重视高中生物中的前科学概念

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1、第 2 5卷第 9期 2 0 0 9年 中学 生物 学 Mi d d l e S c h o o l B i o l o g y Vo 1 2 5 No 9 2 0 o 9 文件编 号 ： 1 0 0 37 5 8 6 ( 2 0 0 9 ) 0 90 0 1 30 3 重视高中生物中的前科学概念 王学娟 ( 江苏省如皋市搬经中学2 2 6 5 6 1 ) 前科学概念又称 日常概念 、 生活概念 ， 它是人们 在 日常生活和交往过程中形成的概念。 这种概念常有 片面性或错误 ， 但也能够真实地反映学生思维中一些 潜在的、 原型的想法。科学概念是在教学活动中获得 的对客观事物的共同属性和本质特征

2、的反映。 教师应 充分 了解学生前科学概念 ， 才能对症下药 ， 将课堂研 究的重点 ， 放在学生错误的或者 片面的“ 前科学概念 上” ， 这样既提高了课堂效率， 又培养了学生的科学素 养。 1 前科学概念的特征 ( 1 )自发性 。 前科学概念是在学生的大脑 中自发 性地建构的 ， 没有人教他这个 问题应该是这样 、 那个 问题应该是那样 ，他们完全是站在 自己的立场上 ， 凭 自己的感性经验进行建构 。 ( 2 )广泛性 。前科学概念包罗万象 ， 学生在各学 科及其分支中都存在有前科学概念 ； 在不同地区甚至 不同国家的学生， 都具有相异构想。 ( 3 )顽 固性 。前科学概念一旦形成

3、， 就会在人 的 思维中形成定势 ； 在学生头脑 中根深蒂固， 印象深刻 ； 这些概念如果用传统的教学方法给予更正 ， 就会显得 比较生硬 。 ( 4 )隐蔽性 。 学生头脑中的前科学概念是潜移默 化形成的， 以潜在形式存在 ， 平时不易表现出来。 ( 5 )负迁移性。 先前的知识结构对新 的知识结构 的建立有时会产生负面影响。 ( 6 )反复性 。学生学 习科学概念后 ， 前科学概念 还会对学生产生作用 ， 使其产生糊涂的认识 。前科学 概念很难在一个有限的学习时间里彻底消除， 即使在 学习中被纠正过 ， 也很容易形成反复 ， 过一段时间后 又会忘记科学概念 ， 前科学概念继续潜伏在人的思维

4、 中。 ( 7 )特异性。因学生的个体差异和环境差异 ， 造 成学生前科学概念的多样性和特异性。 ( 8 )表象性。 学生的前科学概念 比较肤浅 、 直观 ， 还停 留在表象的概括水平上。 2 知晓前科学概念的影响 如果前科学概念和科学概念是一致的， 则前科学 概念是教学 的资源 ， 能促进教学 ， 反之则阻碍教学的 顺利进行。 3 高 中生物学中常见的前科学概念与科学概念不同 的部分例子( 表 1 ) 表 l高中部分 生物学 中常见的前科学概 念与科学概念及常见错误举例 前科 学概念 科学概 念 常见错误 例 1 可逆反 用双向箭头表 示的反 应 在 同一条件( 场所、 酶 ) 下， 既能向

5、正反应 方向进行， 同时又 A T P与 A D P的相互转 应 就是 可逆反应 能向逆反应的方向进 行的反应， 叫做 可逆反应 化反 应是 可逆反应 例 2 自养型 自己能养活自己的生物 以大气中的二氧化碳或环境 中的碳酸盐为碳素营养的 一种营养类型， 此类生物称为 自养型生物。绿色植物和少 成年人是自养型生物 生物 就是 自养型生物 数细菌为 自养型 暗反 应是 C O 固定反应， 简称碳 固定反应 。 在这一反应 中， 暗反应只有在 黑暗的环 叶绿体利 用光反应产生的 A T P和 N A D P H这 两个高能化合 植物白天进行光反应 例 3 暗反应 物分别作为能源和还原的动力将 c

6、o ： 固定， 使之转 变成 葡 境 中才能进行 晚上进行暗反应 萄糖， 由于这一过程不需要光所以称为暗反应。但暗反应 在 光下也 能进行 遗传病是指 由遗传 物质发 生改 变而 引起 的或者 是 由致 生来就有 的病都 是遗 遗传病 就是 生来就有的 病基 因所控制的疾病。遗传病是指完全或部 分由遗传 因素 传病。例 ： 因为艾滋病可 例 4 遗传病 决定的疾病，常为先天性的， 也可后天发病。如先天愚型、 病 以通过母婴传播，就被认 多指 ( 趾 )、先天性聋哑、 血友病等 ， 这些遗传病完全由遗传 为是遗传病 因素决定发病 ， 并且 出生一定时 间后才发病 一1 3 续表 前科 学概念 科

