安代紅

(北京市大峪中學(xué)分校 102308)

前概念是指學(xué)生在接受正規(guī)的科學(xué)教育之前所形成的概念，這些概念中有些是正確的，但有些是錯(cuò)誤的。概念轉(zhuǎn)變理論認(rèn)為，要轉(zhuǎn)變學(xué)生頭腦中的錯(cuò)誤概念需要滿足四個(gè)條件：對當(dāng)前概念產(chǎn)生不滿、新概念的可理解性、新概念的合理性、新概念的有效性[1]。依據(jù)這一原理，教師在概念教學(xué)中需要首先了解學(xué)生頭腦中的前概念，發(fā)現(xiàn)其錯(cuò)誤概念。然后設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)活動(dòng)使學(xué)生產(chǎn)生認(rèn)知沖突，主動(dòng)參與學(xué)習(xí)過程以理解概念的真正含義；使學(xué)生確信新概念是合理的、可信的，并能夠?qū)⑿赂拍钫系皆械母拍铙w系中；使學(xué)生能深刻地體會(huì)到新概念對自己是有價(jià)值的，能夠應(yīng)用新概念解決真實(shí)的問題。本文以初中“生物的遺傳和變異”的教學(xué)內(nèi)容為例，闡述教學(xué)中如何了解學(xué)生的前概念，幫助學(xué)生轉(zhuǎn)變錯(cuò)誤概念。

1 前概念調(diào)查及分析

“生物的遺傳和變異”屬于課程標(biāo)準(zhǔn)中“生物的生殖、發(fā)育與遺傳”主題，是北京版八年級(jí)生物學(xué)教材的內(nèi)容，安排在“生物的生殖和發(fā)育”之后。依次包括“生物的性狀表現(xiàn)”“生物的性狀遺傳”“人類的遺傳”“生物的變異”四節(jié)內(nèi)容。要求傳遞的重要概念有：“DNA是主要遺傳物質(zhì)，基因是包含遺傳信息的DNA片段，它們位于細(xì)胞的染色體上”“遺傳性狀是由基因控制的，基因攜帶的遺傳信息是可以改變的”[2]。這些知識(shí)對于學(xué)生認(rèn)識(shí)自我、認(rèn)同優(yōu)生優(yōu)育具有重要作用，有助于學(xué)生認(rèn)識(shí)生物科學(xué)技術(shù)在生活、生產(chǎn)和社會(huì)發(fā)展中的作用[2]。是高中階段學(xué)習(xí)“現(xiàn)代生物技術(shù)”和學(xué)習(xí)遺傳學(xué)的基礎(chǔ)，與學(xué)生今后的生活息息相關(guān)，通過學(xué)習(xí)有利于學(xué)生建立科學(xué)的世界觀，了解生命現(xiàn)象背后的物質(zhì)基礎(chǔ)和生命活動(dòng)的過程。

為了了解學(xué)生頭腦中的前概念，在教學(xué)之前編制調(diào)查問卷，提出一些觀點(diǎn)讓學(xué)生判斷。這些觀點(diǎn)是：①人口腔上皮細(xì)胞與骨骼肌細(xì)胞的形態(tài)和功能不同，所以這兩種細(xì)胞中的遺傳物質(zhì)是不同的；②人的體細(xì)胞中的遺傳物質(zhì)一半來自父親，一半來自母親；③一個(gè)人的基因在出生以后是不會(huì)改變的；④母親的遺傳物質(zhì)通過血液傳遞給胎兒；⑤用種子繁殖出的新植物體與上一代的基因是相同的；⑥生男孩還是生女孩由母親的卵細(xì)胞決定；⑦DNA就是基因。

