生物學概念的教學涵義與實施建議

林 靜

(北京師范大學教育學部，北京100875)

生物學概念一直是我國中學生物學課程的重要教學內(nèi)容。《義務(wù)教育生物學課程標準(2011年版)》要求教學“關(guān)注重要概念的學習”，并在內(nèi)容標準中提出了50個重要概念，引發(fā)了廣大中學生物學教師對生物學概念的重新思考。本文就當前生物學概念應(yīng)然的教學取向以及實然的教學改進等問題展開探討，與大家商榷在以生物科學素養(yǎng)為課程宗旨和目標的中學生物學課堂教學中，如何發(fā)揮和提升生物學概念的教學價值和作用，發(fā)展學生生物科學素養(yǎng)。

一、生物學概念的原有教學積淀

新中國成立以來，我國基礎(chǔ)教育一直沿襲赫爾巴特、凱洛夫的教育思想，注重智育，強調(diào)各學科基礎(chǔ)知識和基本技能(簡稱“雙基”)的教學。經(jīng)過多年的實踐積淀，我國基礎(chǔ)教育也被國內(nèi)外賦以“雙基扎實”的特色。中學生物學教學在落實“雙基”方面，尤其注重生物學概念的教學，并結(jié)合生物學科特點，積淀了豐富的生物學概念的教學經(jīng)驗和案例。

(一)注重直觀演示

生物科學是研究生命現(xiàn)象和生命活動規(guī)律的一門科學。生物學概念作為其知識體系的基石，既有許多概括生命現(xiàn)象的具體概念，也有許多反映生命活動規(guī)律的抽象概念。中學生物學教學一直非常注重借助實物、掛圖、結(jié)構(gòu)模型、錄像等教學媒介以及實驗等的演示，給予學生充分的感性認識和直觀經(jīng)驗，以利于學生抽象概括生物學概念的內(nèi)涵和外延，理解概念。

(二)注重歸納方法

無論是具體概念還是抽象概念，中學生物學教師都擅長給予學生一些概念的典型事例，包括正例和反例，通過“講授—演示法”引導學生比較這些典型事例的異同，從而歸納出概念正例的共同特征和本質(zhì)屬性，促使學生有意義地接受學習生物學概念。

(三)注重模型構(gòu)建

生命世界種類繁多，奧妙無窮。為幫助學生理解某一具體概念，中學生物學教科書往往會選擇一個典型事例作為概念的原型讓學生加以重點學習，例如以桃花為花的原型、家鴿為鳥的原型等等，從而幫助學生建立該概念的一個具體模型以更好地理解和運用概念辨別相關(guān)事物。而對于一些抽象概念，例如有絲分裂和減數(shù)分裂、光合作用和呼吸作用，教科書往往運用圖解幫助學生具象地構(gòu)建這類概念的模型，從而幫助學生形象地理解、記憶和解釋概念，以利于概念的遷移運用。

二、生物學概念的當今教學涵義

當然，我國中學生物學在概念的教學方面也存在諸多問題，例如停留于生物學事實和現(xiàn)象的教學而忽略對這些事實和現(xiàn)象的抽象與概括，致使學生難以建構(gòu)概念的意義;概念與概念之間的教學缺乏邏輯聯(lián)系，致使學生難以獲得對生物學知識體系的整體認識，等等。但是，2011年版的初中生物學課程標準提出“關(guān)注重要概念的學習”，其旨意并不單單是為了改進以往生物學概念的教與學之中的不足。從當前人們對人類學習規(guī)律的探索發(fā)現(xiàn)、對知識本質(zhì)的理解轉(zhuǎn)變的角度來審視生物學概念的教學價值，可知生物學概念的教學已不只關(guān)乎生物學知識目標的達成與否，它更是發(fā)展學生科學探究能力、生物學科思想和情感態(tài)度價值觀等生物科學素養(yǎng)的途徑和方式。

(一)發(fā)展學生高層次思維能力

概念是人腦反映客觀事物本質(zhì)特性的思維形式。［1］(P378)基于學習的認知主義觀點，國內(nèi)外許多學者從思維的層面研究學生概念的形成與發(fā)展，其中有著名的美國學者L．Bouthilet于1948年提出的假設(shè)檢驗?zāi)Ｐ?，是一種運用關(guān)鍵詞測試概念形成過程的方法。該模型認為，在概念形成過程中，學習者是作為一個問題的積極解決者出現(xiàn)的，概念形成就是通過發(fā)現(xiàn)屬性、發(fā)現(xiàn)屬性結(jié)合的規(guī)則、提出假設(shè)和檢驗假設(shè)等階段來整合信息的。我國學者楊治良運用該模型也揭示出在概念形成過程中，問題解決是積極的，死記硬背是消極的。［2］陸建身等人運用該模型分析了基于問題解決的科學探究比講授法更有利于概念的形成。［3］

由此可知，由于概念形成過程中對學習者思維的高層次需求，中學生物學課堂不僅應(yīng)該重視生物學概念的教學，還要把生物學概念作為發(fā)展學生高層次思維能力的優(yōu)質(zhì)載體，通過科學探究等問題解決的方式促進學生知識和能力的提升。

