基于前概念调查的概念转变教学研究

【摘 要】本文以“免疫调节”为例，编制调查问卷，了解学生的前概念，揭示错误概念的类型、来源。依据概念转变理论，综合运用直接讲授、类比、模拟活动和探究活动教学策略，促进学生转变错误概念，建构科学概念。

【关键词】前概念；概念转变；模拟活动；探究活动

【中图分类号】G633.91 【文献标识码】A 【文章编号】1671-8437（2019）16-0159-02

学生在接受正规的科学教育之前已经具备的知识及其组织结构称之为“前概念”，前概念有些是正确的，有些是错误的。前概念在学生学习中发挥着组织作用，促进或阻碍着科学概念的形成[1]。为此，本文以高中“免疫调节”的教学内容为例，阐述教学中如何揭示学生的前概念，综合运用多种教学策略帮助学生转变错误概念，建构科学概念。

1 前概念的调查与分析

“免疫调节”在普通高中生物学课程标准（2017年版）中要求传递的概念包括：“举例说明免疫细胞、免疫器官和免疫活动物质等是免疫调节的结构和物质基础”“概述人体的免疫包括生来就有的非特异性免疫和后天获得的特异性免疫”“阐明特异性免疫是通过体液免疫和细胞免疫两种方式，针对特定病原体发生的免疫应答”“举例说明免疫功能异常可能引发疾病，如过敏、自身免疫病、艾滋病和先天性免疫缺陷病等”[2]。

为了了解以及明确呈现学生头脑中的前概念，在教学之前编制了调查问卷。问卷采用问答题的形式，列出一些事例和一些观点让学生用文字阐述表达。调查内容是：①免疫调节是人体的什么功能？②有哪些器官是免疫器官？③体内有哪些免疫细胞？④抗体什么作用？怎么产生？⑤免疫天生就具有吗？⑥体液中的杀菌物质和吞噬细胞吞噬抗原是特异性免疫吗？⑦接种卡介苗可以预防结核病，能预防其他疾病？⑧艾滋病是什么疾病？有什么危害？怎么传播？⑨过敏反应与免疫有关吗？⑩癌症的发生与免疫有关吗？

调查了高二年级（本校生物学起始年级）3个班级的学生共162人，发现学生头脑中一些错误的认识：免疫调节识别“非已”，忽略免疫调节识别“自己”；扁桃体、淋巴结等是免疫器官，不知道骨髓、胸腺是免疫器官；不能说出具体的免疫细胞的名称；抗体可以消灭抗原，不知道抗体产生的具体过程；知道后天会获得免疫能力，但不知道后天获得免疫能力的原因；遗忘非特异性免疫，混淆非特异性免疫和特异性免疫；不知道接种特定疫苗预防特定疾病的原理；知道艾滋病的传播途径，但不知道艾滋病危害的真正原因；知道过敏反应与免疫有关；知道癌症发生与免疫调节能力下降有关，但不知道原理。

通过访谈和初步分析，发现错误认识产生的原因：教学阶段的限制，原有的知识储备不足，知道概念的部分内涵，没有形成一个完整的概念；基于不当的知识和经验，没有基于证据的判断和推理；知道具体事例，没有形成抽象概念，不会用概念解决新的问题。

2 综合运用教学策略，转变前概念

2.1 引入具体事例，促进同化事实性知识

经过前概念的调查，发现学生只知道某一概念的名称，但并不知道概念的内涵、外延和例证，如免疫细胞、免疫器官和免疫活性物质。对于这类前概念，举例呈现图片，清晰讲解免疫细胞的形态、结构和功能。举出先天性免疫缺乏病和艾滋病事例，说明免疫细胞在免疫调节中的重要作用。免疫器官是免疫细胞生成、成熟或集中分布的场所，免疫活性物质是免疫细胞或其他细胞产生的发挥免疫作用的物质。以免疫细胞为中心，将免疫器官、免疫活性物质等知识点有联系地组织起来，结合具体事例说明免疫细胞的作用，解决了问卷中相关的前概念问题。问卷中关于非特异性免疫的知识也采用直接讲授，结合图片、动画的方法转变学生的前概念。

