基于自主探究的生物學(xué)概念建構(gòu)

生物學(xué)概念的建構(gòu)是指學(xué)生依據(jù)直接經(jīng)驗，從大量的生物學(xué)事實出發(fā)，通過觀察、操作等活動形成概念表象，并對概念表象進行分析、抽象、概括，抽取出一類數(shù)量關(guān)系或空間形式的共同屬性，從而獲得初級概念，在此基礎(chǔ)上通過比較、辨析不同概念的內(nèi)涵和外延，形成科學(xué)概念，然后以文字表達來抽象概括出科學(xué)概念的本質(zhì)特征，建構(gòu)概念模型。這個過程可以概括為：“生物學(xué)事實→概念表象→初級概念→科學(xué)概念→概念模型”。

下面以蘇科版《生物學(xué)》七年級下冊第4單元第8章第1節(jié)“生物體的基本結(jié)構(gòu)”一節(jié)為例，說明如何通過自主探究幫助學(xué)生自主建構(gòu)生物學(xué)概念。探究過程如圖1所示。

1 建立概念表象

在這一階段中，教師主要運用大量有代表性的生物學(xué)事實，讓學(xué)生對概念產(chǎn)生一些初步的感性認識。教師可以根據(jù)學(xué)習(xí)內(nèi)容的特點，充分喚醒學(xué)生的已有經(jīng)驗，有目的地給學(xué)生提供適當?shù)膱D文資料，并編擬相應(yīng)的“探究提綱”，讓學(xué)生圍繞提綱進行有序的觀察與思考，感知具體事例，獲得感性認識，建立反映事物本質(zhì)屬性的概念表象。

如，在學(xué)習(xí)本節(jié)課的新概念前，教師有目的地組織學(xué)生對與概念相關(guān)的資料進行觀察，并提出思考性問題，讓學(xué)生借助知覺，豐富感知性表象。

自主探究提綱如下：

① 閱讀教材，了解細胞發(fā)現(xiàn)和細胞學(xué)說的發(fā)現(xiàn)過程。思考顯微鏡的發(fā)明對人們了解生物體的結(jié)構(gòu)作出了什么樣的貢獻。

② 觀察各種生物顯微圖片，并分析、歸納以下生物的基本結(jié)構(gòu)：

動物：非洲爪蛙卵母細胞、輪蟲顯微照片、老鼠小腸細胞、小腦神經(jīng)膠質(zhì)細胞等;

植物：放大200倍的小草、直鏈藻、山毛櫸的橫切面等;

微生物：鏈孢霉、牙周細菌、一個人舌頭表面的細菌等;

病毒：乙肝病毒、禽流感病毒、煙草花葉病毒等。

表象形成通常是從動作開始的，人們通過親自操作，借助這些動作思維可以獲得鮮明的感知。學(xué)生通過對大量資料、圖片的閱讀和觀察，為建構(gòu)初級概念做好了形象化模型，形成了比較清晰的表象——“除了病毒等生物外，生物體都是由細胞構(gòu)成的”。

2 獲得初級概念

這一階段，主要是在學(xué)生通過感知活動獲得感性認識進而形成概念表象的基礎(chǔ)上，教師不失時機地引導(dǎo)學(xué)生將形成的概念表象進行提煉、概括，抽取出一類數(shù)量關(guān)系或空間形式的共同屬性，從而獲得初級概念。

自主探究提綱如下：

① 利用洋蔥鱗片葉、水綿、人口腔上皮細胞或其他動植物材料，制作臨時裝片。

② 觀察臨時裝片和其他動植物細胞永久裝片或切片。

③ 繪制動植物細胞結(jié)構(gòu)簡圖。

④ 歸納、比較動植物細胞在結(jié)構(gòu)上的異同。

從信息加工的角度來講，表象只是直觀的感性反映，教師必須指導(dǎo)學(xué)生對表象進行定量、定性地描述，從中抽取共性的部分才能初步形成概念。在這一階段中，教師指導(dǎo)學(xué)生通過層層遞進地自主探究活動，從觀察、繪圖直到歸納、比較，從而形成初級概念——“細胞是生物體結(jié)構(gòu)的基本單位”，如圖2所示。

3 形成科學(xué)概念

這一階段的重點是分析、比較初級概念的各種屬性，充分運用正反例證，確定初級概念的內(nèi)涵和外延，抽象出其中的“本質(zhì)內(nèi)涵”，激發(fā)學(xué)生思考，強化對概念的理解和對本質(zhì)屬性的認識，從而形成科學(xué)概念。

自主探究提綱如下：

① 根據(jù)提供的圖文、數(shù)據(jù)等資料，分析細胞中各種結(jié)構(gòu)的不同功能。

② 仔細觀察克隆羊“多利”產(chǎn)生過程的示意圖，分析細胞核在生命活動中的作用。

本節(jié)課中，學(xué)生只知道“細胞是生物體的基本結(jié)構(gòu)單位”這一初級概念是遠遠不夠的，教師需要為學(xué)生準備可供研究的大量資料、圖表、數(shù)據(jù)，讓學(xué)生在自主探究的過程中，獲得更多新的信息，認識到細胞各部分結(jié)構(gòu)的功能，體會生物體生命活動的基本過程都是以細胞的生理活動為基礎(chǔ)的，從而建立科學(xué)概念，如圖3所示。

4 建構(gòu)概念模型

美國《國家科學(xué)教育標準》指出，學(xué)生的探究活動最終應(yīng)該構(gòu)造一種解釋或一個模型。生物課堂中，自主探究的最終成果也應(yīng)該是讓學(xué)生自主建構(gòu)概念模型。

概念模型是指以文字表達來抽象概括出概念間的意義聯(lián)系，并用具體事例加以說明，來展示概念間層級結(jié)構(gòu)的模型。建構(gòu)概念模型的主要目的和作用是理清生物學(xué)概念之間的獨立關(guān)系、從屬關(guān)系，使分散的生物學(xué)概念系統(tǒng)化，一般以概念圖、知識樹的形式呈現(xiàn)。

在學(xué)生學(xué)習(xí)了第4單元的其他知識，了解了細胞分裂、細胞的生長和細胞分化的知識，認識了生物體的結(jié)構(gòu)層次后，教師指導(dǎo)學(xué)生自主建構(gòu)相關(guān)概念模型，全面理解組成生物體的細胞結(jié)構(gòu)和功能之間的辯證關(guān)系，從生物體的基本結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)層次認識到環(huán)境中生物的統(tǒng)一性，如圖4所示。

“發(fā)展學(xué)生正確的科學(xué)觀念，比讓他們掌握大量事實性的信息更應(yīng)受到重視”，讓學(xué)生通過觀察、實驗、分析等方式自主探究，抽絲剝繭、層層遞進地建構(gòu)生物學(xué)概念，既有助于學(xué)生全面理解生物學(xué)概念，也可以使學(xué)生主動獲取生物科學(xué)知識，體驗科學(xué)探究過程，培養(yǎng)科學(xué)探究的意識和能力，形成科學(xué)態(tài)度與價值觀，培養(yǎng)創(chuàng)新精神。