構(gòu)建系統(tǒng)論下的科學(xué)概念教學(xué)模式

高孝妃

倡導(dǎo)探究性學(xué)習(xí)、注重學(xué)生所學(xué)生物知識(shí)與現(xiàn)實(shí)生活的聯(lián)系從而有效提高學(xué)生的生物科學(xué)素養(yǎng)是新課程下鮮明的教學(xué)導(dǎo)向。2011年起我們教研組在教學(xué)的有關(guān)課題研究的問(wèn)卷調(diào)查中經(jīng)常發(fā)現(xiàn)，不論是我校還是本縣兄弟校學(xué)生，科學(xué)概念學(xué)習(xí)中普遍存在過(guò)于重視“特例”，而往往忽視其“普遍性”；過(guò)于注重“范例”或可能出現(xiàn)的現(xiàn)象而不明白其中的“道理”。即便經(jīng)過(guò)高中一輪學(xué)習(xí)后，生物科學(xué)知識(shí)對(duì)于他們來(lái)說(shuō)還是零散的，難以形成科學(xué)概念架構(gòu)的知識(shí)體系?；谝陨犀F(xiàn)象的思考，我們課題組進(jìn)行了以系統(tǒng)論支持的校本研訓(xùn)模式的嘗試，收到一定效果。

1 生物科學(xué)概念和系統(tǒng)論的含義

生物科學(xué)概念，簡(jiǎn)單地說(shuō)是對(duì)基本生物現(xiàn)象、生命活動(dòng)規(guī)律等基礎(chǔ)上歸納、概括出來(lái)的事物本質(zhì)屬性，具有較強(qiáng)的學(xué)科性。在高中生物學(xué)知識(shí)體系中，科學(xué)概念出現(xiàn)順序必須符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。系統(tǒng)論“主張從整體出發(fā)，研究系統(tǒng)與系統(tǒng)，系統(tǒng)與組成要素部分以及系統(tǒng)與環(huán)境之間的普遍聯(lián)系”，揭示系統(tǒng)的整體規(guī)律，為解決、梳理較復(fù)雜問(wèn)題提供新思路。每個(gè)系統(tǒng)由多個(gè)層級(jí)要素組成，是整體與局部的辯證關(guān)系。

2 系統(tǒng)論下的科學(xué)概念教學(xué)框架

2.1 確定主題 尋找系統(tǒng)切入點(diǎn)

從某個(gè)意義上說(shuō)，任何生物科學(xué)概念都是以系統(tǒng)的形式存在，我們一線教師要善于引導(dǎo)學(xué)生探究發(fā)現(xiàn)客觀存在，幫助形成屬于自己的知識(shí)系統(tǒng)框架。以高中生物必修模塊為例，新課程設(shè)置思路是希望能夠“幫助學(xué)生從微觀和宏觀兩個(gè)方面認(rèn)識(shí)生命系統(tǒng)的物質(zhì)和結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)、發(fā)展和變化規(guī)律以及生命系統(tǒng)中各組分間的相互作用?！庇纱丝磥?lái)，必修的三個(gè)模塊中都有很強(qiáng)的系統(tǒng)可建構(gòu)素材。如必修一的細(xì)胞的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)、細(xì)胞的生命歷程；必修二的遺傳信息流體系；必修三的生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性體系等等，結(jié)合教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)目標(biāo)、學(xué)生實(shí)際，二輪復(fù)習(xí)中可以尋找到很好的研究切入點(diǎn)，以全新角度去建構(gòu)概念系統(tǒng)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情。

2.2 創(chuàng)設(shè)情境 探尋系統(tǒng)框架

以必修三的《人體內(nèi)環(huán)境與穩(wěn)態(tài)》專題為例，借著課題實(shí)驗(yàn)課研究為契機(jī)，我們進(jìn)行了一些嘗試。給定的問(wèn)題情境是探究各個(gè)生命系統(tǒng)與其環(huán)境的關(guān)系，經(jīng)過(guò)整理學(xué)生們通過(guò)探究后先初步設(shè)定的系統(tǒng)框架由6個(gè)要素組成：①單細(xì)胞生物草履蟲與其生活環(huán)境的關(guān)系→②紅細(xì)胞與其生活環(huán)境的關(guān)系→③普通體細(xì)胞與其生活環(huán)境的關(guān)系→④淋巴細(xì)胞與其生活環(huán)境的關(guān)系→⑤組織、器官、系統(tǒng)與其生活環(huán)境的關(guān)系→⑥有機(jī)體人體的穩(wěn)定性，共六級(jí)層次系統(tǒng)要素。在第一個(gè)課題實(shí)驗(yàn)班上完課后檢測(cè)中不難發(fā)現(xiàn)，原來(lái)構(gòu)建的②紅細(xì)胞與其生活環(huán)境的關(guān)系→③普通體細(xì)胞與其生活環(huán)境的關(guān)系→④淋巴細(xì)胞與其生活環(huán)境的關(guān)系的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不科學(xué)，容易造成紅細(xì)胞、體細(xì)胞、淋巴細(xì)胞的層級(jí)錯(cuò)誤，進(jìn)而形成錯(cuò)誤的科學(xué)概念。

