利用科学写作促进生物学概念转变的尝试与思考

张大海

摘要：科学写作是科学教育的有效路径，通过科学写作，教师可以了解学生原有的科学知识经验，提高认知效率，促进前概念向科学概念发展。本文基于科学写作在生物学概念转变中的作用，阐述并举例说明了如何在生物学教学中开展科学写作教学。

关键词：科学写作；生物；概念转变

中图分类号：G633.91文献标识码：A 文章编号：1992-7711（2015）07-033-2

一、科学写作的概念和内涵

科学写作是指学习者通过解释、组织、回顾、反思或连接科学知识的书写与记录等形式，经过整合建构的学习方式以理解和掌握科学知识的过程。在科学写作的过程中，学习者可以通过文字、图形、数字等符号，将自己所习得的知识、经验和思想进行个性化的阐释并加以呈现，实现与他人的沟通和交流。

科学写作并不是简单的“提取——呈现”过程，因为写作者在写作过程中会对相关内容进行解释加工、组织统整以及反思评价等，这些认知活动会激活写作者原有的知识和理念，联结处于最近发展区的相关内容，实现主动的、个性化的获取和重构，并以此为基础建立个人的科学理解。因此，科学写作是一个“意义化”的过程，如能在教学中充分发挥科学写作的功能，将会极大地促进教学质量的提升。

二、科学写作与概念转变教学

生物学概念是从众多的生物学事实中归纳、推理所得出的一般性结论。作为生物学科学思维的基本元素和科学沟通的重要载体，生物学概念历来是教学中的重点和难点。说生物学概念是教学中的重点是因为它的重要性，而说生物学概念是教学中的难点则是因为学生在概念学习中会遭遇前概念的阻碍。

在教学实践中不难发现，学生进入课堂前经常就已经具有了对某些生物学事实和生命现象的观点、解释，这些观点和解释往往是片面的，甚至是错误的，这种在接受正规的科学教育之前所形成的观点和解释就是前概念。这些前概念的存在会对科学概念的学习产生影响，因此，引导和促进学生实现从前概念向科学概念的转变就成了生物学教学中的重要课题。

波斯纳等人的研究表明，概念转变需要两个条件：一是学生要认识到原有概念的不足，并产生认知冲突；二是新概念要比原有概念更合理、更丰富，且更易于理解。科学写作非常切合概念转变的要求，是促进学生的前概念向科学概念转变的有力工具。这是因为在写作过程中，学生将会提取加工、反思评价自己的前概念，这有助于充分认识自己的相关前概念的实际状态，暴露出它的局限性和谬误，从而引发认知冲突；同时，学生在习得新概念后，再进行科学写作时，新概念会使得推理更具逻辑性，叙述也更顺畅连贯，这一过程能使学生认识到新概念的合理性和丰富性，从而促进前概念向科学概念的转变。

三、利用科学写作促进生物学概念转变的教学设计案例

1.教材及学情分析。

在该节内容学习之前，学生通过第二章“基因和染色体的关系”的学习，已经理解并掌握了“基因在染色体上”这一结论，并且知道染色体的主要成分是DNA和蛋白质。同时，结合初中阶段的学习及日常的经验，学生头脑中已经形成对遗传物质的化学本质的初步认识，但这种认识往往停留在感性认识的水平，甚至会有一些错误的概念。本节课的重点和难点在于让学生理解肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌两个实验的原理和操作，以及实验证据与结论之间的逻辑关系，在此基础上形成DNA是主要的遗传物质的这个稳固且富于建设性的科学概念。

2.教学流程设计。

为此，笔者决定采取启发式科学写作教学策略开展教学，设计了如下的教学流程。

根据此流程，相关的科学写作被分成三个部分：

教学前的科学写作：这一阶段的科学写作主要目的在于探查学生的前概念水平，从中发现典型的错误概念或模糊认识，以便在教学过程中用学生作品作为交流研讨的对象，引发学生的思考。

教学中的科学写作：这一阶段的科学写作在课堂教学时实施，学生根据教师所提供的启发式科学写作工作单列出的写作提纲，以教材或其他文本为学习资源，采取“小步快跑”的方式，引导学生对所学知识的建构性理解，并在这一过程中实现概念转变。

教学后的科学写作：这一阶段则的主要目的是引导学生对学习过程进行回顾，反思自己的概念转变过程，将新概念与前概念进行统整，并检验新概念在解释现象和问题解决中的有效性，从而实现概念强化。同时，教师也可通过阅读学生的科学写作作品来检测自己的教学，并进行适当的调整。