調(diào)查了5個(gè)班級(jí)的學(xué)生共158人，發(fā)現(xiàn)72.2%的學(xué)生認(rèn)同觀點(diǎn)①；27.8%的學(xué)生不同意觀點(diǎn)②；50.6%的學(xué)生認(rèn)同觀點(diǎn)③；52.5%的學(xué)生認(rèn)同觀點(diǎn)④；49.7%的學(xué)生認(rèn)同觀點(diǎn)⑤；37.3%的學(xué)生認(rèn)同觀點(diǎn)⑥；79.1%的學(xué)生認(rèn)同觀點(diǎn)⑦?？梢妼W(xué)生頭腦中已經(jīng)具有一些錯(cuò)誤的概念。

通過訪談初步發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤概念形成的原因：一些學(xué)生認(rèn)為自己長得像父親(或母親)多一些，則從父親(或母親)那里獲得遺傳物質(zhì)就多一些；一些學(xué)生受人類生殖知識(shí)的影響認(rèn)為母親的遺傳物質(zhì)是通過胎盤中的血液傳遞給胎兒的；一些學(xué)生將結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點(diǎn)錯(cuò)誤遷移，認(rèn)為形態(tài)、結(jié)構(gòu)、功能不同的體細(xì)胞中的遺傳物質(zhì)當(dāng)然不同；一些學(xué)生由于對大眾媒體信息的不準(zhǔn)確把握認(rèn)為DNA就是基因。

2 設(shè)計(jì)模擬活動(dòng)，轉(zhuǎn)變錯(cuò)誤概念

2.1 模擬豌豆一對相對性狀的遺傳 本活動(dòng)目的在于使學(xué)生初步構(gòu)建概念“基因通過生殖細(xì)胞在親代與子代之間傳遞”。在了解了孟德爾豌豆雜交實(shí)驗(yàn)的方法、結(jié)果以及他的假說之后，教師組織學(xué)生討論“如何模擬豌豆一對相對性狀的遺傳”。教師首先用問題引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行理性思考：①純種高莖豌豆(母本)的基因是DD，純種矮莖豌豆(父本)的基因是dd，它們產(chǎn)生的生殖細(xì)胞中的基因分別是什么？②子一代體細(xì)胞中決定豌豆高矮的基因是什么？③子一代自交，它們產(chǎn)生的精子和卵細(xì)胞分別有幾種，其中的基因是什么？④子二代體細(xì)胞中的基因是怎樣的，分別表現(xiàn)出怎樣的性狀？然后學(xué)生進(jìn)行模擬活動(dòng)。

材料用具：寫有DD和dd的紙板各1個(gè)，寫有Dd的紙板2個(gè)，寫有D的紙板2個(gè)，寫有d的紙板2個(gè)，父本和母本的基因分別用黑色和紅色加以區(qū)別。

方法步驟：①模擬純種親本：2位學(xué)生分別舉1個(gè)“DD”紙板和“dd”紙板；②模擬親本的生殖細(xì)胞以及形成子一代的過程：2位學(xué)生分別舉不同顏色的“D”紙板和“d”紙板，“d”學(xué)生走向“D”學(xué)生，他們將手中的紙板拼接在一起形成子一代的基因型Dd，說出表現(xiàn)型；③模擬子一代的父本和母本：2位學(xué)生各舉1個(gè)“Dd”紙板；④模擬子一代自交形成子二代的過程：2位學(xué)生分別高舉“D”紙板和“d”紙板模擬精子，同時(shí)另2位學(xué)生模擬兩種卵細(xì)胞，扮演精子的2位學(xué)生走到每一位扮演卵細(xì)胞的學(xué)生處，將各自手中的紙板拼接在一起組成子二代的基因型，說出性狀表現(xiàn)。

6人或4人一組(盡量男女搭配)，扮演父本、母本及其生殖細(xì)胞的學(xué)生分別站在講臺(tái)的兩側(cè)，高舉不同的紙板，“走”出了基因通過生殖細(xì)胞在親子代之間的傳遞過程。

活動(dòng)之后教師提出問題：子二代為什么又出現(xiàn)了矮莖豌豆？由學(xué)生給出正確解釋“父本和母本分別提供一個(gè)d基因，所以出現(xiàn)隱性性狀”。