經(jīng)過(guò)引導(dǎo)學(xué)生思考各個(gè)系統(tǒng)要素的相互關(guān)系后，有了第二個(gè)修改方案：①單細(xì)胞生物草履蟲與其生活環(huán)境的關(guān)系→②紅細(xì)胞、普通體細(xì)胞、淋巴細(xì)胞分別與其生活環(huán)境的關(guān)系→③組織、器官、系統(tǒng)與其生活環(huán)境的關(guān)系→④有機(jī)體人體的穩(wěn)定性。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)由原來(lái)的六級(jí)變成了四級(jí)，②級(jí)所列出的三類細(xì)胞均為體細(xì)胞范疇。引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注體細(xì)胞與其環(huán)境關(guān)系的普遍性和特殊性的問(wèn)題，將會(huì)讓學(xué)生對(duì)體細(xì)胞有一個(gè)全面的認(rèn)識(shí)。

2.3 分析情境 完善系統(tǒng)子結(jié)構(gòu)

在確立了系統(tǒng)框架的基礎(chǔ)上，開始細(xì)化分析各個(gè)層次的系統(tǒng)要素的內(nèi)在信息，使子系統(tǒng)進(jìn)一步完善。

2.3.1 草履蟲：作為單細(xì)胞生物，與其生活環(huán)境的關(guān)系是直接從它生活的外界水環(huán)境中吸收水分和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，同時(shí)將細(xì)胞代謝產(chǎn)生的代謝廢物也直接排到外界環(huán)境中去。在此基礎(chǔ)上學(xué)生不難得出，由于外界環(huán)境的劇烈變化，草履蟲機(jī)體的穩(wěn)定性受到較大挑戰(zhàn)。

2.3.2 紅細(xì)胞：作為人體內(nèi)特殊的細(xì)胞，其生活的液體環(huán)境是血漿，紅細(xì)胞從血漿中吸收水分和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，同時(shí)將其代謝廢物排到血漿中去。通過(guò)比較分析，學(xué)生不難得出相對(duì)于草履蟲，紅細(xì)胞所生活的體內(nèi)環(huán)境血漿讓它的穩(wěn)定性大大增加。

普通的體細(xì)胞：以骨骼肌細(xì)胞為例，直接生活在組織液中，與其生活環(huán)境的關(guān)系是可以從組織液中吸收水分、葡萄糖、氨基酸、核苷酸等物質(zhì)，進(jìn)入骨骼肌細(xì)胞內(nèi)后作為細(xì)胞代謝如有氧呼吸、無(wú)氧呼吸的原料，還參與合成肌糖原、蛋白質(zhì)、核酸等，同時(shí)將細(xì)胞代謝的產(chǎn)物二氧化碳、水、乳酸等排到內(nèi)環(huán)境中。在遺傳物質(zhì)指導(dǎo)下骨骼肌細(xì)胞的核糖體以氨基酸為原料合成蛋白質(zhì)，組織液中的葡萄糖來(lái)自血糖的跨膜運(yùn)輸。經(jīng)過(guò)如此細(xì)化的分析探究，學(xué)生能夠形成骨骼肌細(xì)胞這個(gè)層次要素的較完善的印象，為研究其他體細(xì)胞，進(jìn)行遷移應(yīng)用有了良好的鋪墊。

淋巴細(xì)胞：淋巴液環(huán)境為淋巴細(xì)胞的穩(wěn)定性提供良好的保障。對(duì)于其直接生活的液體環(huán)境的分析相對(duì)就容易了。

紅細(xì)胞、骨骼肌細(xì)胞、淋巴細(xì)胞等體細(xì)胞直接生活在血漿、組織液、淋巴等液體環(huán)境中，這些液體統(tǒng)稱為細(xì)胞外液，由細(xì)胞外液構(gòu)成人體的內(nèi)環(huán)境，學(xué)習(xí)小組的歸納就顯得水到渠成。

