“生物圈中的人”前科学概念初探

洪英灿

摘 要 初步分析了七年级生物下册《生物圈中的人》学生存在的前科学概念的来源，表现及其形成的途径，转变策略等。

关键词 生物圈中的人 前科学概念 转变策略 生物学教学

中图分类号 G633.91 文献标识码 B

1 “生物圈中的人”学生存在的前概念

“生物圈中的人”是人教版七年级下册的内容。共分为7个一级主题和5个二级主题。人类的生命活动对生物圈有重要影响。人从生物圈中摄取各种各样的营养物质，以满足自身对物质和能量的需求。人吸收的营养物质需要经循环系统运送到身体的各个组织、器官，人体产生的废物也需要通过循环系统、呼吸系统和泌尿系统等协调活动排出体外；人的各种生命活动受神经系统和内分泌系统的调节。另外，作为生物圈中的“人”的一员，学生对“人”既熟悉又陌生，因此在开始学习前就存在各种各样的概念，有的可能是正确，有的也可能是错误的。学生存在的前科学概念主要包括：

（1） 人的由来：

① 对人类的起源和发展，学生认为现代类人猿和人类的共同祖先是猴子。

② 关于人的生殖，学生认为：男女性主要的性器官分别是阴茎和阴道；受精的场所在阴道；“十月怀胎”真的需要十个月等。

（2） 人体的营养：

① 对中的营养物质，学生认为：水和无机盐不属于营养物质，而且糖都是甜的。

② 对消化和吸收，学生认为：消化和吸收的主要器官是胃；胆囊分泌和储存胆汁；消化和吸收的同一个过程等。

③ 并合理营养与食品安全，学生认为：“绿色食品”就是绿色的食品，或者就是野生的动植物食品；有“虫眼”的蔬菜和水果农药含量少；早晨吃的少，可以多吃午饭来弥补等。

（3） 人体的呼吸：

关于发生在肺内的气体交换，学生认为：人体的呼吸，吸入的全是氧气，呼出的都是二氧化碳；甚至认为呼出的气体，二氧化碳比氧气还要多；人先呼吸，才有呼吸运动等。

（4） 人体内物质的运输：

① 关于血液，学生认为红细胞因为含有血红蛋白，只运输氧气，不运输二氧化碳。

② 对流动的管道血管，学生认为动脉里流动脉血，静脉里流静脉血。动脉血是动脉里的血，静脉血就是静脉里的血。

（5） 人体内废物的排出：

学生认为粪便也是排泄物。

（6） 人体生命活动的调节：

学生认为：反射就是应激性；神经病就是精神病；大脖子病是由于缺少甲状腺激素引起的。

2 前概念的来源

2.1 来源于日常生活现象的影响

由于缺乏相应的科学知识或受到现有知识储备的局限，学生往往会被日常生活中某些事物的表面现象所蒙蔽，根据自己的理解和猜测，对一些事物做出主观判断，导致了某些相异构想的产生。例如：关于消化和吸收，学生认为消化和吸收的主要器官是胃，胆囊分泌和储存胆汁，消化和吸收的同一个过程等。这是因为学生在日常生活中看到过胃痛、胃酸、胃出血等疾病，当提到消化不良时一般都会认为是胃出问题了。

2.2 来源于对概念认识的不全面

由于受认识水平的限制，学生对生物学里某些问题的认识不够全面，从而造成相异构想的产生。如：关于血液，学生知道红细胞里含有血红蛋白，根据血红蛋白的特性，认为只运输氧气，不运输二氧化碳。学生对此类问题具有一定的认识，但是由于他们认识程度的限制，而导致回答不全面。随着学生认识程度的加深，这一情况可以较容易地转变。

2.3 来源于机械学习

学生对概念的死记硬背会导致不能灵活运用知识。在解释遇到的生活现象时，学生头脑中虽然有现成的结论，但是在运用的过程中往往还是按照自己以前的经验思考问题。比如学生学习了绿色植物的呼吸作用，知道呼吸作用的原料、场所、产物；呼吸作用是绿色植物利用氧气，分解有机物，产生二氧化碳和水，释放能量的过程。在学习人体的呼吸时，学生简单地套用所学，学生认为人体的呼吸，吸入的全是氧气，呼出的都是二氧化碳，甚至认为呼出的气体，二氧化碳比氧气还要多等。由于学生对概念死记硬背，机械记忆，没有将学到的概念内化到自己的认知结构中，没有能建构合理的概念网络，从而无法正确把握概念的内涵及外延，自然也就不能正确运用到问题解决过程中。这类相异构想是不易转变的。

