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摘要：概念转变教学落实于个体对概念的科学理解研究，作为当前国际概念转变研究领域的一个热点，正逐渐引起教师的关注。本文基于科学史“促胰液素的发现”的概念转变教学实践，分析了概念转变教学在培育学生生物学学科核心素养上的价值：理解科学发展样态，凝聚科学观念，训练高阶思维。
关键词：概念转变 科学史 生物学 核心素养
一、概念转变教学
概念转变是个体认知冲突的引发和解决的过程，具体表现为个体已有的前认知概念或体系受到与其不一致的新知识的影响而发生重大改变，由相异构想（又称“迷思概念”）向科学概念转变的过程。概念转变包括两种形式。一是同化，当新概念与学习者原有经验一致时，概念转变以完善丰富原有概念的方式进行。二是顺应，当新概念与学习者头脑中的原有认知结构发生冲突时，概念转变起到调整和改造原有概念的作用。叶剑强指出，概念转变教学落实于个体对概念的科学理解研究是当前国际概念转变研究领域的一个热点。由于概念转变与科学界对自然科学的认知发展具体高度的契合，因此概念转变的文本编写和教学也是当今国际科学教育研究领域的热点（如图1）。
国内概念转变文本的编写及概念转变教学起步相对较晚。多数研究者编写的文本依次包括5个环节：①设置思考题，激发相异构想;②展示相异构想;③解释相异构想的不合理;④展示科学概念;⑤提供新的问题情境。在实际教学过程中，概念转变教学步骤允许有变式。
二、基于科学史的概念转变教学实践
作为自然科学中的一门基础学科，生物学具有其独特的理科属性和育人价值，即呈现生命科学的本质与规律，着力于其应用与发展。科学史不仅记录了人类认识科学、发展科学的探究历程，而且包含了阐述科学本质和形成科学哲学的历史观念，因此科学史很好地呈现了生物学学科知识和知识生境之间的关系以及生命科学螺旋式发展的样态。基于科学史编写概念转变文本并付诸教学实践，能有效实现学生对科学概念的真正理解和内化，提升学科素养。下面结合科学史“促胰液素的发现”，具体阐述概念转变教学的大致步骤。
1.设置思考题，激发相异构想
揭示学生原有的观念和思维方式，是实现概念转变的前提。作为创设情境素材的一个重要来源，科学史不仅能真实呈现科学探究历程，而且能有效探知学生的原有认知体系，激发学生的相异构想。
“促胰液素的发现”教学中，教师可先向学生呈现法国著名实验生理学家贝尔纳在1850年的实验发现，即酸性食靡进入小肠后会引起胰腺分泌胰液。引导学生思考：酸性食靡没有直接接触胰腺，如何引起胰液的分泌呢？这一过程的信息传导又是怎样进行的呢？该过程属于神经调节吗？
2.展示相异构想
学生思考或讨论，针对思考题，基于原有认知经验提出自己的解释或观点。多数学生在学习了神经调节的基础上，认为该过程属于神经调节，并写下该过程的反射途径：酸刺激→小肠感受器→传入神经→神经中枢→传出神经→胰腺→分泌胰液。此时教师不要直接对学生的观点进行批判，可以根据科学史再增加一些不同的观点，让学生明白在科学探索和认知的过程中，出现相异构想的现象是正常的。
3.解释相异构想的不合理
引发学生的认知冲突，是实现概念转变的契机和动力。在收集了学生的相异构想之后，教师可以向学生介绍科学史：19世纪学术界普遍认为胰液的分泌属于神经调节，俄国著名生理学家巴甫洛夫也因信仰当时传统的神经论而认为该过程是一个反射，法国学者沃泰默于1901—1902年更是通过多次实验来论证这一观点。教师可结合多媒体等课件展示沃泰默的实验过程，引导学生分析：沃泰默的实验结论合理吗？当出现实验结果与实验预期不一致的情况时又如何分析呢？（见表1）
接着教师可以继续引导学生分析：沃泰默实验中已经将通往小肠的神经切除了，则反射弧结构不完整，因而反射活动无法进行，但是实验的结果却是胰液仍然分泌，这足以说明胰液的分泌不是神经调节的。此时学生原有认知经验已无法解释这一实验现象，同时他们也对自己的相异构想产生不满，思维处于活跃状态，迫切想知道该过程的合理解释。
4.展示科学概念
引用实验增加学生的感性经验，是纠正相异构想的关键。此环节中，教师可向学生介绍另一种假设：这可能是一种化学物质的调节作用——在盐酸的作用下，小肠黏膜产生了一种化学物质，进入血液后随血流到达胰腺，从而引起胰液的分泌。根据这一假设，教师可引导学生设计实验方案加以验证。在分析学生设计方案的基础上，教师再引入斯他林、贝利斯以及后续科学家的实验过程，以证明该假设的科学性，从而引出科学解释：胰腺分泌胰液是一种化学物质的作用，该化学物质被命名为促胰液素。在这个基础上，教师引导学生认同激素调节是人和动物体内除神经调节之外的另一种调节方式。
5.提供新的问题情境
此教学环节中教师可引导学生将科学概念应用到其他情境中，解释新的现象或解决新的问题，帮助学生体会所学知识的有效性，从而实现相异构想向科学概念的内在转化。如教师可以引导学生分析血糖的调节和甲状腺激素分泌的调节，加深对科学概念的理解。
三、基于科学史的概念转变教学价值分析
1.理解科学发展样态，凝聚科学观念
生物科学史记录了生物学学科的发展，蕴藏着科学本质、科学方法、科学研究及科学精神，是生物教学的优质资源。运用科学史进行概念转变教学，可渗透科学哲学教育，有助于学生运用辩证法来认知生命世界。还原生物学史上的重大事件始末，可以让学生体会到人类对科学认知的螺旋式上升样态，总结出科学知识发展的一般规律，认同科学知识具有暂定性等特点，凝聚科学观念。
2.训练高阶思维
进行概念转变教学时，教师可以通过问卷、讨论、访谈等形式了解学生的相异构想，抓住教学中的重难点所在，并结合科学史对学生的相异构想进行激活、呈现、解构，为学生接受新的科学概念提供真正的帮助。在该过程中，学生需要使用归纳与演绎、分析与综合、抽象与概括以及批判性思维等科学思维方法，基于思辨性发展科学思维品质与能力，从而实现生物学学科核心素养的提升。
四、结束语
本文中的教学案例基于生物学学科核心素养的培育目标，依托生物科学史开展概念转变教学，从理论和实践双重层面上验证了：在实际教学过程中，只要一线教师充分依托科学史中的研究脉络编写概念转变文本，挖掘生物学史中蕴藏的育人功能，他们就可以结合概念转变教学模式，打造高效的生物学课堂，使之成为指向核心素养落地的纵深路径。基于科学史的概念转变教学模式可以应用到其他附有科学史的课堂教学，如：探究酶的化学本质、证明DNA是主要的遗传物质等。
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