生物学中的“前科学概念”及矫正策略

【摘 要】前科学概念是科学概念获得的主要障碍之一，矫正前科学概念是概念教学的关键。本文阐述了前科学概念的产生原因及相关教学策略，希望能帮助生物教师矫正学生的前科学概念，从而提高生物教学效率。

【关键词】生物学；前科学概念；教学策略

大量的研究结果显示，青少年在正式学习科学知识之前，就通过对日常生活中一些现象的观察和体验，形成了一些非科学的概念，简称“前科学概念”。由于生物界极其多样和繁杂，青少年所获得的生物学知识大多是一些初级阶段的感性认识，其中有些是正确的，而有些则是片面的、错误的。正确的感性认识有助于科学概念的形成，对生物学知识的理解和掌握起着积极的推动作用；而片面的、错误的“前科学概念”，由于“先入为主”的心理效应，很容易妨碍学生接受正确的概念，增加了知识迁移的困难，造成认识的偏差。

一、前科学概念与错误概念、相异概念

在本文之前，已经有相当多的生物教师对错误概念、相异概念进行了研究。今天，笔者提出的这个前科学概念与这两者又有何区别呢？“错误概念”使用得最早，大众易于理解，得到了教师的普遍认可，但具有否定的内涵；“相异概念”对学习者予以肯定和尊重，暗示学习者拥有相异概念是有理由的、合理的，学者对相异概念的使用和研究可能较多；“前科学概念”最好地表达了所谓的“错误概念”“相异概念”的意思，但其理论的意味多些，不易推广和操作，目前选择“前科学概念”这一术语进行表述和研究的还为数不多。笔者主张，以术语“前科学概念”来表征这一概念，建议以术语“错误概念”“相异概念”辅之。

在理论上，前科学概念指的是学习者将科学概念的内涵增加、减少或替换，导致外延扩大、缩小或移位的概念。在中学生物教与学中，前科学概念指的是中学生拥有的与生物科学概念的涵义不相一致甚至相反的概念，是中学生形成某一生物科学概念之前所拥有的概念形态。

二、生物学中学生“前科学概念”产生的原因

1.日常生活经验的影响、日常概念的干扰。学生在日常生活中，凭直观感觉学习到的东西不一定都是正确的；在日常生活中形成的概念，往往忽略了本质的特征。如从小就被告知“天上飞的是鸟”，由此认为“鸡、鸭、鹅不是鸟”，“蝙蝠是鸟”等前科学概念。日常生活经验还使学生认为“糖是甜的”、“动物会跑”、“细菌对人有害”、“粪便是排泄物”、“把当成一朵花”等日常生活概念往往是不科学的，甚至是错误的。

2.类化概念的干扰所形成的前科学概念。类化概念指的是字面相近、含意相似或属性相关的概念。诸如单性结实与单性生殖、呼吸运动与呼吸作用、囊胚与胚囊、胚孔与珠孔、质体和质粒等。两两之间相互干扰，形成前科学概念。

3.自身知识的影响。在学生的学习过程中，各学科之间以及同一学科不同学习阶段之间，存在着某种相互影响的现象。这种影响一般是积极的，但也可能是消极的。如ATP合成与分解的两个反应式，很多学生会误认为2个反应式是可逆反应，原因是2个反应式两边恰好是相反的。其实从生物学的角度来分析，2个反应从能量来源、酶的种类、反应场所等方面都有区别，不符合可逆反应的要求。对词语的曲解或错误理解，如学生认为，“无花果没有花，但是能够结果”；“鲸鱼是鱼”；“白色人种、黑色人种和黄色人种是不同的种”；“动脉中流的是动脉血”；“骨髓库中存放有自愿捐献者的骨髓”；“绿色食品是绿色的”等。

4.教师、教材的误导。课本和教师在不经意间成了提供学生前科学概念的途径。教师或教材过分强调问题的某一侧面时，将会暗示学生忽略对其他方面的思考。教材内容的顺序、概念关系的介绍、术语的选用、课本中的插图等都有可能形成学生的错误理解。教师本人就有错误概念和错误信息，而且教师在课堂上运用的语言，都有可能成为学生错误概念的源头。例如，教师在讲授根尖成熟区表皮细胞吸水方式时，会花大量时间讲授渗透作用，很少或根本不提吸胀作用，这就误导学生形成了前科学概念，根尖成熟区表皮细胞的吸水方式只有渗透作用。实际是既有渗透作用也有吸胀作用，只是渗透作用占主体。