2.4 来源于旧知识的影响

旧有知识即学生从报纸或书刊上获得的某些知识。这些知识在当时的环境中可以解释某些问题，但是这些知识往往过于笼统，不够深入。当学生运用旧知识经验无法解释一些现象与事实时，往往会加入一些自己的推理和臆测，即想当然地运用自己的“理论”进行解释，容易形成片面的理解。比如“血流的管道——血管”中提到，毛细血管是连通于最小动脉与静脉之间的血管，当用它来解释肾单位的肾小球时就有问题了，因为连通肾小球的两根血管都是动脉，分别是入球小动脉和出球小脉。

3 前概念的表现及其形成途径

3.1 学生前概念的通常表现

（1） 学生对几类概念产生混淆。将日常概念与科学概念混淆在日常生活中，学生对许多概念已有自己的认识，这些认识对科学概念的形成可能具有积极作用，也有可能产生负面影响。如“排泄”与“排遗”，由于都是排出人体内的废物，学生会误认为这二个词语表达的概念是一致的，误把粪便也当成是排泄物。

（2） 概念内涵模糊，不能全面认识。学生对某些概念虽有一定的了解，但对其内涵的认识不够全面，不够准确。如学生认为应激性就是反射。

（3） 学生对概念外延的错误认识。对概念内涵的模糊认识常导致概念外延的错误扩大或缩小。比如对于营养物质，学生通常把水、无机盐、维生素排除在七大营养素外，特别是水和无机盐，因为它们是无机物，加上日常生活中，家长要给孩子补充营养物质的时候，都是补充氨基酸、葡萄糖等营养物质，很少听说要补充水等营养物质。

3.2 学生形成前概念的主要心理途径

（1） 简单枚举。在一定生活经验基础上，使用简单枚举法进行归纳得到结论，是学生形成科学前概念的最主要方式之一。但学生掌握的生活经验是有限的，尤其是学生倾向于根据观察到的事物表面属性，归纳出事物的本质属性或规律，容易造成错误的前概念。如学生在日常生活中经历、观察到甲状腺功能不全引发疾病的现象，就误认为“与甲状腺有关的疾病都是因为甲状腺激素分泌紊乱产生的”，于是认为大脖子病也是由于缺少甲状腺激素引起的。通过这种方式形成的前概念，由于先入为主的日常生活经验，并且经过了逻辑思维过程，因而扭转相当不容易。

（2） 错误推理。在解释生活中碰到的一些现象时，由于学生脑海中没有现成的结论，因而学生就会根据已有的知识和经验，进行简单的推理来解释碰到的问题。比如“食物中的营养物质”中对于糖类的理解，由于学生日常吃到的是食用糖都是甜的，因此认为人体需要的“糖类”就是“食用糖”，推出所有的糖都是甜的。其推理的前提就是错误的，事实上学生对“糖类”这一概念依然是模糊不清的。

（3） 主观臆测。当学生运用已有知识经验无法解释一些现象与事实，或者所要研究的现象不可视时，除了进行一些简单的推理，有时还极易主观臆测，凭空想象来解决问题。如对人体受精的场所，由于“性”对多数学生来说很神秘，也很忌讳的，很多知识都是道听途说，所以许多学生猜测是在阴道，因为性交的场所是在阴道；同样道理，有的学生会认为男女性的主要性器官是阴茎和阴道，而不是睾丸和卵巢了。

（4） 望文生义。当学生接触到一个新的、自己不熟悉的概念时，他们会根据字面来给概念下定义。比如“绿色食品”，学生以为绿色食品都是绿色的食品，或者是野生的动植物食品，“十月怀胎”真的需要10个月。动脉血是动脉里的血，静脉血就是静脉里的血，动脉里流动脉血，静脉里流静脉血。自然科学中许多概念的形成有着特殊的历史，使得概念的内涵不能仅用概念的外壳——文字来决定，因此当学生望文生义时，一些错误的前概念即随之产生。这类前概念相对来说较能够扭转，但望文生义的学习方式却影响深刻。

