生物学教学中促进错误概念转变的策略_袁维新

物技术新产品的评价应建立于与传统产品进行比较的基础之上,如分析比较其表型性状、分子特性、关键营养成分、抗营养因子、有无毒性物质、有无过敏原等特性。

对转基因产品的检测方法的研究已成为各国关注的热点,检测技术不仅要求快速准确而且要定性、定量,同时由于新的转基因产品不断出现,使得这类研究增加了难度。

欧盟已经成立了由十多个国家组成的研究小组,期望通过分子生物学技术来解决这个难题。

我国也开展了这方面的研究,湖南农业大学承担了转基因产品安全性研究的国家级课题,我国农业部也已颁布了《农业生物基因工程安全管理实施办法》成立了农业生物基因安全管理办公室。

相信在行之有效的检测方法及管理下转基因植物的育种及转基因产品的开发必将走上良性轨道,真正成为第二次“绿色革命”。

生物学教学中促进错误概念转变的策略袁维新　刘孝华　(江苏省淮阴师范学院生物学系　223300) 大量的教学实践表明,学生在学习生物学课程之前,头脑里并非是一片空白。

学生通过日常生活的各种渠道和自身的实践,对客观世界中的各种生物学现象已经形成了自己的看法,并在无形中养成他们独特的思维方式。

这种在接受正规的科学教育之前形成的概念一般称之为前科学概念或前概念。

对于前概念,自20世纪70年代以来,西方一些从事科学教学研究的学者经过大量的研究后发现,学生形成的前科学概念由来以久、根深蒂固,这些前概念中有些是对客观世界的朴素观念,更多的则完全与科学概念相悖,因此,人们一般也把前概念叫做错误概念。

在生物学教学中,同样会产生各种各样的前概念。

例如,把植物的地下部分叫做根;把茎一概视为地上部分;把复叶的小叶当作叶;把植物学上的花冠部分叫做花;把肉质可食的果皮叫做果实,等等。

一般来说,学生头脑中的前概念不但会妨碍新知识的理解,而且会导致学生产生新的错误概念。

因此,加强对学生的前概念或错误概念的研究就成为教学的一项重要任务。

本文拟对生物学教学中的错误概念及其转变作初步探讨。

1　错误概念对生物学概念学习的影响学生在进入课堂的时候,他们已经在日常生活中建构了大量有关生物或生命的朴素概念。

这些前概念有的与科学概念相一致,有利于促进科学概念的形成,但更多的是貌似正确,实际上与科学概念相去甚远的错误概念,从而会严重阻碍他们对科学概念的学习。

研究发现,学生头脑中的错误概念有极强的顽固性。

学生甚至在学习了生物学课程几周后,又恢复了最初的错误概念。

为什么错误概念如此顽固呢?这是因为学生花了相当多的时间与精力建构了自己的朴素理论,他们无论在感情上还是在理智上都离不开它们。

学生头脑中的错误概念含有自己对自然界的先入为主的印象,又是自己切身体验的东西,同时,学生又要凭借这种错误概念来认识世界。

因此,学生往往对自己早先形成的各种错误概念深信不疑,并试图将这些错误概念迁移到对新环境新现象的解释中去。

因此,这种错误概念有很强顽固性,不可能通过传统教学那样的知识传递,就能使学生轻而易举地形成科学概念。

笔者曾做过关于初中学生的生物学前概念的调查研究。

在调查中,720名被调查者被要求回答几个多项选择题,结果表明:45%的回答者认为菊花是一朵花;仅有24%的回答者认为一粒玉米是一个果实;68%的回答者认为癌症与遗传有关,他们认为癌症有传染性并对此表示忧虑;92%的人担心接触癌症患者会给自己带来危险。

这些数据表明,用传统传授方法学习生物科学概念是无效的。

2　促进错误概念转变的理论基础近十几年来,西方科学教学研究者(波斯纳等)以建构主义思想为指导,对科学概念学习过程进行了深入研究,提出了概念转变学习模式,这是一种新型科学概念学习观,是矫治错误概念,实现错误概念转变的重要理论基础。

