在解构错误前概念中建构生物学科学概念

吴海燕

(江苏省连云港市新浦中学 222003)

学生在学习生物学之前已有一些生物学前概念。其中与科学概念一致的前概念，是学习科学概念的良好基础，是新概念形成的生长点；与科学概念相违背的，可定义为错误前概念，如果得不到及时解构，会阻碍科学概念的建构。

《义务教育生物学课程标准(2011年版)》凸显重要概念的传递。强调在教学过程中，教师必须注意到学生头脑中已有的概念，特别是那些与科学概念相抵触的错误概念，帮助学生消除错误概念，建立科学概念[1]。本文例谈了如何在生物学教学中帮助学生解构错误前概念、建构科学概念的策略。

1 学习借鉴概念转变理论

概念转变是学习者由前概念向科学概念的转变过程，是学习者自主建构的过程，是“同化”和“顺应”统一的过程。概念转变理论认为一个人原来的概念要发生顺应需要满足四个条件： ①对原有概念的不满；②新概念的可理解性；③新概念的合理性；④新概念的>有效性。概念转变理论的教学策略： ①提供有挑战性的情境，学生做出个人预测；②小组讨论、班级交流预测与解释，暴露前概念；③小组为单位，设计实验来检验预测；④展开讨论，使学生初步接受科学观念；⑤在新情境中进一步巩固科学概念[2]。

2 解构错误前概念，建构生物学科学概念的有效策略

运用概念转变理论观点指导生物学教学，采取“引发认知冲突、加强实践体验、注重学以致用”策略，解构错误前概念，建构科学概念。

2.1 引发认知冲突，暴露错误前概念 教师通过一定的方式，如提问、问卷调查、检测等了解学生的前概念；创设问题情境，组织学生讨论，不同经验的学生之间会产生观念的对立、交锋，引发认知冲突，充分暴露错误前概念。

例如，在“植物的呼吸作用”的教学时，教师联系前面学习的光合作用创设问题情境： 光照条件下，绿色植物与大气间怎样进行气体交换？无光照环境下，绿色植物与大气间怎样进行气体交换？光照条件下，绿色植物是否有吸收氧气，呼出二氧化碳现象？苹果长时间放在塑料袋内，为何会出现皱缩和发热现象？干燥种子和煮熟种子都有呼吸作用吗？光照条件下，绿色植物为何能表现出光合作用，而表现不出呼吸作用？充分表达后暴露的错误前概念： ①植物只进行光合作用，不进行呼吸作用；②人和动物才进行呼吸作用；③植物白天进行光合作用，夜间进行呼吸作用；④植物只吸收二氧化碳，释放出氧气；⑤植物呼吸消耗二氧化碳，制造氧气；⑥植物呼吸时也需要光。

再如，在“人体的呼吸运动”的教学时，引导学生思考系列问题： 当你进行呼吸时，感受到胸廓的起伏了吗？胸廓的变化与呼吸有何关系？是由于胸廓扩大导致吸气，还是因为吸气后使胸廓扩大？肺为何可以和外界进行气体交换呢？肺容积是自动地增大或减小吗？肺内的气体为何能够排出肺呢？充分表达后暴露的错误前概念： ①呼吸运动就是在呼吸；②吸气后导致胸廓扩大、呼气后导致胸廓缩小；③不需要其他构造的协助，肺就能自行缩小或扩大；④外界气体进入肺以后肺容积增大、气体出肺以后肺容积减少等。

2.2 加强实践体验，解构错误前概念，建构科学概念 感性认识是理性认识的基础，要在实践中获得。让好奇、好问、好动的初中生在观察、验证、模拟、探究实验及模型制作等实践活动中建构科学概念，符合学生的认知规律。

2.2.1 制订并实施探究方案，在探究活动中建构科学概念 在生物学教学中一般可以通过探究性实验来解决认知冲突，学生自己设计实验进行探究，体验探究的过程，通过实验观察得出结论，用真实的探究结果纠正原来错误认识，实现认知顺应，建构科学概念。

