创设实验纠正生物学前科学概念的尝试

◎福建省武平第三中学 曾德添

创设实验纠正生物学前科学概念的尝试

◎福建省武平第三中学 曾德添

通过改进已有的生物学实验，在实验室及校外开展课外实验等形式，有效地创设生物学实验，矫正学生生物学前科学概念，同时培养学生的探究能力，学以致用。

生物学前科学概念；实验

生物学前科学概念指的是个体所拥有的概念、外延及其例证与科学概念不尽一致的生物学概念，包括错误概念、相异概念、前概念等。狭义的“前概念”指教学前概念，广义的“前概念”指前科学概念。“错误概念”“相异概念”都具有否定的内涵。教学中创设实验能有效矫正生物学前科学概念,有助于学生掌握正确的生物学概念，有益于培养学生的实验能力、探究能力，促进学以致用，颇值得探索。

一、改进生物学实验

初中生物学教科书中已安排许多实验帮助学生理解、形成和验证生物学概念。将相关的生物学课内实验加以改进和拓展，既可矫正学生的生物学前科学概念，又节约实验材料、实验器具和教学时间。

不少学生认为“绿色植物仅在白天进行光合作用，晚上才进行呼吸作用”，为了矫正学生这一错误概念，在进行“观察植物的呼吸现象”教学时，指导学生借鉴“种子萌发时吸收氧气”和“种子萌发时释放二氧化碳”等演示实验，设计探究实验方案。设计的探究实验方法和过程是：在甲、乙两个玻璃瓶中分别装入等量的新鲜的树叶和干枯的树叶，两个玻璃瓶均用遮光罩罩上。实验一将燃烧的蜡烛分别放进甲、乙两瓶中，观察实验现象。（如图1）实验二应用加水排气法，将甲、乙两瓶中气体分别排入装有等量、澄清石灰水的试管中，观察石灰水的变化。（如图2）

图1

图2

接着引导学生分析实验现象，得出结论：实验一中乙瓶为对照组，乙瓶里的蜡烛能继续燃烧，是因为干枯的树叶不能进行呼吸而使得瓶中氧气未被吸收；而甲瓶中的蜡烛立即熄灭了，说明甲瓶里新鲜的树叶进行呼吸时吸收氧气，使得瓶中缺少氧气。实验二中发现作为对照组的乙组试管里澄清的石灰水没有变得混浊，这是因为干枯的树叶不能进行呼吸、释放二氧化碳，故乙组试管中没有含有大量的二氧化碳；甲组试管里澄清的石灰水变得混浊了，说明甲组试管里含有大量的二氧化碳，这是由于绿色植物进行呼吸作用产生的二氧化碳进入了试管的结果。以上两个实验改进了课本原来安排的实验，将实验材料由种子换成了叶子。通过改进让学生认识到绿色植物在白天也进行呼吸作用。进一步指导学生比较、分析白天绿色植物光合作用与呼吸作用的数据，可知白天绿色植物进行的光合作用强度要大于呼吸作用强度，所以从表观上看在白天植物总是吸收二氧化碳而放出氧气。

在“种子萌发的外部条件”教学中发现许多学生认为“种子必须在有光的条件下才能萌发”。为此在探究种子萌发的温度、水分和空气这些条件之后，进一步启发学生思考和设计“探究光对种子萌发的影响”的实验方案。经过探讨，学生运用对比法和控制变量法，提出设一组对照实验，满足温度、水分和空气这些条件的实验装置，但进行遮光处理，通过对比实验现象的观察，得出相应的结论，促使学生通过认知顺应，实现了概念的转变，从而建构起“光照并不是种子萌发所必需的外界条件”的科学概念。