2.2 模擬生殖細(xì)胞形成過程中染色體的行為 在了解薩頓的發(fā)現(xiàn)，觀察了人、果蠅、洋蔥、馬蛔蟲、玉米的染色體顯微圖片，以及這些生物體細(xì)胞和生殖細(xì)胞中染色體的數(shù)目之后，教師組織學(xué)生進(jìn)行模擬活動(dòng)。目的是為理解“在進(jìn)行有性生殖的生物體中，通常是一半基因來自于父親；一半基因來自于母親”“染色體攜帶著基因從上一代傳遞到下一代”2個(gè)概念打基礎(chǔ)。

材料用具：印有雌、雄果蠅體細(xì)胞染色體(不同顏色以區(qū)分性別)模式圖的紙1張，蝌蚪形狀的白紙(代表精子)和圓形的白紙(代表卵細(xì)胞)各2張，剪刀1把。

方法步驟(學(xué)生通過討論確定)：①逐一將雌果蠅(或雄果蠅)的每對染色體剪開，并標(biāo)上相同的數(shù)字；②將標(biāo)有相同數(shù)字的染色體分別擺放在2張圓形(或蝌蚪形)的白紙上，表示形成了2個(gè)卵細(xì)胞(或者精子)。然后教師提出問題：果蠅受精卵中染色體組成是怎樣的呢？學(xué)生將精子和卵子中標(biāo)有相同數(shù)字的染色體進(jìn)行配對。

在活動(dòng)結(jié)束后，教師提問：①在形成生殖細(xì)胞時(shí)，每對染色體分開分別進(jìn)入不同的精子或者卵細(xì)胞中，染色體的這種行為對生物延續(xù)種族有什么意義？②受精卵進(jìn)行分裂形成新細(xì)胞之前，染色體的數(shù)目會(huì)發(fā)生什么變化？為什么會(huì)發(fā)生這種變化？從而使學(xué)生理解染色體的行為保證了物種的穩(wěn)定性，對繁衍種族起著重要作用。同時(shí)，使學(xué)生認(rèn)同“生物不同的體細(xì)胞中染色體數(shù)目是相同的”。因?yàn)樗鼈儊碜酝皇芫选?/p>

2.3 模擬人類性別決定的過程 在學(xué)生了解人體細(xì)胞中染色體的組成、推理出精子和卵細(xì)胞中染色體組成之后，教師組織學(xué)生模擬性別決定的過程。通過模擬活動(dòng)讓學(xué)生理解概念：人的性別是由性染色體決定，生男、生女是由父親提供的性染色體決定的，在自然情況下生男生女概率是均等的。

材料用具：每組2只紙盒，貼上標(biāo)簽：“父親”“母親”。標(biāo)的父親的紙盒中放入X、Y染色體圖像卡片各1張，標(biāo)的母親的紙盒中放入2張X染色體圖像卡片。

方法步驟：①2人一組(各代表父親和母親)，在各自的紙盒中分別抽取一個(gè)染色體；②將抽取的染色體配對，確定寶寶的性別，并記錄；③重復(fù)5次，你有什么發(fā)現(xiàn)？④統(tǒng)計(jì)全班模擬實(shí)驗(yàn)中男、女寶寶的數(shù)量[3]。