例如，在“植物的呼吸作用”教学中，要证明植物的呼吸现象的存在，最好的办法就是像研究光合作用那样，从植物呼吸时吸收什么气体，释放什么气体、能量的转化三方面设计实验，提示学生根据二氧化碳具有使澄清石灰水变浑浊的特性、氧气可以助燃、热量使温度计温度升高的原理，鼓励引导学生利用萌发的种子、煮熟的种子和实验用具，探究： ①种子呼吸时是否释放二氧化碳，②探究种子呼吸时是否要吸收氧气，探究种子呼吸时是否释放能量。小组汇报分享探究学习的成果，得出结论。

2.2.2 自制并演示模拟模型，在互助学习中建构科学概念 在生物学教学中，有时可用建模的方法来反映生命活动规律，形象直观，学生更容易接受和理解复杂的原理，发展学生思维，提高学生能力，建构科学概念。

例如，在“人体的呼吸运动”教学中，“呼吸运动”比较抽象，学生又存在较多的错误前概念，课前组织兴趣小组自制模拟胸部呼吸运动的模型装置(参考苏科版生物学教材图7-8)。课堂在小组讨论基础上，让学生进行深呼吸，体验呼吸时胸廓的起伏，小组内利用模型演示胸部呼吸运动，分享学习成果： 用手向下拉橡皮膜，使膈顶部下降，代表膈肌收缩，“胸廓”的上下径变长，胸廓体积增大，肺容积被动增大，这时气球鼓起，表示的是外界气体进入肺——吸气；手松开橡皮膜，使膈顶部回升，代表膈肌舒张，胸廓体积缩小，肺容积被动缩小，气体从肺呼出——呼气。

通过模型演示得出结论： 胸廓的变化是由呼吸肌运动引起的，呼吸肌收缩，胸廓扩大，呼吸肌舒张，胸廓减小；胸廓的变化会引起肺容积的变化，肺容积会随着被动地增大或减小；肺容积增大，使得肺内气压小于外界，外界气体通过呼吸道进入肺。反之气体被排出体外。建构呼吸运动的科学概念： 呼吸运动指胸廓有节律的扩大和缩小，它包括吸气和呼气两个过程；呼吸运动的完成主要与呼吸肌的收缩和舒张有关；呼吸运动的意义是完成了肺内气体与外界气体的交换。

2.3 注重学以致用，在相似概念类比中理顺逻辑关系 引导学生将建构的科学观念运用到其他新情境，形成对科学概念更深刻、全面的理解；建构重要概念之间联系的重要方法是类比的应用，帮助学生正确理解概念的内涵和外延，使概念学习条理化、系统化。

有关“呼吸”的教学内容是初中生物学教学的重点，也是教学的难点。呼吸、呼吸运动和呼吸作用三个概念名称相近，但内涵不同，大部分学生将三个概念混淆。教师提出相关问题，对相似概念类比辨析： ①人体不断从外界吸收氧气并把二氧化碳排出体外的过程是( )；②人体能够不断把氧气从外界吸收到肺并不断把二氧化碳排出体外，其原因是人体不断地进行着( )；③人体不断从外界吸收氧气并不断把二氧化碳排出体外，其中二氧化碳不断产生的原因是人体每时每刻都在进行着( )。

学生回顾相关概念，并以图示的形式呈现进行类比(图略)。

学生在概念类比的基础上理解三者联系： 呼吸运动完成了呼吸全过程的第一个环节——肺泡与外界的气体交换(肺的通气)；呼吸的四个过程为活细胞的呼吸作用提供氧气；生物体通过呼吸作用将体内的有机物不断分解，生成二氧化碳和水，并释放能量，维持生物体各项生命活动。

总之，教师应充分重视学生的前概念，在教学中使前概念和新学习的概念密切联系，通过同化来扩充自己的图式，丰富发展正确的科学概念，通过顺应来转变错误的认识，形成对概念多维的全面理解，促进生物学科学概念的建构。