7、学概 念 常见错误 例 5 皮肤对 在 出汗的 时候 ，皮肤排 包括由皮肤表层蒸发的水 汽和 汗腺排 出的水汽 皮肤 对水的排 出量仅 水的排 出 量 出水的量 包括排 汗量 例 6内环境 人体 皮肤 以内的环 境即 体液( 体 内的液体) 包括细胞 内液和 细胞 外液 。 由细胞外 消化道 、 呼吸道也属于 为 内环境 液构成的液体环境叫做 内环境 内环境 例 7 生物 多 多种 多样的生物 生物 多样性 包括 ： 生态 系统 多样性 、 物种 多样性、 基 因多 生物 多样性 就是 物种 样性 样性 多样性 例 8 条件反 有一定的 外界 条件 存在 条件反射是后天的 ， 在个体生活 中获

8、得的 ， 是 高等动物在 有刺激有反应( 膝跳反 射 时 ， 神经 系统发 生的活动 非条件反射基础上形成的反射 射 ) 的现象叫条件反射 同一类生物就是 一个物 按恩斯特 麦 尔的定义来说 ， 物种是能够( 或可能) 相 互配 一条 河流里 的所有 鱼 例 9 物种 育的 自然种群 的类群，这些类群与其他这样 的类群在 生殖 种 是 一个种群 上相 互隔离着 单倍体就是含 有一个 染 细胞 中舍有 几个 染 色 例 1 0 单倍体 具有配子染 色体 的细胞或个体 色体 组 的 生 物 体 组 就 是 几倍 体 例 1 1 酶具有 一种酶 只能催 化一种反 一种酶只能催化一种或一类化学反应 一

9、 种酶 只能催化 一种 专一性 应 反应 例 l 2内环境 内环境 的各项指标稳 定 内环境的化 学成分及理化性质 ，如各种 离子 的浓度 、 温 内环境 的各项指 标稳 度、 酸碱度及渗透压等， 在生理状况下变动范围很小， 保持 稳 态 不变 定不 变 相对恒定的状 态，称为 内环境稳 态 果皮是 果 实最 外层不 例 l 3 果皮 果 实最外层 不可食部分 子房壁发育而成的部分 可食部分 呼吸 作用就是 生物从 周 呼吸作 用可 以分为两部分 ：内呼吸和外呼吸。 内呼吸是 例 l 4 呼吸作 围空气 中吸入氧 气 ，又向 指 能源物质在细胞 内氧化的过程 ， 消耗 0 ： ， 产生 C O

10、 ： 和水 呼吸作 用的场 所在呼 用 其 中呼 出二氧化碳 ，是一 并释放能量的过程 。 又称 为细胞呼吸。外呼吸是细胞与外 吸道 ， 认 为呼吸酶在呼吸 界环境之间交换 气体的过程 。高 中课本 中讲的呼吸作 用是 道 内 种气体 交换过程 指 内呼 吸 糖 类物 质是 多羟基( 2个或 以上 ) 的醛类或酮 类化合 物 ， 例 1 5 糖类 甜 的物质才是糖 淀粉、纤维素不是糖类 或水解后 能变成 以上两者之 一曲有机化合物 例 1 6 农作物 利用动物 的粪便 给植物 农作物只能利 用光能。粪便必须经过分解者的分解作用 进行施肥 时 ，能量就从动 分解成无机物 才能被植物利 用 ， 植

11、物所利 用的无机物 中几 能 量在 农作 物和动 物 对能量的利 用 乎不含有能量。粪便 中的部分能量通过 分解者的分解作用 之间循环利用 物流向农作物 散 失了， 部分能量流入 了分解者体 内 4 前科学概念向科学概念转变的途径 4 1 修订 修订是建立在认知 冲突和解决冲突基础上 的教 学策略。这一类概念转变策略的理论基础是 ： 学习者 拥有的前科学概念与科学概念是相互冲突的。 ( 1 )借助冲突， 推动前科学概念向科学概念转变 ( 例 1 5 适用 ) 。 为了转变前科学概念为科学概念 ， 必须使学习者 的认知发生 冲突 ， 动摇其前科学概念 ， 从而建立科学 概念。 教师应让学生尝试解