可见，由于学生拥有的对一系列相关问题的前概念并非一些毫不相干的“点”，而是已形成了一个较完整的理论体系，即使他看到了某个概念的不足，也会作尽量小的调整，以维护自己原有图式的完整。图式的形成是学生在日常生活中长期建构的必然，在学生头脑中印象深刻，要用新的图式去代替原有的图式并非易事。因此，教师研究概念转变的心理机制，采取有效的教学策略帮助学习者实现错误概念向科学概念的转变是一项重要的任务。

4 概念转变的条件

4.1 概念转变的两种类型

概念转变是指个体原有的某种知识经验由于受到与此不一致的新经验的影响而发生的重大改变。概念转变有两种可能。一种是概念同化。学生在学习新知识或解决新问题时，如果新的刺激物能够纳入到原有的图式之中，这个认知过程就叫做同化。它的特点在于，客体被纳入到主体已有的图式之中，引起主体认知结构量的变化。另一种是概念顺应。如果新的刺激物不能与原有的图式同化，或者说在原有图式中找不到同类的图式，这样学习者必须重新构建一个能容纳新刺激物的新图式，这就叫做顺应。

4.2 概念转变的条件

早在1982年，Posner等人针对概念转变发生的条件提出了概念转变模型（CCM）。他们认为一个人原来的概念要发生顺应需要满足四个条件：（1）对原有概念的不满；（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。概念的可理解性、合理性、有效性之间密切相关，其严格程度逐级上升，人对概念有一定的理解是看到概念的合理性的前提，而看到概念的合理性又是意识到其有效性的前提。Hewson把概念的可理解性、合理性和有效性称为概念的状态，而且提出不仅新概念的状态会对概念转变产生影响，原有概念的状态也会对概念转变产生影响，两者之间存在交互作用。

5 转变策略

目前关于概念转变的有效教学策略主要有：建立在认知冲突和解决冲突基础上的教学策略；建立在类比基础上的教学策略；培养学生元认知的教学策略。

5.1 建立在认知冲突和解决冲突基础上的教学策略

建立在认知冲突和解决冲突基础上的教学策略主要针对学习者拥有的前概念与科学概念是相互冲突的。为了实现概念转变，必须使学习者的认知发生冲突、动摇其前科学概念，从而建立科学概念。

5.2 建立在类比基础上的教学策略

类比策略也可称为“架桥策略”。学生学习科学概念时，将前概念与要学习的科学概念之间进行类比，这就好比在学生的前概念与科学概念之间架起了一座“桥”。

5.3 培养学生元认知方面的策略

元认知就是对认知的认知，具体地说，是关于个人自己认知过程的知识和调节这些过程的能力，对思维和学习活动的知识认知的控制。由于学生的认知策略对学习起定向、控制、整合和修正作用，而认知策略的主动性和有效性的程度则显示其深层次的元认知水平。因此，中学生物教学应当成为培养和提高学生元认知能力的途径。概念转变教学为培养学生的元认知能力提供了一个好的平台。

6 结束语

实现概念转变对教师和学生都是一种挑战和考验，在诸多策略中，都包含着教师的引导和学生积极的思考与讨论。然而无论采用哪一种策略，从学生的角度来看，一个主要的特征在于知识不再是单向的传递，也不是提供的“现成的东西”，他们自己需要对理解这些活动负最终的责任。教师要充分认识前概念对学生学习的重要性，要从学生的前概念出发，充分地尊重学生的前概念，分析学生前概念的来源、表现及形成途径，有针对地采取一定的教学策略，丰富学生的感性认识，消除学生错误前概念，为新概念的最终形成提供巩固和系统化的机会。

参考文献：

[1] 张建伟.概念转变模型及其发展[J].心理学动态，1998，（3）：33-37.

[2] 李高峰，刘恩山.前科学概念的研究进展[J].内蒙古师范大学学报，2007，（4）：64，65-66.