波斯纳等人在皮亚杰的认知建构主义理论和库恩(T.S.Kuhn)的“范式更替观”的基础上,提出了概念转变学习的机制:①同化,指学生用自己已有的观念理解新现象的过程;②顺应,指学生转变或重组原有观念以便更好地理解和接受新现象的过程。

为了促使学习进行概念转变,他们认为必须提供以下四个条件:①学习者对当前的概念产生不满。

假如学生认为他们的概念(错误的)能够解释科学现象,他们可能看不出有转变它们的迫切需要。

②学习者必须尽可能地理解科学概念。

没有这种最基本的理解,学生就不能评价它们的意义。

③学习者必须认为科学概念是合理的。

假如概念与保留在学生记忆中的其它概念相矛盾,就不可能引起学生对它们的强烈的关注。

④学习者必须认为科学概念是有用的。

它们可用于解释和预测各处现象。

根据波斯纳的观点,如果满足了上述概念转变学习的四个条件,学生的错误概念就会被科学概念所替代或改变。

由此可见,所谓概念转变学习,就是学生原有观念改变、发展和重建的过程,就是学习者由前科学概念向科学概念的转变过程。

为了促进学生实现概念转变,就要进行概念转变教学。

为此,教师必须充分了解学生相关学科的原有知识经验背景,了解学生有哪些错误概念,并充分运用学生的原有概念创设教学中的认知冲突(情境),以此作为引发学生进行概念转变学习的契机。

因为要转变学生的错误概念,仅仅告诉学生“正确”的概念是无效的。

只有在激励性的情境中,在学生的前概念与科学概念的激烈碰撞中,才能解决前概念与科学概念之间的矛盾冲突,实现由前概念向科学概念的转变。

3　促进错误概念转变的教学策略如何使学生抛弃错误概念形成科学概念呢?根据前述概念转变学习理论,学习就是学生原有概念的转变、发展和重建,就是学生的前科学概念向科学概念的转化过程。

因此,教学的主要任务就是帮助学生像科学家那样去理解事物。

发生在学生头脑中的观念转变如同科学发展中的范式转换那样,为此,必须让学生自主发现自己的原有经验与新发现的现象或事实之间的不一致或矛盾冲突,从而反思和修改自己的原有经验和认识,提出或接受(重建)科学的观念(新解释、新假设、新概念)。