事实性知识在直接讲授中贯通地、系统地以有用的方式组织起来，才能理解记忆并能迁移运用理解其他

知识。

2.2 运用类比和模拟活动，达成重要概念理解

抗原与抗体特异性地结合，是免疫调节的核心概念。首先采用类比的方法建立这一概念的基本认识：激素和受体特异性结合，发挥激素的特定作用；神经递质和突触后膜上的受体结合，发挥神经递质的特定作用。

模拟活动1：设计简单的教具突破抗原与抗体特异性结合的这个难点，用磁力贴剪成不同形状代表抗原，用圆形代表B细胞，细胞表面不同形状代表B细胞表面的受体，Y形代表抗体，Y的分叉短臂有不同形状。在黑板上演示，同一形状的抗原与同一形状的B细胞表面的受体结合，B细胞就增殖分化形成浆细胞和记忆细胞。浆细胞合成分泌抗体，产生的抗体形状与抗原的形状一致，抗体与抗原特异性结合。

模拟活动2：用磁力贴剪成统一的方形代表人体所有细胞细胞膜上的MHC（主要组织相容性复合体）的分子标志，用圆形代表自身异常细胞细胞膜上的分子标志，T细胞表面的受体用圆形代表。在黑板上演示，T细胞对正常细胞的MHC标志不发生反应。当T细胞遇到与自身受体相一致的异常细胞时，T细胞就大量增殖，分化成效应T细胞和记忆细胞。效应T细胞密切接触异常细胞，引起异常细胞裂解。

演示之后教师提出问卷中的问题：①接种卡介苗可以预防结核病，能预防其他疾病？②癌症的发生与免疫有关吗？③过敏反应与免疫有关吗？学生讨论并与先前的回答进行比较，反思修正，给出了正确的解释。教师结合图片呈现完整的体液免疫和细胞免疫过程，引导学生分析两种免疫方式的不同点和联系。

运用类比和模拟活动将概念形象化，补充完整的概念，可提高学生对科学概念的正确理解[3]。补充概念学习的典型实例，如接种卡介苗、癌症的发生和过敏反应，促使学生在具体情境中思考，自我反思，从而认同科学概念的合理性。

2.3 创设探究活动，应用概念解决问题

以艾滋病为具体情境，设计探究问题深化理解细胞免疫和体液免疫的概念。

艾滋病（AIDS）是人类免疫缺陷病毒（HIV）引起的。图1表示HIV感染人体后，体液中HIV和T细胞数量的

变化。

（1）在第一年内造成HIV浓度下降的原因是____。

（2）HIV进入人体内可引起人体的____。（填“体液”或“细胞”或“体液和细胞”）免疫。在免疫过程中，能特异性识别HIV的细胞有T细胞、记忆细胞、____、和____。

（3）据图分析，感染一年后HIV浓度增加的原因是____。

（4）感染数年后，艾滋病病人免疫系统的____功能下降，所以恶性肿瘤发病率大大升高。

学生运用学习到的科学概念去分析、解决问题，如果得到正确的答案，会增强对科学概念的认同；如果运用原有的错误概念，无法得到合理的答案，会促使学生自我分析，将错误概念解构，重建科学概念。科学概念的有效性，对概念转变的效果起到巩固的作用。

3 概念转变效果

课堂教学结束后，课后检测主要是教材和练习册上的问题，学生答题正确率都在90%以上。前概念调查揭示学生的错误，使教学具有针对性，提高了教学的有效性。本课例研究发现，学生的前概念也会在教学的过程中逐步形成，所以新课之后还要进行调查揭示，概念教学在不断地解构、重建过程中螺旋式上升。

通过“免疫调节”的课例研究，发现通过课前调查学生前概念，在教学过程中针对性地运用模拟活动、探究活动教学策略，可使概念形象化、可理解，合理有价值，能有效促进学生建构科学概念。

【参考文献】

[1]李高峰.初中生物学前科学概念研究[M].北京：北京师范大学出版社，2011.

[2]中华人民共和国教育部. 普通高中生物学课程标准（2017年版）[M].北京：人民教育出版社，2018.

[3]安代紅.基于前概念调查的初中生物学概念转变教学策略[J].生物学教学，2016（10）.

【作者简介】

刘冰妍（1974～），女，河南郑州人，学历：研究生，中学一级教师，研究方向：中学生物学教学。