生物学习中前概念的顺应与转化

郑挺谊

摘 要 前概念是学生在接受教育前对事物和现象已有的认识与观念，探析了前概念成因及对学习的影响。要跨越这道坎，了解是前提，分析是基础，实践是保障，研究是核心，转化是关键。正确的前概念——有正迁移作用，同化中利用；模糊的前概念——形成思维障碍，情境中构建；缺陷的前概念——片面掩盖全面，暴露后修正；抽象的前概念——干扰思维方法，类比中建模；错误的前概念——阻碍认知顺应，澄清后转化。利用前概念正负迁移，实现前概念的顺应与转化，使之成为学习的助推器而不是拦路虎。

关键词 生物前概念 概念教学 迁移 顺应 转化

中图分类号 G633.91 文献标识码 B

前概念广泛存在于每个人的思维中，美国著名教育心理学家奥苏伯尔说：“影响学习最重要的因素是学生已经知道什么，我们应当根据学生前概念的状况去进行教学。”前概念是生物学知识的重要组成部分，是生物学习的起点、教学的切入点、顺应的重点和转化的难点。

1 生物学习中前概念的成因探析

学生在学习生物概念时不是“白纸一张”，而是在观察环境与学习的活动中形成了固有的认知模式。好多学生“一听觉得懂，一看书认为会，一做题就出错”，究其原因，还是对基本概念理解不透彻。由于生物概念揭示的是复杂纷繁自然现象的本质或定义，具有抽象性和复杂性的特点，常会使学生对概念理解表现出表面性、片面性和主观性。

1.1 望文生义误解

学生习惯通过文字阅读来理解文字表面的东西，当接触到一个新的概念或物品时，根据概念表述自下定义，或仅从字面上理解而产生错误。如认为“微生物”就是很小的生物（蘑菇、灵芝、100多斤巨蕈等都很大）；；“虫草”冬天是虫夏天是草，既是动物，又是植物（实际昆虫与真菌的结合体）；鲸鱼、鲍鱼属于鱼类，“绿色食品”是叶绿色可吃的植物等。

1.2 生活经验影响

学生常会受生活经验和日常观察的影响，利用习惯性思维进行推断，将某些概念的理解带入误区，甚至背道而驰。如看到人、猪、鸡、鸭等动物的血是红色，就认为血液都是红色的（蚯蚓血玫瑰色，蜘蛛血绿色，虾蟹血青色，蜗牛血蓝色，南极某些鱼血透明）；认为在低倍镜视野中的血液也是鲜红色（黄色）；认为糖都是甜的，淀粉纤维不是糖类；食用的“豆芽”是根。

1.3 旧概念的泛化

新环境提供的信息会受到学生原来形成的概念及已有认知结构的影响，使他们认知结构重组与改造困难，原有相近或有一定关联的旧概念对新学概念造成干扰。如认为蝙蝠会飞也是鸟；病毒引起人和动植物疾病，病毒只有害处；动脉血管中流动脉血，静脉血管中流静脉血（忽视了肺动脉和肺静脉）；看到洋葱、马铃薯、藕等食用部分长在地下、水下，认为这些都是根，茎都长在地上。

1.4 凭直觉来推断

学生有时会凭直觉从表面现象去推断生命现象，不理解所隐含的生物学本质属性或原理。如认为人体最大的消化器官是胃，人呼吸作用的场所是肺（实际是气体交换场所），而不是组织细胞；认为“菊花是一朵花”，植物只要开花就能结果、产生种子；树干上钉一枚铁钉会随着树的生长往上升高；把手臂的静脉、树的叶脉说成“筋”；一个人持续24 h发烧39℃，认为人体产热大于散热；酵母菌、乳酸菌、蘑菇、青霉菌的细胞有明显区别是蘑菇（认为它大）。

1.5 认知水平局限

学生认知水平处在形象思维阶段，通过图像、声音等来认识世界，缺少辨证思想和生物本质的认识。如认为婴儿出生才是新生命的开始；玉米棒是一个果实；出球小动脉内流动的是静脉血；当人左手被针尖刺时，立即缩回，缩回后才感到被针刺疼了，然后用右手把针拿起来扔掉，认为神经传导的路径及产生痛觉的部位依次是图1中A→B→C→D→E、左手皮肤，而不知道是A→B→C→F→H→G→I→J→K、大脑皮层。

2 前概念对学生学习生物概念的影响

“老师教得苦，学生学得累，最后还是不清楚”是概念教学的困惑。学生原有认知水平的前概念对学习有重大影响，正确的前概念有助于新概念形成，而相悖或错误的前概念会造成其学习困难、干或产生学习障碍。