二、创造条件开设课外实验

1.在实验室开展课外实验

这类实验一般要用到显微镜、解剖刀、锥形瓶和量筒等实验室专用器具，同时又因为时间、场所等因素的影响，不易或不宜在课堂上增设而实施。如有的学生将出芽生殖误认为植物的繁殖方式，为此指导学生使用显微镜观察水螅、酵母菌的出芽生殖方式来纠正此错误认识。这个实验必须用到显微镜，且有此错误概念的学生只是少部分，不必在课堂中占用多数学生的时间，故安排课外实验。通过实验观察，发现“出芽生殖”中的“芽”是指在母体上长出的芽体，而不是高等植物体上的芽结构，从而认识到出芽生殖不是指用植物的芽或根上的不定芽繁殖新个体，而是指水螅、酵母菌等生物体在一定部位长出与其母体相似的芽体，芽体逐渐长大后脱离母体长成新个体的生殖方式。又如为了纠正“叶片正面的气孔和背面的一样多”这一前科学概念，指导学生制作叶片的临时切片，观察叶片上下表皮结构特点与气孔数目。该实验使用到双面刀片、镊子、培养皿、滴管、玻片、碘液和显微镜等材料器皿，且实验时间较长，宜让学生利用课外时间在实验室进行。

在实验室开设课外实验，要作好时间、场所、实验器具和实验材料上的合理安排与实验指导和管理，为学生创造应有的实验条件。

2.在校外开展课外实验

这类实验与本地的生产生活实际密切相关，同时一般要用到校外资源作为实验材料和实验器具。不少学生认为“植物的地下部分都是根”，对于植物的变态器官更是区分不清。针对此种现象，要求学生在校外观察藕、竹、芦苇、马铃薯、萝卜、胡萝卜、甘薯等有关植物的根与茎，课内指导学生进行分析与总结，让学生明确：植物的地下部分并非都是根，比如藕、竹、芦苇生长在地下的肥大部分虽然与根形态相似，但具有明显的节与节间等茎的特征，所以它们都是茎；马铃薯上有呈螺旋状排列的芽眼，这是块茎上的节，所以马铃薯也是茎；而萝卜、胡萝卜、甘薯上没有节和节间，没有芽眼，不具有茎的特征，而且只长侧根，所以它们都是根。这样的实验观察非常直观且“接地气”，学生非常感兴趣，在“学以致用”中纠正错误概念、掌握正确概念，而且实验材料易得，实验后，一般实验材料还可以食用或药用，易得到家长的支持。这种实验方式值得倡导。

3.校内外相结合开展课外实验

校内外相结合进行的课外实验，用来纠正学生的前科学概念的例子也不少，常见的有两类。一是先在校外完成一部分实验后,在学校生物实验室继续进行其余的部分。比如学生误以为泡菜是泡在水里的菜，在学习了课本上有关制作泡菜知识后，还将信将疑。在教师的鼓励下，在家里按照课本上的方法自制泡菜，将制好的泡菜带到学校，利用课外时间在实验室用显微镜观察到泡菜中有大量乳酸菌，终于明白泡菜是指为了利于长时间存放而经过乳酸菌发酵的蔬菜，制作泡菜时加入适量的水主要是为了制造无氧环境，有利于乳酸菌的生长繁殖。学生通过实验改正了关于泡菜的错误认识，还能与同学分享自制泡菜的美味，很有成就感。二是利用课外时间先在校内完成部分实验后再在校外接着完成。例如由于人们大多使用枝插的方式进行扦插，因此不少学生将扦插等同于枝插。组织生物兴趣小组学生课外在实验室练习植物的扦插技术，学生了解了扦插除了枝插外还有根插和叶插等方式。为了证实根插和叶插这两种扦插的方式也能有效进行营养繁殖，要求学生将在实验室里练习完成的根插和叶插作品，带回家中进一步培养和观察。学生通过观察插穗的生根和生长发育过程，知道了扦插技术按取用器官的不同可以分为枝插、根插和叶插三类。

总之，教师应根据学生生物学前科学概念的具体情况，结合课堂实验教学实际、学校实际和当地生产生活实际，积极改进生物学课内实验，创造条件开设课外实验，让学生改正生物学前科学概念，形成正确的生物学概念。

（责任编辑：陈欣）