3.科学写作工作单设计。

为保证写作教学的顺利进行，笔者还设计制作了相关的科学写作工作单，工作单以问题作为组织写作的工具和线索，帮助学生学会观察和记录科学现象，尝试利用现象得出结论或对理论进行质疑和思辨。工作单可以看作是学生完成相关科学写作的支架，教师通过工作单的制作来保证学生的科学写作学习围绕相关主题进行，教师则可对学生的写作内容进行评价和点拨。本节内容的科学写作工作单如下：

学习主题：DNA是主要的遗传物质

写作内容教师评价

教学前写作通过前一章的学习，你已经知道染色体是遗传物质的主要载体，而染色体是主要由蛋白质和DNA组成，根据你的理解，蛋白质和DNA两者中哪一种才是遗传物质？你为什么这么认为？有没有令人信服的证据？

学生写作：略

教学中写作1.格里菲思的肺炎双球菌转化实验的步骤是如何设计的？实验结果如何？得出了什么结论？

2.艾弗里对格里菲思的肺炎双球菌转化实验做了哪些改进？实验结果如何？得出了什么结论？

3.请对两位科学家的实验进行分析和评价。

4.为何“转化因子”就是遗传物质？

5.为何在艾弗里的实验已经证明DNA是遗传物质之后，还有人对实验结论表示怀疑？

6.简述噬菌体侵染细菌的实验步骤和结果。

7.实验结果中放射性物质的分布说明了什么？用图解的方式解释噬菌体的繁殖过程。

8.噬菌体侵染细菌的实验和艾弗里的实验的实验思想有何共性？得出的共同结论是什么？你认为这一结论有说服力吗？

9.“DNA是生物的遗传物质”这一结论普遍适用于生物界吗？为什么？

学生写作：略

教学后写作1.通过学习，你对生物体的遗传物质的看法有哪此改变？

2.在必修一的学习中，你已经知道细胞核控制着细胞的代谢和遗传，通过今天的学习，你对这一观点有何新的认识，请在分子水平上解释这一观点。

学生写作：略

4.教学效能分析。

在教学前写作环节，大多数学生都认为DNA是生物的遗传物质，但基本都不能给出合理的证明，但是问题提示了研究遗传物质的化学本质的思路，引发了学生的学习兴趣。在教学中的写作环节，利用了工作单中的环环相扣的问题作为支架，学生逐步深入地展开思维活动，通过激疑、分析、归纳和综合，训练学生的科学思维能力，并在这一过程中实现了由前概念向科学概念的转变；而在教学后的写作环节，则将学生已经习得的科学概念应用到新的领域，实现前后知识的衔接和融通，让学生感受科学概念比前概念具有更大的合理性和更广的适用范围，使科学概念得以强化。整个的教学过程，各环节既清晰又互动，学生的前概念在教学过程中通过其心理活动及其外在的写作行为转变为科学概念，充分发挥了教师的主导作用，体现了学生的主体地位，取得了很好的教学效果。

四、利用科学写作促进概念转变应注意的几个问题

1.充分调动学生的参与科学写作的积极性。

生物学科学写作是一种对学生内在动机依赖性很强的学习活动，只有充分调动其学习积极性，才能最大程度地发挥科学写作的价值，因此，实施生物学科学写作教学，首要的条件是让学生积极主动地参与到写作活动中，教师应让学生理解科学写作的过程就是一个深层学习的过程，可以有效地促进学业水平和成绩的提高。

2.合理设计科学写作的主题和任务。

要想通过科学写作有效地实现生物学概念转变，写作的任务和内容必须经过审慎的设计，不能让科学写作变成简单的课本内容的摘录或抄写，而是要让学生在写作过程中，充分思考与主题相关的已有概念，重新进行组织、统整和比较，使其可以将新习得的知识通过同化和顺应整合到原有的知识结构中。

3.注重发挥写作过程中教师的引导作用。

在科学写作训练过程中，教师应扮演好作业设计者、目的说明者、写作引导者以及作品评价者等多重角色。学生不是天生的写作者，特别是在进行科学写作教学的开始阶段，学生往往倾向于使用教材上现成的内容进行写作，这时，教师应选择从一些形式简单、要求较低的写作入手，让学生学会用自己的话来表达对知识的理解，而在学生掌握了一定的写作技巧之后，可以选择要求较高的写作形式。