2.1 正确的前概念——有正迁移作用

概念是学生从大量具体例证中以辨别、抽象、概括等形成的，经历由感性到理性的抽象概括过程。正确的前概念是学习资源和概念学习的增长点，当学生已有的认知与生物概念有相似或相通时形成正迁移，促进生物概念的建构和有意义学习。如通过对向日葵和家中阳台养花的观察，为植物的向光性学习奠定了基础；又如学了“物种”后，再教“种群”时抓住要点“两同”、“全部个体”，再举例辨析：一个池塘中全部的鱼、一个池塘中全部的蝌蚪，帮助学生理解，促成物种、种群和生态系统的概念教学。

2.2 模糊的前概念——形成思维障碍

似是而非，知其然，不知其所以然模糊的前概念，会造成学生的思维混乱，不良的思维定势干扰生物概念建构的精确性和严谨性。如极核和极体混淆；使用显微镜观察装片用手调节镜筒下降时，认为眼睛应注视目镜而不是物镜；桃、梨、苹果等可食的是果实，而小麦、玉米不是果实是种子；藕、土豆、荸荠等都是根（根没有节、节间和叶，一般无芽，表面常有纹理）；长期使用同一种农药，杀虫效果会降低，认为害虫抗药性是在使用农药后才产生，对农药产生了抵抗力就不怕农药了，而不是农药对害虫抗药性变异进行选择的结果。

2.3 缺陷的前概念——片面掩盖全面

缺陷的前概念造成学生从狭隘的角度看问题，管中窥豹略见一斑的片面性思维方式，妨碍多角度全面分析，导致以偏概全。如对光合作用所需的原料、条件、反应场所、产物、实质、意义只部分理解，局限于气体交换、物质或能量转化的某一方面，认为植物白天只进行光合作用，晚上才有呼吸作用，光合作用是植物把光能转化成营养物质的过程，如图2所示的实验装置，认为丙中植物换成萌发的种子，装置丁中也会出现浑浊现象。

2.4 抽象的前概念——干扰思维方法

生物学中许多原理是抽象的，新陈代谢、生长发育等生理机制是内隐的，学习看不见摸不着的东西时，学生就会用常规想法代替科学思维。如认为反射弧中的神经中枢都位于脊髓，某人不小心被蜡烛烫了，认为他的反应是：先感到痛，后缩手；人体温度升高能增强巨噬细胞吞噬病原体的能力，抑制某些对温度敏感的病原体的增殖等，助于康复的免疫反应属于特异性免疫；在饥饿或在冬眠时，想当然地认为能量的消耗依次为脂肪→蛋白质→糖类。

2.5 错误的前概念——阻碍认知顺应

错误的前概念让学生原有认知结构无法同化新环境提供的信息，引起正确认知受阻，束缚对概念内涵的理解，阻碍后续学习。如认为静脉血中的营养物质一定比动脉血中的少（忽视了小肠静脉），肝动脉中血糖一定比肝静脉多（肝脏合成肝糖原由静脉释放血糖）；认为肾小球的入球小动脉流入动脉血，出球小动脉流出的是静脉血；认为粪便是代谢产物，排泄与排遗是同一概念；所有动物繁殖都需要母亲和父亲；看到很多老人很早就起来晨炼，认为一天中早晨空气最好，氧气最多。

3 顺应与转化生物前概念教学策略

学生前概念水平是教师教学活动设计与开展的出发点，前概念认知基础来源广泛，复杂多样，具有广泛性、顽固性、自发性、隐蔽性和反复性的特点。教师利用前概念进行正迁移，避免和消除其负迁移，要注意了解是前提，分析是基础，实践是保障，研究是核心，转化是关键。

3.1 正确的前概念，在同化中利用

正确的生物前概念是生物学习的良好基础和铺垫。学生从大量生活经验中，观察到许多生活现象或经验中获得了不少正确的感性认识，对于形成生物概念有很好的利用价值。当生物概念和前概念一致时，学生头脑中的原有认知将会被同化或顺应，易于理解新概念。

如在生活中看到萎蔫的青菜放在清水中又变得坚挺起来，而淹制青菜时加食盐后有水渗出，就很易理解细胞液浓度高于外界浓度会吸水，反之会失水。又如图3表示河水中DO（溶解氧）一天内随水温变化情况，凌晨零点时水中DO仅为该温度下DO饱和值75%～80%，在午后DO出现过饱和，15时DO饱和度可高达110%，分析上述现象原因时，会将温度对气体溶解度的影响及光照强度变化对植物合作光用影响迁移到解题的影响因素中。