这是学习者自主建构的过程,是“同化”与“顺应”的统一的过程。

在这一过程中,学生才能自主建构起新观念(新概念、新假设、新概念),才能形成科学的认知结构。

具体地说,促进错误概念转变必须注意以下几点。

3.1　揭示学生的前科学概念,这是实现概念转变的前提　了解或诊断学生的前科学概念的最有效方法是进行诊断性评价。

个别谈访也是一种常用方法。

具体地说,在教学中,教师应有意识地引导学生去论及自己的思想。

教师不仅可以借此更好地了解学生的已有观念,而且外部的表达也必然会促使学生的自我意识和自我反省,而后者正是概念转变学习的一个必要条件。

例如,许多学生对生物进化过程中自然选择存在错误认识,教师可设问:你能说出自然选择的机制吗?学生在回答中必然包括对这一科学问题的理解。

如有的学生可能把生物进化过程中发生的适应性变异理解成一种有目的的生物行为等,由此,就能帮助教师弄清学生产生错误观念的原因。

3.2　引发学生的认知冲突,这是实现概念转变的契机和动力　所谓认知冲突,就是学生原有认识结构与新现象之间无法包容的矛盾。

学生在学习新的科学知识之前,头脑绝不是一片空白,而是有了形形色色的原有认知结构,在学习新知识时,他总是试图以这种原有认知结构来同化对新知识的理解。

当遇到不能解释的新现象时,就会引发认知冲突。

一旦引发认知冲突,就能激起学生的求知欲望和好奇心,促使学生进行认知结构的同化与顺应。

所以说,引发认知冲突是促使学生实现概念转变学习的契机和动力。

如何引发学生的认知冲突呢?教学中一般采用以下两种策略来引发认知冲突。

(1)通过特殊文本产生认知冲突　古泽蒂等人认为有两种文本,一种是批驳性文本,也就是直接呈示学生的错误观念,然后予以批驳,接着再呈现正常的科学观念。

另一种是非批驳性文本。

在这种文本中,首先呈示与错误观念无直接关系的新现象、新事实,以此来激活学生头脑中与新信息相关的原有的错误观念,进而促使学生对原有的错误观念与新信息之间的异同点作出比较,由此引发认知冲突。

例如,在讲述氧气的运输时,为了激发学生头脑中原有的错误观念(认为氧是溶解在血液中被运输的)与新信息之间的矛盾,教师提供如下具体数据:已知人体约有4000mL血,可溶解约12～15mL的氧。

而人体对氧的最低需要量和实际含量是1200～1500mL。

这一矛盾事实能引起学生思考,促进学生预期氧在血液中除了以溶解状态存在外,还具有其他存在(运输)形式。

而且一定与血液中除水以外的其他组成成分相关。

这时,教师及时设问:血液中哪种成分能运输氧气呢?随后,教师再组织学生通过显微镜观察血涂片,发现血液中的成分主要是红细胞,在分析红细胞的结构与成分的基础上,最终“发现”红细胞有运输氧气的功能。

由此可见,教师正是通过揭示事实之间的矛盾,来引发学生的认知冲突的。

(2)通过合作学习中学生的讨论与对话引发认知冲突　社会建构主义认为,知识具有社会性,即通过社会性相互作用,可以加速知识的意义建构。

在这种社会建构中,认知冲突是由他人的不同观点引发的。

对于每个学习者来说,由于对问题的认识的深度和广度不同,对事物的理解都会受到自身条件、认知水平的局限,尤其会受到原有认知结构的影响。

因此,对同一问题的认识往往会因人而异,有的较全面,有的较片面,有的较深刻,有的则完全错误。

这样,学习者之间就会产生不同观点的对立、交锋,从而引发学习者的认知冲突。

即当学习者发现自己所持的观念与他人不同时,他们往往会对自己先前所持有的这些观念产生怀疑,进而引发认知冲突。

“处于同样认知水平的同学之间通过同略有差异的观点与认识的碰撞,各自产生内部的认知冲突,这种认知矛盾的解决将会引起每一个个体内部的知识的重新建构。

”总之,只有通过这种认知冲突,学习者才易于接受新的、正确的科学观念,实现错误概念向科学概念的转变。

3.3　鼓励认知顺应,这是实现概念转变的关键　按照皮亚杰的观点,学生改变原有认知结构的主要机制是顺应。

所谓顺应,是指对原有认知结构的调整和改变,以便更好地理解和接纳新现象。

也就是说,当新知识与原有认知结有较大的差异或矛盾时,必须将原有认知结构进行调整和改变,通过顺应学习才能接纳新知识,解决认知矛盾,实现由原有的前概念向新的科学概念的转变。

在教学中一般可以通过探究性实验来引发和解决认知冲突,实现认知顺应,重建新的生物学概念。

例如,关于绿色植物有氧呼吸的概念,大多数学生根据直观经验,误认为绿色植物白天只进行光合作用,晚上才进行呼吸作用。

他们认为光合作用比呼吸作用重要,因为光合作用能够合成有机物。

为了消除学生这一错误概念,可以让学生做测量绿色植物(白天)有氧呼吸释放二氧化碳的实验。

将新鲜绿叶放入锥形瓶内,瓶内注水并用弯管与盛有溴代麝香草酚蓝试剂(BTB)的试管相连接。

通过观察学生发现,瓶内产生的气体进入BTB试剂内,试剂逐渐由蓝色变成红黄色,这是由于绿叶通过呼吸作用产生二氧化碳进入试剂的结果。

从而使学生认识到绿色植物白天也能进行呼吸作用。