生活视觉下前概念问题的归因与纠偏策略

伏 伟 姚彦川 朱红杰

(1.江苏省邳州新河中学 221300；2.江苏省邳州议堂中学 221300；3.江苏省徐州市火花学校 221151)

前概念是学习者在学习科学概念前头脑中的对各种事物及其现象的看法和观念.前概念的产生受生活经验、生活环境、智力因素、学习经验、知识储备等诸多因素的影响而长期普遍的存在，在不同的个体中表现较大的差异性.其产生由于受到晕轮效应等因素的影响，缺乏严谨的推理和演绎，绝大多是不全面的甚至是错误的.教师在教学不能以“这是错误的”结论，草率地处理错误的前概念，而是要理性认知前概念的存在，分析其产生的原因及对后续学科知识学习的影响，合理设置教学情境，激发认知冲突，促进前概念的正向迁移转化，帮助学生正确认知化学概念及原理.

教学情境1：人在呼吸时消耗氧气，产生二氧化碳.

问题设计：动物需要氧气才能进行呼吸而存活，从动物呼吸系统排出的气体，是不是全是二氧化碳？

答案统计：班级半数以上的学生认为是，极少数学生认为不是，其他学生不能确定，持中立态度，犹豫不定,答案统计情况如图1所示.

原因分析：

1.基础学段生物教材中系统的讲授了人体呼吸系统的结构和气体交换过程，学生在掌握肺是呼吸系统的重要器官，是气体交换的场所后，潜意识认为人体进行呼吸作用时吸入氧气，呼出二氧化碳，忽视空气中主要成分氮气的存在.同时误认为吸入的氧气被100%的利用，并完全转化成二氧化碳气体.

2.通过对“奇妙的二氧化碳”这一章节的学习知道：二氧化碳不能燃烧，也不能支持燃烧.生活中用嘴可以直接将燃着的蜡烛吹灭，有力的“验证”人呼出的气体就是二氧化碳.

基于上述两点原因，很大一部分学生认为人等动物呼吸时仅从自然界吸入氧气，呼出二氧化碳.

纠偏策略1：实验验证法

实验设计：

原理：少量的二氧化碳能与氢氧化钙溶液反应生成不溶于水的碳酸钙，产生白色沉淀.通俗地说就是二氧化碳可以使澄清的石灰水变浑浊.

方案：取2支试管，分别加入适量的澄清石灰水.向第一支试管中通入二氧化碳气体，向另一支直接吹入气体(尽量控制气体流速和第一支试管接近)，比较澄清石灰水变浑浊的快慢，并记录时间.如图2所示.

现象：直接通入二氧化碳的试管中很快变浑浊；而用嘴吹的试管中，变浑浊需要的时间明显长于前一组实验.

结论：人体呼出的气体肯定不全是二氧化碳.

拓展延伸：如何验证人呼出的气体中二氧化碳的含量高于空气中的含量？

教学反思：要走出前概念的认知误区，必须要以学生认可科学概念为基础，简单通过言语讲授，学生可能仅停留在被动接受的层面.维果斯基认为，学生学习概念的过程并不单是重新获得概念，还是进行概念转变的过程.教学过程中教师不是要急于纠正学生错误的前概念，而是通过设计合理的实验方案、进行有效的实验探究，得到既贴近生活又符合学科概念的实验现象与结论，激发深层次认知，让学生清楚认识前概念的错误，从而实现概念转化，接受科学的，准确的学科知识.在此基础上可以将原有的验证实验适当拓展延伸，以发现更贴近前概念的“伪结论”，并通过学生的自主活动，验证之，否定之.

纠偏策略2：文献验证法

教学情境、问题设计及原因分析等同上.

文献检索：

文献1：上海教育出版社九年级上册(2017年第2版)46页，练习9：

从图上可以看出，呼吸前后的气体中氧气的含量由21%变成16%，二氧化碳的含量由0.03%变成4%；

文献2：李文博老师在“人体呼出气体中氧气 、二氧化碳含量测定的探究”(中学化学教学参考2016年第4期)一文中的多组实验数据显示：人体呼出的气体中二氧化碳的含量仅占4.45%.

从教材和期刊的权威性看数据是可靠有效的，足以给学生合理的解释.另外教材数据显示当空气中二氧化碳的含量达到4%以上，有可能使人窒息死亡.如果人呼出的气体全部是二氧化碳的话，很显然就不能成立的.

教学反思：文献是指图书、期刊等所记录知识的总和.文献是记录、积累、传播和继承知识的最有效手段，是人类社会活动中获取情报的最基本、最主要的来源.选择合适的参考文献应用于教学中，可以引导学生阅读学习信息，应用信息，在认知拓展的过程中激发认知冲突，引发学生在冲突中思考，在思考中迁移，在迁移中转化.

教学情境2：葡萄糖是一种有甜味、易溶于水的白色粉末状固体.

问题设计：葡萄糖等糖类都是甜的吗？不甜的食物含不含糖类物质？

答案统计见表1.

表1

原因分析：

1.葡萄糖是生活中一种常见的糖类物质，广泛地存在于各类食物、营养品或者药品中，学生在生活中经常接触；除此之外生活中常见的蔗糖制品(白砂糖，奶糖等)给学生留下都是“甜”的印象，加上受“甘之如饴”等词语的影响，学生大都认为糖类都是甜的.由于前概念的认知局限，造成对糖类概念的局限认知，误认为“糖”就是“糖类”.

2.部分学生家庭中或者生活环境中可能因有糖尿病或其他疾病造成拒糖病人的存在，可能会意识到不甜的食物未必不含糖.

纠偏策略3：迁移同化法

教学设计：

[师]中国人的饮食极具地域特色，主食上北方人喜欢面食，南方人则偏爱米饭，在馒头和米饭里都主要含有的哪一种糖类物质?

[生]淀粉.

[师]淀粉是不是和葡萄糖一样是甜的？

[生]不甜，但咀嚼一会就是甜的.

[师]这一变化的原因是什么？请用生物学知识来解释.

[生]原因是淀粉在口腔里能在唾液淀粉酶的作用下逐渐被分解成麦芽糖，麦芽糖有甜味，我们能感觉到甜.

[师]那淀粉属于哪一类物质呢？

[生]糖类.

[师]淀粉与麦芽糖都属于糖类，是不是同一种物质？

[生]两者的性质和化学式不一样，应该不是同一种物质.

[师]很好，由此可以确定在淀粉转化成麦芽糖的过程生成了新物质，发生了化学变化.由此看糖类物质不一定是甜的，不甜的食物不一定不含糖类物质，类似的物质还有纤维素，纤维素也属于糖类，没有甜味，在一定条件下可以水解最终生成葡萄糖.

教学反思：糖就是糖类、盐就是氯化钠、纤维就是纤维素等前概念广泛存在于学生的认知中.这些前概念大多源于生活经验的积累，限于知识水平，他们很难对该系列的概念进行正确的辨别与选择.此时教师不能盲目的“打压”生活经验产生的非合理结论，而是结合学生已有的经验，构造合理的教学情境，将学生容易接受的生活经验或生活体验移植进教学活动中来，有效迁移，激活生活经验，促进转化的同时加强对新知的认知与理解.

学生前概念是基于生活经验而产生的，它普遍稳定的存在并指导学生的学习和生活，前概念常常在学生的潜意识中发挥作用，所以很难被学生发现.教师的教学行为中要科学认知前概念的存在，积极了解学生原有的生活背景、化学学习背景及其它学科的知识储备.多角度制造认知冲突，增强前概念转化动机，通过实验验证，文献验证等多种策略促进前概念的转化.