3.2 模糊的前概念，在情境中构建

对于模糊的前概念，教师要在了解学生认知水平的基础上，从学生身边感兴趣的问题着手，创设既符合学生心理特征和接受能力，又能配合教材内容的问题情境，搭建“脚手架”，使无法感知的抽象概念化为形象的图表，以强化、纯化和简化有些现象，突出主要因素，消除干扰因素，利用概念图，使概念系统化，让学习更加有组织、有秩序、系统化地进行学习。

如新陈代谢复习时，教师创设情境：假如你是O2分子，你是如何参与人体新陈代谢？写出参与的主要路径、重要的生理变化，用拟人的方法身临其境去体验。又如食物在人体的消化吸收过程，先让学生根据生活经验对食物在人体内的旅行线路（图4）进行推测，在“抽象文字→出示平面图→体验活动→观看影像”过程中形成正确概念，解开食物消化器官的相关秘密，使模糊的认识变得清晰，形成知识框架。

3.3 缺陷的前概念，在暴露后修正

教学应首先是“诊断”，其次才是“治疗”，先入为主的生活经验会阻断学生对知识间的内在联系，造成其认知过程与运用过程脱节。教师可多种方法让学生暴露出原有认知，诊断学生对生物概念理解上的缺陷，剖析后予以修正（图5）。

如教师引导学生思考吃葡萄和番茄时很少想到吃的是什么部分，诱导并暴露其不正确的想法，让他们对照科学知识，意识到原有经验认识的不足和错误，在修正中形成正确概念。又对两栖动物，学生认为既能生活在陆地上，又能生活在水中的动物，不知道有此生活习性的还有水栖的爬行动物和水栖的哺乳动物。播放视频和讲解介绍两栖动物用肺呼吸，有侧线，依靠尾鳍游泳，发育过程要经过变态才能上陆生活，生殖没有脱离水的限制，是经历水中（幼体）向陆地（成体）发育的变温动物。

3.4 抽象的前概念，在类比中建模

生物学中一些看不见摸不着抽象零散的概念，影响了学生对概念内涵的理解，妨碍了其对模型的构建。认知主义和建构主义学习理论都强调对比归纳建立概念图，如果教师用线把某一主题概念连接来表征，将概念沟通，建立模型，就会直观化、可视化。

如讲人体内部器官时，学生有各种幻象，可结合挂图、模型观察结构，使原始概念更具体、更明确，进行链接，在类比中建立模型或概念图，完善认知结构。

3.5 错误的前概念，在澄清后转化

将错就错，引发认知冲突，修正错误概念。教师首先假设原概念正确，然后利用其所谓的想法或思路归纳出与自相矛盾事实或已知相悖的结论，进而引发学生的认知冲突，认识到错误所在，进行对照反思，剔除错误概念，建立生物概念。

如有学生认为粪便是代谢产物，可将人体循环系统、呼吸系统、消化系统、泌尿系统运用图6所示的概念图进行教学，将零散知识系统化，更直观、简明清晰地呈现并结构化，澄清后，转化排泄就是排遗的错误前概念。

借助实验，验证科学结论，纠正错误概念。实验是纠正错误前概念的最有效方法之一，通过实验使学生亲眼目睹矫正原有的观念是错误，在头脑中重新建构起正确的概念。

如学生认为绿色植物白天只有光合作用没有呼吸作用，可设计实验：将新鲜绿叶放入锥型瓶内，用弯管与盛有澳代磨香草酚蓝试剂（BTB）的试管相连，试剂由蓝色逐渐变成红黄色，这是绿叶呼吸产生的CO2气体进入试剂的结果，让学生知道植物白天也能进行呼吸作用。

如果教师奢望把正确概念告诉学生就想消解错误的前概念是不现实的，教师说菊花不是一朵花，学生不接受，最好的办法就是让学生亲自观察菊花，探究解剖菊花的结构，再配合相关知识的讲解。事实最有说服力，否则任何讲授都是苍白无力。正如“我听了，就忘了；我看了，就相信了；我做了，就理解了”。

总之，前概念对生物教学造成的影响不容忽视，要实现前概念的有效利用和转化，教师需在对学生前概念的收集与分析的基础上，根据奥苏伯尔的同化理论和建构主义理论，采用多种方法激起学生新旧思维的矛盾，造成认知冲突，修正、完善学生的前概念，走出教学中“老师讲得好辛苦，学生还是没有搞清楚”的困局。

参考文献：

[1] 施良方.学习论[M].北京：人民教育出版社，2000.

[2] 吴志标.初中科学教学中学生前错误概念揭示和矫治[J].中学物理，2012（9）.