(二)提升學生學習遷移能力

在對人是如何學習的研究過程中，有研究發(fā)現(xiàn)專家與新手的差異不僅僅表現(xiàn)在一般能力(如記憶力或智力)上，也不是一般策略應(yīng)用的差別，還有知識的組織方式。專家比新手更善于學習和解決問題，主要是專家的知識不單純是對相關(guān)領(lǐng)域的事實和公式的羅列，相反它是圍繞核心概念或“大觀點”(big ideas)組織的，并且是“條件化的”(Simon，1980;Glaser，1992)——它包括對有用的情景的具體要求。這些概念和大觀點引導他們?nèi)ニ伎甲约旱念I(lǐng)域，因此專家能熟練提取與具體任務(wù)相關(guān)的知識解決問題或完成新學習。［4］(P33～43)

專家與新手的比較研究顯示，高質(zhì)量的中學生物學課堂教學不僅要以生物學概念組織相關(guān)生物學事實和現(xiàn)象，還要注意概念之間的層級結(jié)構(gòu)，以核心概念或大觀點統(tǒng)整教學內(nèi)容，幫助學生建構(gòu)有邏輯的生物學知識體系，以促使學生發(fā)展為“專家”而不是“新手”，提高學習和遷移運用生物學知識的能力。

(三)發(fā)展學生元認知策略

概念是對同一類事物本質(zhì)屬性的抽象和概括。學生要獲得概念，就要理解概念的內(nèi)涵和外延，以概念組織自己的思維表達和知識結(jié)構(gòu)。因此，學生學習概念絕不能只知道或只記憶相關(guān)術(shù)語，而是要成功建構(gòu)概念的意義，要將概念的內(nèi)涵和外延與自己的已知建立實質(zhì)性的聯(lián)系。這樣的學習需要學生元認知的調(diào)控。

元認知是學習者對自身認知活動的自我意識和自我調(diào)節(jié)。在概念學習過程中，學生需要發(fā)展和提升計劃、監(jiān)控和調(diào)節(jié)等元認知策略，以意識自己是否正確抽象了概念的本質(zhì)屬性，是否準確概括了概念的外延，從而校正和調(diào)節(jié)自己的學習進程，作出補救措施以有效地獲得概念。在生物學概念的教學中，學生若能在元認知策略上得到鍛煉和發(fā)展，則不僅能提升學習的有效性，更能發(fā)展學生終身學習的能力，對于學生的一生發(fā)展至關(guān)重要。

(四)提升學生生物科學素養(yǎng)

關(guān)注概念的教學，提升概念的教學質(zhì)量，不僅僅是本輪基礎(chǔ)教育改革對知識教學的要求，還是對學校教育的反思結(jié)果。

人類在近幾十年創(chuàng)造的知識是之前幾千年的總和。當前新的科技知識大約每兩年就會增加一倍，這就意味著一個人所學的知識兩年之后就會“過時”?？茖W家認為，再過三四十年，一臺電腦的運算能力就會超越全人類的大腦運算能力總和。知識的快速更新，使得人們對知識本質(zhì)的定位由確定性轉(zhuǎn)為不確定性，認為知識并非是對客觀世界的準確表征，它只是一種解釋、一種假設(shè)，會隨著人類的進步給以不斷的修正或者否定，從而不斷地逼近真實。

那么，教育應(yīng)該教給學生什么才是最有價值的。美國前教育部長 Richard Riley指出:“我們必須教導現(xiàn)在的學生畢業(yè)后投入目前還不存在的工作，使用現(xiàn)在還沒發(fā)明的科技，解決我們從未想象過的問題?！币虼?，當前有效的中學生物學教學絕對不應(yīng)是僅僅教給學生一些生物學知識，更為關(guān)鍵的是要“授之以漁”，發(fā)展學生生物科學素養(yǎng)，提升學生運用和創(chuàng)造知識、解決問題的能力。

因此，“少而精”的生物學概念既是學生搭建生物學知識體系的基石，也是發(fā)展學生思維能力、終身學習能力等等人的發(fā)展所需素質(zhì)的優(yōu)質(zhì)載體，在促進學生知識、能力、情感態(tài)度價值觀等生物科學素養(yǎng)全面發(fā)展方面有著獨特的教育價值。

三、生物學概念的當前教學建議

(一)整合科學探究的教與學

廣大中學生物學教師擅長的“講授—演示法”確實能有利于學生快速地理解生物學概念，但是，若要將生物學概念作為發(fā)展學生生物科學素養(yǎng)的載體，而不僅僅是知識的獲得，則需要有效地運用科學探究的教與學，以提供學生發(fā)展能力、提升生物科學素養(yǎng)的機會。

科學探究在本質(zhì)上是對科學問題作出有證據(jù)的合理解釋的一類活動。學生的科學探究活動一定是有問題驅(qū)動的，目的是找出對該問題的有證據(jù)的解釋。學生在科學探究中，思維上的不斷探索是關(guān)鍵的，而不是外在的活動方式，證據(jù)既可以通過動手做實驗來獲取，也可以通過對一些文獻資料的整理分析而獲得。

