生物学教学

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在解构错误前概念中建构生物学科学概念

  

  1. 江苏省连云港市新浦中学  222003
  • 出版日期:2018-01-08 发布日期:2018-01-15

  • Online:2018-01-08 Published:2018-01-15

摘要:

本文例谈了生物学教学中采取“引发认知冲突、加强实践体验、注重学以致用”等策略,解构学生的错误前概念,建构科学概念。

正文:

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。

主要参考文献

[1] 中华人民共和国教育部. 2012. 义务教育生物学课程标准( 2011 年版) . 北京: 北京师范大学出版社,33

[2] 刘恩山. 2009. 中学生物学教学论. 北京: 高等教育出版社,48 ~ 49



   

关键词: 错误前概念, 解构, 建构科学概念, 生物学教学策略