三、生物学前科学概念的转变策略

要想改变学生已形成的前科学概念，只有当学生认为新的信息有意义、可理解、有价值的时候，他们才会主动地去建构新信息的意义而改变原有的前科学概念，使认知结构发生联系和变化。常见的生物学前科学概念的转变策略如下：

1.绘制概念图，帮学生建立内在联系。概念图是由节点和连线组成的一系列概念的结构化表征。概念图中的节点表示某一命题或领域内的各概念；连线则表示节点概念间的内在逻关系。这种图形能促进学生新旧知识进行整合，使学生知识结构化，有利于学生的知识迁移，也有助于教师及时诊断学生的学习情况，进行有针对性的指导。新课程改革以来，人教版教材中加入了绘制概念图的内容，笔者任教的地区虽然使用的是苏教版教材，但在教学中仍然经常鼓励学生制作概念图，及时了解学生学习中存在的问题，以便有针对性地进行教学。

2.变式教学，弱化学生的思维定势。变式，就是引导学生在认识事物本质属性的过程中，不断变更事物的非本质属性，不断产生新的问题情境，诱发学生用不同的方法从不同的角度去思考问题，克服或弱化思维定势的干扰，突破旧的思维模式。因此，变式教学就是在教学过程中，（下转第23页）（上接第9页）

教师通过不同角度、不同侧面、不同情形、不同背景的变式手段，使学生有效地加深认识和理解教学对象的本质特征，从而把学生的思维引向新的高度，是培养学生多种能力的一种教学方法。让学生在多种情景中进行识别，对概念、原理等知识的理解、应用更到位。例如：对“细胞周期”的概念教学，可用文字叙述、图、表格数据等进行训练。又如在复习酶和激素的概念时，可创设多种训练题把概念理解透彻，掌握概念的内涵和外延。以酶的概念为例，其内涵是活细胞产生的一类具有生物催化作用的有机物，大多数是蛋白质，少数是RNA。而外延就丰富得多了，酶具有专一性、高效性、多样性，蛋白质的分子结构和功能状态受温度和PH值的影响。再进一步从酶与蛋白质的知识来看，就可将蛋白质的基本组成单位、结构和功能特点、合成的场所和控制、分泌的机制等联系起来。然后再让学生明确二者都对新陈代谢有重要作用，并从产生部位、化学本质及作用特点等方面来区分酶和激素的不同点。变式的好处就在于能够突出要点，使它更鲜明，便于学生掌握。

3.运用探究实验、合作学习方式，矫正学生的前科学概念。生物探究性实验就是运用一定的实验方法，创设不同的实验情境，引导学生对一些生物现象从多方面、多层次分析，研究某一生物现象的实质和规律，从而有力地解释一些客观事实的实验属性。丹瑟里恩的一项研究也表明：学生在合作学习中学到的知识比单独学习时多得多，且合作学习有助于克服错误观念，能使学生超越自己的认识，通过他人与自己不同的观点，看到事物的其他方面，从而形成对事物更加丰富的了解。另外让学生看到自己认为“正确”的观点被老师宣布为“错误”时，易引起认识和情感的强烈反差，促使学生找出原有观点错误的原因。因此，合作学习中学生的讨论与对话所引发的认知冲突是前科学概念转变的一种重要手段。

总之，灌输式教学或简单的结论式教学，不可能使学生真正地理解科学概念，学生可能记住和接受了科学概念的定义，但并不意味着彻底放弃原有的前科学概念。生物学教学是为了促进学生从旧观念向新观念转变，在教学中应重视学生已有知识经验，强调在教学中创设情景，引发学生的认知冲突，促使其积极主动地建构新知识，建立新旧知识的联系，彻底转变学生头脑中的前科学概念，才能使学生真正理解科学概念的内涵。

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（作者单位：江苏省南京市文枢中学）