科學探究活動需要時間，中學生物學課堂可結(jié)合概念的具體屬性、可供利用的教學資源，讓學生開展提出問題、作出假設(shè)、設(shè)計實驗方案、分析整理信息推出結(jié)論等等各類片段的探究活動。例如，在初中光合作用的教學中，教師可以沿著人類對光合作用的探索歷程，提出探究光合作用的問題串，借助亞里士多德的經(jīng)驗推測、海爾蒙特、普里斯特利以及薩克斯等人的實驗著重培養(yǎng)學生變量控制的實驗設(shè)計能力，同時促使學生體會質(zhì)疑、批判以及求證等科學精神;而在高中光合作用的教學中，可借助恩格爾曼實驗、魯賓和卡門實驗等素材，著重培養(yǎng)學生分析實驗數(shù)據(jù)推出結(jié)論的能力，同時促使學生認識科學技術(shù)在科學研究中的重要性。

(二)整合信息技術(shù)的有效運用

具備數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化和多媒體化等應(yīng)用特點的信息技術(shù)，對人類的影響是全方位的，不僅僅在于社會、經(jīng)濟、文化等方面，還包括對教育的影響。信息技術(shù)進入中學生物學課堂，其作用絕不在于取代掛圖、實物、模型等各類直觀教具，而是能為學生高效地營造開放、共享、交互、協(xié)作的學習情境，促進學生有效構(gòu)建概念的意義，提升生物科學素養(yǎng)。

在課堂的開放性上，信息技術(shù)能打破時空界限，為學生學習生物學概念創(chuàng)設(shè)逼真的、問題豐富的學習情境，引發(fā)學生高層次思維活動，促進學生深度理解學習。例如，運用信息技術(shù)創(chuàng)設(shè)生物進化虛擬博物館，讓學生觀察比較不同地質(zhì)年代地球生物的特征，從而抽象概括生物進化特點。

在學習的共享、交互與協(xié)作等方面，信息技術(shù)首先能為學生提供個性化的學習機會。例如，在具體問題情境的創(chuàng)設(shè)過程中，在程序上設(shè)置一些環(huán)節(jié)，要求學生回答對這些問題的思考，這不僅促使學生的思維投入學習之中，而且這些學習過程中的思考痕跡也是學生自我監(jiān)控學習、自我意識和自我評價學習過程的依據(jù)，是與其他學生相互交流討論、“社會協(xié)商”以達成概念建構(gòu)的材料。其次，通過人—機交互、機—機交互，信息技術(shù)能為學生打造一個平等、民主的“學習共同體”，學生以及師生之間可以通過相互訪問、相互評價開展交互與協(xié)作，也可以采用網(wǎng)絡(luò)主題研討的方式進行協(xié)商，以深入溝通概念的意義以及概念學習過程中的各種收獲。

(三)將評價作為學生學習的機會

要促使學生在生物學概念學習的過程中投入高層次思維，則需要將評價作為學生學習的機會嵌入教學之中，以評價促進學生概念的建構(gòu)。

在具體概念的學習中，可以將容易混淆學生理解概念內(nèi)涵的反例作為學生自我評價學習有效性的素材。例如，初中生在學習鳥的主要特征時，可以讓學生觀察昆蟲和蝙蝠的形態(tài)特征和生活習性，讓學生判斷這兩類動物是否是鳥類，并說明理由。在抽象概念的學習中，可以將容易導致學生理解歧義的現(xiàn)象或活動作為抽象概念的反例，供學生反思、校正自己的理解。例如，學生學習減數(shù)分裂時，讓學生運用橡皮泥制作的染色單體模擬有絲分裂和減數(shù)分裂的過程，讓學生相互交流評價其模擬活動，從而使學生明白減數(shù)分裂與有絲分裂的異同以及減數(shù)分裂的本質(zhì)與意義。

將評價作為學生學習的機會，不僅促使學生在相互交流評價之中觀察和吸收其他學生的學習收獲，還能提升學生自我反思能力和元認知策略，鍛煉學生質(zhì)疑、批判、解釋、抉擇等各種思維活動，達成概念的深度理解，提高生物科學素養(yǎng)，促進學生可持續(xù)發(fā)展。

［1］林崇德，楊治良，黃希庭．心理學大辭典［M］．上海:上海教育出版社，2003．

［2］楊治良．概念形成過程的一項實驗研究——兼談死記硬背在概念形成中的消極作用［J］．心理科學通訊，1985(5)．

［3］姚寶駿，陸建身，黃宇宏．教學條件下中學生物學概念形成的實驗研究［J］．心理科學，2009，32(3)．

［4］約翰·D·布蘭思特，安·L·布朗，羅德尼·R·科金著，程可拉等譯．人是如何學習的——大腦、心理、經(jīng)驗及學校［M］．上海:華東師范大學出版社，2002．