初中生物学教学中前科学概念的转变策略——以“两栖动物”概念的形成为例

张迎春 刘 畅 孙海飞

(陕西师范大学生命科学学院 西安 710119)

“两栖动物”是人教版生物学八年级教材“两栖动物与爬行动物”一节中涉及的一个重要科学概念，教材中定义是“幼体生活在水中，用鳃呼吸；成体大多生活在陆地上，也可在水中生活，用肺呼吸，皮肤辅助呼吸”。而学生易形成或已经形成的认识是“只要既能在水中生活又能在陆地上生活的动物就是两栖动物”。本文试图以“两栖动物”为例，对转化这一前科学概念的教学策略进行研究探讨。

1 了解学生的前科学概念

为了了解学生的前科学概念，以某初中的学生为对象，采用二段式题目进行测验。举例如下：

(1)既可在水中生活又能在陆地上生活的动物就是两栖动物( )

A.对 B.错

(2)你选择上面选项的理由是( )

A.除了两栖动物外，很多动物都可以水陆两栖

B.两栖动物之所以得名就是因为他们水陆两栖，可以在两种环境中生活

C.不知道答案

D.(其他理由)________

问题(2)中选项B为学生认同这一前科学概念的常见理由。两个问题都正确才算回答正确。结果表明，大部分被调查的学生明显具有这一前科学概念。

2 前科学概念及对应的科学概念分析

了解学生前科学概念之后，既需要从知识角度分析其错误依据，也需要从学生角度分析其前科学概念的成因，才能把握概念转变的教学基础。

2.1 前科学概念分析 “既能在水中生活又能在陆地上生活的动物就是两栖动物”是学生对两栖动物的理解。根据定义法，概念应包含内涵和外延两个部分。这一前科学概念的形成原因就出在概念内涵上。从生物学角度科学地定义“两栖动物”的内涵，应选择能将这类动物与其他动物区别的最本质特征：即幼体离不开水，成体既可以在水中生活，也可以在陆地生活。如果选择非本质的特征作为概念的内涵而忽略掉概念的特性，就会以偏概全形成“不完整概念”。

2.2 前科学概念成因分析 通过分析和调查，发现“两栖动物”前科学概念的成因主要在于以下三个方面：①对术语的曲解。学生在课外阅读中往往会接触到一些不够严谨的概念表述，例如，两栖动物既可以在陆地也可以在水中生活。再联想术语“两栖”，从而“望文生义”形成前科学概念。②日常生活经验的影响。学生知道青蛙、蟾蜍可以在陆地上生活，也可在水中游泳。由此形成青蛙、蟾蜍水陆两栖生活的简单认识。③概念学习不牢固。学生若对两栖动物的内涵理解不到位，就可能在学习之后仍然认为：能够水陆两栖的动物就是两栖动物。

2.3 对应的科学概念分析 要辩驳这一不科学认识，从对应的科学概念分析至少可以找到两点依据：①忽略了幼体阶段。两栖类动物属于从水生到陆生进化的代表，关键就在于其幼体发育仍然离不开水[1]；②错误扩大了概念例证的范围。能够水陆两栖生活不是成体两栖动物的独有特征，因为陆生脊椎动物中的爬行动物也有许多种类能水陆两栖，如龟、鳖和鳄等。

3 前科学概念转变策略

根据概念转变心理模型的三个关键步骤[2]、教育学概念转变模型(CCM)的四个条件[3]和Peter W.Hewson“为概念转变而教”的指导原则，结合教学设计、课堂教学等教学环节，本文提出促进学生前科学概念转变为科学概念的如下教学策略。

3.1 设计诊断性问题，了解学生前科学概念 概念转变首先应让学生的前科学概念得以暴露。而给予学生表达的机会至少可以有两种方式：①教师通过“个别访谈”和以往教学经验等了解学生的前科学概念；②设计诊断性问题或情境，进一步明确学生的前科学概念。问题设计可以遵循两种思路：①直接呈现前科学概念，指出缺陷；②提供间接信息，让学生在推论中展现错误认识。由于有些前科学概念只是学生基于现有经验背景而做出的推论，因此有时需要教师提供间接知识或情境。

3.2 设置矛盾冲突，引发对前科学概念的思考 “CCM”要求教学中要创造认知冲突使学生对原有概念产生不满。这正可以应用课前设计的诊断性问题。例如，“龟”和“青蛙”都是可以水陆两栖的，但为什么龟属于爬行动物，但青蛙却是两栖动物？这个反例可让学生直接暴露认知缺陷。可以通过对这一前科学概念的思考进入科学概念的学习。

3.3 科学认知，建立科学概念 根据奥苏伯尔的“同化”概念获得方式，概念的教学可以采用实例——规则——实例的方法。即从实例所代表的事实中归纳出定义，再回到具体实例，这便是科学概念的建立过程。学生对动物有着较为丰富的个体经验背景，从实例出发能够调动他们的经验，符合认知规律。例如，教材先选择了“青蛙”作为典型代表动物，再给出两栖动物的定义。可以采用的教学策略是利用代表动物，引导学生从中总结出关键属性，正确定义，建立科学概念。但教材中并不一定有全面的资源。例如，对于“青蛙”这一代表动物，正确定义包括幼体和成体两个阶段。而教材却主要从成体的外形和呼吸方式进行阐述，这就需要教师适当补充幼体的特征。

单纯建立科学概念并不能转变学生的前科学概念，还需要对能够辩驳前科学概念的核心知识进行强调，为质疑辨析前科学概念做准备。例如，可以用问题促使学生深入思考：“两栖”究竟是指两栖动物终身两栖生活，还是仅仅指生长发育的一个阶段。

3.4 课堂练习，应用科学概念 一些学生学习科学概念后，并未放弃原有的前科学概念。主要原因是他们未将学习获得的相关背景知识、科学概念等组织起来。解决这一问题的策略是在课堂练习中应用科学概念，进而在知识建构中确立科学概念。

课堂练习可有两种层次，一是科学概念的巩固练习。在科学概念已建立的基础上，可用实例(正例、反例)作为题目，来加强学生对定义的理解。例如：为什么娃娃鱼、蝾螈属于为两栖动物？“龟”是两栖动物吗？这就是运用概念的过程。二是对前科学概念的质疑辨析。可将其作为练习题，让学生依据所学科学概念进行分析，说出对前科学概念的质疑理由。由此完成前科学概念的转变。