2.3.3 組織、器官、系統(tǒng)：上一層次中的各類體細(xì)胞都需要不斷地從外界環(huán)境吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，又需要不斷地將細(xì)胞代謝產(chǎn)物排到內(nèi)環(huán)境中，要維持內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài)，需要組織、器官、系統(tǒng)這個(gè)層次要素的參與。這部分內(nèi)容對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)比較抽象，對(duì)于學(xué)生認(rèn)識(shí)下一級(jí)——人體這個(gè)有機(jī)體的整體性又是基礎(chǔ)，我們利用多媒體課件，通過(guò)人體循環(huán)系統(tǒng)動(dòng)畫展示，增加感性認(rèn)識(shí)，我們發(fā)現(xiàn)學(xué)生容易得出呼吸系統(tǒng)、消化系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)、泌尿系統(tǒng)和皮膚參與了內(nèi)環(huán)境成分的更新，通過(guò)內(nèi)環(huán)境組織細(xì)胞才能與外界環(huán)境間接進(jìn)行物質(zhì)交換，“內(nèi)環(huán)境是細(xì)胞與外界環(huán)境物質(zhì)交換的媒介”這個(gè)核心概念就輕松形成。

2.3.4 人體：作為研究整體性的更大的系統(tǒng)，人體正是在各個(gè)器官、系統(tǒng)的協(xié)調(diào)下，主動(dòng)適應(yīng)環(huán)境，參與人體穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)的系統(tǒng)有神經(jīng)系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)。至此，系統(tǒng)的整體已經(jīng)呈現(xiàn)。

2.4 由小到大 升華系統(tǒng)核心概念

通過(guò)對(duì)單細(xì)胞生物、普通體細(xì)胞的液體環(huán)境的探究，由小到大系統(tǒng)的層層構(gòu)建，細(xì)胞外液概念的獲得，內(nèi)環(huán)境組成成分和理化性質(zhì)的分析，以及內(nèi)環(huán)境核心概念、穩(wěn)態(tài)核心概念的形成，都顯得十分自然，而且能夠還原每個(gè)核心概念在本系統(tǒng)中的科學(xué)合理位置，學(xué)生參與了系統(tǒng)的精心構(gòu)建，概念不再零散呈現(xiàn)，知識(shí)體系更加豐富、完整，這才是系統(tǒng)論最大的優(yōu)勢(shì)所在。

2.5 拓展延伸 實(shí)現(xiàn)概念的遷移應(yīng)用

科學(xué)概念間的相關(guān)性越高，與科學(xué)知識(shí)、基本技能的遷移性可能就越大，對(duì)學(xué)生的終生學(xué)習(xí)和發(fā)展意義的時(shí)效性也可能越長(zhǎng)久。在前面分析的基礎(chǔ)上，我們引導(dǎo)學(xué)生舉例其他體細(xì)胞與其生活環(huán)境的關(guān)系？拓展視野，避免了硬記“特例”現(xiàn)象。設(shè)問(wèn)“內(nèi)環(huán)境中有什么？不可能存在什么？”、“內(nèi)環(huán)境中可能發(fā)生的生理過(guò)程有什么？”通過(guò)小組討論，經(jīng)典考題的分析，順利實(shí)現(xiàn)概念的遷移應(yīng)用，很多學(xué)生體驗(yàn)到了成就感。

2.6 教學(xué)反思、課堂評(píng)價(jià)的校本研訓(xùn)模式，促進(jìn)系統(tǒng)進(jìn)一步完善

隨著本組教師的課堂觀察、課堂評(píng)價(jià)、課后反思等校本研訓(xùn)環(huán)節(jié)的跟進(jìn)，集眾家之長(zhǎng)，我們又對(duì)第二次形成的四級(jí)系統(tǒng)進(jìn)行修改，將組成細(xì)胞外液的血漿、組織液、淋巴三大主要部分，在原有系統(tǒng)基礎(chǔ)上補(bǔ)充它們之間的具體物質(zhì)變化情況，使知識(shí)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)更加完善。

總之，我們教研組在近幾年的教學(xué)實(shí)踐中，在系統(tǒng)論的支持下，進(jìn)行科學(xué)概念的教學(xué)模式的研究，以核心概念為主線展開教學(xué)，能夠幫助學(xué)生建立完善的科學(xué)概念系統(tǒng)，同時(shí)重視學(xué)生對(duì)于概念的遷移應(yīng)用，對(duì)學(xué)生科學(xué)探究能力的培養(yǎng)，有效提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

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