3 補(bǔ)充典型概念實(shí)例，轉(zhuǎn)變錯(cuò)誤概念

教師為了構(gòu)建概念“基因是含有遺傳信息的DNA片段”，轉(zhuǎn)變錯(cuò)誤概念“DNA就是基因”，首先展示正常人與鐮刀形貧血癥患者的紅細(xì)胞圖片激發(fā)學(xué)生的好奇心，接著出示兩種人某一條染色體上的一段DNA中堿基排列順序模式圖，指導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)堿基排列順序的不同，從而使學(xué)生理解：這個(gè)特定的堿基排列順序就代表著一個(gè)遺傳信息，它決定著人體紅細(xì)胞的形狀(即性狀)。所以基因是具有遺傳效應(yīng)的DNA片段，其上儲(chǔ)存著遺傳信息。教師再提問：基因和性狀是什么關(guān)系？你能描述染色體、DNA、基因的關(guān)系嗎？以考察學(xué)生對概念的理解。在學(xué)生理解了基因的概念以后，提問：染色體上的基因是如何傳遞給后代的？有“模擬生殖細(xì)胞形成過程中染色體的行為”活動(dòng)做基礎(chǔ)，學(xué)生很容易說出染色體攜帶著基因，通過生殖細(xì)胞從親代傳遞給了子代。

為了糾正“一個(gè)人的基因在出生以后是不會(huì)改變的”錯(cuò)誤概念，教師在“生物的變異”一節(jié)中補(bǔ)充了人的體細(xì)胞癌變原因及癌癥預(yù)防的資料，使學(xué)生理解在生物發(fā)育的任何時(shí)期都可能發(fā)生遺傳物質(zhì)的改變。在受精卵形成前或者形成過程中遺傳物質(zhì)的改變導(dǎo)致遺傳病，而出生以后在身體不同部位的體細(xì)胞遺傳物質(zhì)發(fā)生改變引起的疾病(如癌癥)則不可遺傳。

4 概念轉(zhuǎn)變效果

教師設(shè)計(jì)多個(gè)模擬活動(dòng)，補(bǔ)充典型概念實(shí)例，設(shè)計(jì)問題串指導(dǎo)學(xué)生活動(dòng)，將概念形象化、可視化，可提高學(xué)生科學(xué)概念的可理解性、合理性和有效性，轉(zhuǎn)變錯(cuò)誤概念。隨著教學(xué)進(jìn)程，在概念轉(zhuǎn)變教學(xué)策略實(shí)施之后，將前概念調(diào)查中的觀點(diǎn)讓學(xué)生重新進(jìn)行判斷，與前概念調(diào)查結(jié)果進(jìn)行比較。

在“模擬豌豆一對相對性狀的遺傳”活動(dòng)及分析之后，重新判斷觀點(diǎn)“用種子繁殖出的新植物體與上一代的基因是相同的”，正確率由51.3%上升到94.7%。學(xué)生會(huì)用孟德爾雜交實(shí)驗(yàn)舉出反例，在學(xué)習(xí)基因的概念之后能夠做出正確的解釋：進(jìn)行有性生殖的生物遺傳物質(zhì)分別來自父本和母本，所以后代的遺傳物質(zhì)與上一代不同。

有“模擬生殖細(xì)胞形成過程中染色體的行為”做基礎(chǔ)，學(xué)生在學(xué)習(xí)基因的概念之后，重新判斷觀點(diǎn)“人口腔上皮細(xì)胞與骨骼肌細(xì)胞的形態(tài)和功能不同，所以這兩種細(xì)胞中的遺傳物質(zhì)是不同的”，正確率由27.8%上升到96%；判斷觀點(diǎn)“人的體細(xì)胞中的遺傳物質(zhì)一半來自父親；一半來自母親”，正確率由72.2%上升到100%；判斷觀點(diǎn)“DNA就是基因”，正確率由20.9%上升到91.5%；判斷觀點(diǎn)“母親的遺傳物質(zhì)是通過血液傳遞給胎兒的”，正確率由47.5%提高到96%。出現(xiàn)錯(cuò)誤的學(xué)生主要原因是審題馬虎。

在“模擬人類的性別決定”之后，學(xué)生重新判斷觀點(diǎn)“生男孩還是生女孩是由母親的卵細(xì)胞決定的”，正確率從62.7%提高到100%。

在閱讀分析癌癥資料之后，學(xué)生重新判斷觀點(diǎn)“一個(gè)人的基因在出生以后是不會(huì)改變的”，正確率由49.4%提高到100%。