12、释一事件， 引起概念冲突， 发现矛盾事件， 鼓励和引导学生调整认知， 建立与科 学概念相一致 的新 的概念模型。 首先， 教师使学生发现冲突。 教师可以在例 1 中创设这样的冲突： 让学生自己 总结 A T P的合成场所和分解场所是什么， 是否一样， 这两个反应的酶是否一样。 然后再对照可逆反应 的定 i 1 4。 义 ， 学生会很快感悟到 A T P与 AD P的相互转化反应 不是可逆反应 。 接着 ， 学生感悟冲突。 教师引导学生总结 ： 不能抓住概念的某一个方面 进行判断 ， 这样 的判断往往是 片面的 ， 以后解题时要 注意收集全部信息 ， 从多角度思考， 特别在遗传方式 的判断时，

13、千万不能以个别特征为依据。 ( 2 )借助概念图， 推动前科学概念向科学概念转 变( 例 6 8 适用) 。 概念图是元认知的工具 ， 是表达知识的网络图形 化技术 ， 它可以简洁明了地表达某 主题 的不 同层次概 念之间的关系。概念图又叫思维导图 ， 它能引导思维 活动、 激发思维灵感 、 记 录思维过程、 呈现思维结果 ， 从而可以大大提高思维品质。在纠正前科学概念时 ， 教师可以和学生一起合作构建概念图， 这样可以提高 学生归纳整理新知识的能力 ， 从而将 自己刚学的新知 识“ 同化” ， 让其降落于自己已有知识体系的正确位置 上 ， 同时纠正错误的前科学概念 ， 构建科学的新 的知 识

14、体系。例如图 1 所示的概念图。 匿 一U -1 有些物质只能存在于细 胞 内液中 例包 匦 细胞 外液 又叫做 2 圉 罔 图 1 某概念图示意 答案： 1 常见的有 消化道、 呼吸道 、 生殖道、 尿道 内的液体 以及 泪液 不属 于体液2 内环 境3 血 浆 4 组 织 液5 淋 巴 ( 3 )强化科学概 念的本质特征 ， 弱化无关特征 ( 例 9 1 2 适用 ) 。 学生在 日常生活中接触到的部分前科学概念 ， 仅 抓住 了事物的某个方面的共同特征 ， 但这个共同特征 并非是本质特征。例如 ， 学生往往会认为水里游 的鱼 是属于同一个物种 ， 在教学过程 中教师要强调一个物 种的关键

15、特征是与周围其他物种存在生殖隔离。 单倍 体概念的本质特征是细胞中含有的染色体是否与配 子中的一致。对无关特征( 染色体组的数 目) ， 教师应 尽量少提甚至不提。 ( 4 )借助实物资源 ， 推动前科学概念 向科学概念 转变( 例 1 3 适用 ) 。 学生在学习果皮这个概念时 ，教师可以用苹果 、 桃等实际的果实， 刺激学生的感觉器官， 使他们留下 深刻的正确的第一 印象。 ( 5 )不定时强化 ， 巩固科学概念 。 教育学研究表明， 不定时强化的效果 比定时强化 、 的效果好得多。 在许多情况下 ， 某些错误的前科学概念不能被彻 底置换或是重新组织 ， 而只是被一定程度地抑制 。所 以教

16、师要注意不定时的强化 ， 每次强化的方式最好不 同 ， 否则学生容易形成定势。 4 2丰富( 例 l 4 l 6适用) 丰富就是利用适当的方法将其扩展到新的领域。 这类教学策略的理论基础是 ： 学生的前科学概念与科 学概念并不相悖， 只是不完整或与科学概念相割裂而 已 ， 需要将外在信息纳入前科学概念 ， 使其内涵丰富 和加强 ， 即可转变为科学概念。 例如学生在生活中获得的有关呼吸作用的前科 学概念仅是外呼吸 ，那么教师可以引导学生思考 ： 生 物从周围环境 中吸收的氧气 ， 为什么呼出来的是二氧 化碳 ? 这个转变在哪里发生?这就是 由于氧气在细胞 内参加了有机物的氧化分解生成 了二氧化碳 ， 这就是 内呼吸 ， 而高 中生物中所涉及的呼吸作用往往是指内 呼吸。 这样就在被学生误解的“ 靶例” 和“ 锚例 ” 之间架 起了认