，前科学概念占78.89%。随着经济的发展、生活质量的提高，健康越来越为人们所重视，但在农村，尤其是偏远地区，健康知识的宣传力度还不够，基于此，学生对骨髓库的理解认为是专门存放骨髓的地方；对于艾滋病的了解，由于缺少性等方面的知识，其传播途径学生的了解也不甚全面，仍然存在偏差；绿色食品他们的理解更是让人啼笑皆非，认为绿色的食品就是绿色食品。

总的来说学生的生物前科学概念异常活跃，涉及范围广泛，学生在生活中经常接触到，看得见、摸得着的事物能形成较多的前概念。对于很少接触，看不见、摸不着，又很抽象的事物，则很少有相应的前科学概念，例如科学探究，学生不知道的占37.88%。

二、前科学概念对学生生物重要概念学习的消极影响

生物前科学概念是学生长期与生物环境作用通过主体的建构而形成的，对生物学习既有积极的作用也有消极的作用，这里主要论述其消极作用。

苏霍姆林斯基指出学习的一条重要规律：在学生的意识中，不明确的、模糊的、肤浅的表象越少，压在他肩上的学业落后的负担就越轻，他的思想对于以后再一次学习新教材的准备就越充分，他在课堂上的脑力劳动的效果就越好。可见前概念对后续的科学概念的学习多起负影响。一般情况下，对生物现象、过程、材料的片面或错误理解而产生的前科学概念，将会成为学生学习生物的障碍，这些错误的前科学概念如果得不到及时纠正，学生会觉得生物难学，导致学业落后。通过长期的观察和对比，笔者发现有科学概念和没有前科学概念的学生对科学概念接受的自觉性往往高于有前科学概念的同学，后者有时甚至对教材、对教师的讲解产生怀疑或否定的态度，且前两者的学业成绩也优于后者。同时笔者还发现：一旦学生对某些生物现象形成了前科学概念，要想加以转变是极其困难的。例如动脉血与静脉血的区分问题，学生老是改变不了动脉流动脉血，静脉流静脉血这一惯性思维。

三、初中生物前科学概念的矫正策略

生物前科学概念具有自发性、广泛性、顽固性、隐蔽性、负迁移性、层次复杂性、反复性、形成的长期性、缺乏概括性、特异性、表象性等多方面的特点。要使它们彻底转变为科学的概念不是一件容易的事情。有专家提出的概念转变模型认为，要使概念转变得以实现须具备以下四个条件：（1）对已有概念的不满；（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。按照这四个条件笔者认为，生物前科学概念可以从建立初中生物前科学概念库，引发学生产生认知冲突构建科学概念，反馈巩固这三个环节对生物前科学概念加以矫正。

（一）建立初中生物前科学概念库

建立初中生物前科学概念库是指初中生物教师在教学实践中，主动把自己或他人发现的，初中生生物前科学概念收集起来，按《义务教育生物学课程标准》（2011年版）课程内容10个一级主题进行分类汇总，然后教师以课程标准为依据，利用自己掌握的生物学知识，深入、系统地分析这些前科学概念的错误或相异之处，为日后在教学过程中矫正学生的前科学概念作前期准备。

（二）引发认知冲突构建科学概念

认知冲突是指认知主体已有认知结构与新知识或新情境之间不能包容，或不同认知主体对某一问题存在不同看法的现象。前一种情况可称之为主体内认知冲突，后一种情况可称之为主体间认知冲突。学生在学习的过程中产生认知冲突是一种普遍的现象，课堂教学中，教师可根据教学内容，以初中生物前科学概念库中的有关前科学概念设置一些问题，诱发学生产生认知冲突。认知冲突的产生就意味着前科学概念矫正已开始，这时候教师要着重引导学生通过实验、对比、调查、观察等方法将前概念充分暴露出来，让他们发现自己概念的错误之处，然后激化矛盾，推翻前概念，建立科学概念。例如，有一道显微镜成像问题的题目：“显微镜下观察玻片标本上的字母p，其在目镜上观察到的应该是（ ）。A.p B.q C.d D.都不是。”在评卷中我发现，有61%的同学选择B，他们选择该答案的依据是，在现实生活中镜子上观察到的物像正好跟实物相反，于是我让学生通过显微镜自己去观察字母p，结果是字母d，与之前他们的判断大相径庭，接着我让学生查阅网络。他们找到了光学显微镜的成像原理图，从光学显微镜的成像原理图中，学生明白了显微镜成像并不像平面镜成像那样简单，而是一个倒立的虚像。紧着我让学生在纸上写上字母p，问：“你们手中的字母p如何才能实现它到字母d的转变呢？”学生纷纷在台上不停地摆弄着，后来他们都分别做到了。我又问他们：“能不能把它总结下来呢？”最终他们总结为：“在平面上顺时针旋转180度。”科学概念到此已经建立。

（三）反馈巩固

德国著名心理学家艾宾浩斯对记忆研究的主要贡献之一就是对记忆的保持规律作了重要研究，从“艾宾浩斯遗忘曲线”中我们可以发现：遗忘速度最快的区段是20分钟、1小时、24小时，分别遗忘42%、56%、66%；2～31天遗忘率稳定在72%～79%之间；遗忘的速度是先快后慢等。同样的道理，学生刚刚建立起来的科学概念，如果不及时进行反馈和巩固，过了一段时间，可能会被遗忘或反复，因为前科学概念具有自发性、广泛性、顽固性、隐蔽性、负迁移性、层次复杂性、反复性、形成的长期性、缺乏概括性、特异性、表象性的特点。况且前科学概念是学生在长期的生活经历中构建起来的，要使学生放弃他曾深信不疑的观念，接受一种全新的观念，是一个困难的过程，有时甚至出现反复。巩固形式有多种多样，一般来说，我们可以通过复习再现、测试发现等方法来加以巩固。复习再现是指通过对已建立的科学概念定期或不定地进复习，使这些概念在学生的记忆中多次呈现出来，从而加深记忆。测试发现是通过出示不同类型的测试题，让学生随堂测试，统计测试结果，并将测试结果与课前测试结果进行对比研究，根据遗忘的程度再次构建“认知冲突——暴露前概念——激化矛盾——推翻前概念——建立科学概念”，从而通过多次反复来达到巩固科学概念的目的。

总之，初中生生物前科学概念是异常活跃和范围广泛的，能对初中生生物学习产生负面影响，但初中生生物前科学概念又是可以矫正的，在实际的生物教学中，如果教师能够把握住学生的生物前科学概念，在教学中就能够做到有的放矢，因而更好地提高教学效果。

（责编 林 剑）