通用概念融入高中生物教學(xué)實(shí)踐研究

黃詩欣 李玲 謝瑩瑩

摘 要 通過闡明通用概念的內(nèi)涵及教學(xué)策略，以通用概念中“因果關(guān)系：機(jī)制與解釋”融入“生長素的生理作用”的教學(xué)為例，探討與交流通用概念在高中生物教學(xué)實(shí)踐中的實(shí)施方法。

關(guān)鍵詞 通用概念 教學(xué)策略 教學(xué)實(shí)例

中圖分類號 G633.91 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 B

學(xué)科間的交叉、滲透與綜合是21世紀(jì)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的基本特征，跨學(xué)科研究日益重要。物理、化學(xué)、生物是自然科學(xué)的分支，生物以物理和化學(xué)知識為基礎(chǔ)解決生命現(xiàn)象中的問題。它們都是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，研究過程中存在著許多通用的基礎(chǔ)研究方法和概括性的方法論。因此，基于自然科學(xué)的發(fā)展趨勢及其不同分支在基本原理、思維方式、研究方法上的一致性，通用概念應(yīng)運(yùn)而生。

《K-12科學(xué)教育框架：實(shí)踐、跨學(xué)科概念、核心概念》和《新一代科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》強(qiáng)調(diào)“核心概念”與“通用概念”的重要性，提倡樹立“少而精”的教育理念。劉恩山教授也指出：我國高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)需完善的內(nèi)容之一是將跨學(xué)科通用概念融入生物學(xué)課程，促進(jìn)生物科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)。因此，通用概念融入高中生物教學(xué)實(shí)踐尤為重要。目前，缺乏針對通用概念融入高中生物教學(xué)中的實(shí)踐研究，下面以通用概念中“因果關(guān)系：機(jī)制與解釋”融入“生長素的生理作用”教學(xué)為例，探討通用概念融入高中生物教學(xué)的實(shí)施方法、優(yōu)勢與需要注意的方面。

1 通用概念

通用概念（也稱“跨學(xué)科概念”或“統(tǒng)一主題”，crosscutting concepts），是指一些可以超越學(xué)科界限，幫助學(xué)生建立一個連接不同學(xué)科知識的組織性框架，以建立連貫的科學(xué)視野。其主要內(nèi)容包括：模式、因果關(guān)系：機(jī)制與解釋、尺度、比率和數(shù)量、系統(tǒng)與系統(tǒng)模型、物質(zhì)與能量、結(jié)構(gòu)與功能、穩(wěn)定與變化。通用概念是自然科學(xué)中通用的上位概念，是指導(dǎo)科學(xué)研究的思維方式和方法論。

其中，“因果關(guān)系：機(jī)制與解釋”的含義為：通過科學(xué)研究探索自然界中具有規(guī)律性的事件得出原理，在特定的情境中檢驗(yàn)，并在新情境中預(yù)測和解釋事件。該概念呈現(xiàn)了問題研究的一般思路，闡明了科學(xué)研究的方法。

2 通用概念融入高中生物課堂的教學(xué)策略

由于通用概念屬于指導(dǎo)科學(xué)研究的通用思維，教師在課堂上利用直接講授法難以讓學(xué)生理解。相反，以體驗(yàn)式學(xué)習(xí)為教學(xué)理念，給予學(xué)生經(jīng)歷該思維過程的體驗(yàn)，更能實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)。因此，在教學(xué)策略上，以通用概念指導(dǎo)教學(xué)設(shè)計，整個教學(xué)過程的思路體現(xiàn)了通用概念的思維方式，學(xué)生經(jīng)歷該教學(xué)過程即完成該科學(xué)研究思路的體驗(yàn)。目前，通用概念的教學(xué)易與學(xué)科交叉教學(xué)混淆，兩者的區(qū)別見表1。

3 通用概念融入高中生物教學(xué)實(shí)踐的實(shí)例

以“因果關(guān)系：機(jī)制與解釋”融入人教版高中生物學(xué)教材必修3中“生長素的生理作用”教學(xué)為例，按照“通過實(shí)驗(yàn)得出原理——檢驗(yàn)原理——應(yīng)用于新情境”的步驟將該概念融入教學(xué)過程。具體教學(xué)過程如下。

3.1 探索及檢驗(yàn)機(jī)制

3.1.1 布置任務(wù)，闡明目的

教師說明“生長素的生理作用”的教學(xué)目標(biāo)：（1） 知識目標(biāo)：概述植物生長素的生理作用；（2） 能力目標(biāo)：嘗試探索生長素類似物促進(jìn)插條生根的最適濃度；（3） 情感、態(tài)度與價值觀目標(biāo)：領(lǐng)悟科學(xué)發(fā)現(xiàn)在生產(chǎn)中的應(yīng)用價值。其中，本教學(xué)更需要突出的目標(biāo)為：體驗(yàn)通過實(shí)驗(yàn)探索規(guī)律得出原理、檢驗(yàn)原理，并將原理應(yīng)用于新情境中的過程。接著，教師布置“探索生長素類似物促進(jìn)插條生根的最適濃度”的實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)前，教師闡明學(xué)習(xí)目標(biāo)，讓學(xué)生明確通過整個學(xué)習(xí)過程可以理解該通用概念和科學(xué)研究方法。

3.1.2 開展實(shí)驗(yàn)，探索與檢驗(yàn)機(jī)制

利用生物選修課的時間，學(xué)生自然分成8個小組，以小組為單位，開展“探索生長素類似物促進(jìn)插條生根的最適濃度”實(shí)驗(yàn)，得出生長素類似物調(diào)節(jié)植物生根生長的規(guī)律——低濃度促進(jìn)插條生根，高濃度抑制插條生根。該教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)計讓學(xué)生親身體驗(yàn)科學(xué)研究中通過動手實(shí)驗(yàn)得出原理的知識生成過程。

實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，小組間自由討論和交流。此時，不同實(shí)驗(yàn)小組間多組實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對比實(shí)際上完成了多次重復(fù)以檢驗(yàn)所得原理的過程。

3.2 應(yīng)用機(jī)制

3.2.1 課堂匯報，總結(jié)機(jī)制

實(shí)驗(yàn)小組代表在生物課堂上匯報得出的生長素調(diào)節(jié)植物插條生根的規(guī)律。教師根據(jù)小組匯報的結(jié)果，總結(jié)并延伸生長素調(diào)節(jié)植物生長所涉及的生理原因，如生長素對植物的不同器官、插條基部細(xì)胞的不同成熟程度的作用效果相異等。

3.2.2 應(yīng)用機(jī)制，分析實(shí)例

教師列舉多個植物生長現(xiàn)象及生長素作用應(yīng)用的實(shí)例，如根的向地性、植物的頂端優(yōu)勢、利用生長素類似物田間除草等，讓學(xué)生應(yīng)用探索獲得的原理預(yù)測或解釋上述實(shí)例現(xiàn)象。設(shè)計該教學(xué)環(huán)節(jié)的目的是讓學(xué)生體驗(yàn)將實(shí)驗(yàn)所得的原理應(yīng)用于解釋根的向地性、植物的頂端優(yōu)勢等新情境。

3.2.3 總結(jié)并深化通用概念

小結(jié)時，除了回顧本課生物學(xué)核心概念，教師需要介紹“因果關(guān)系：機(jī)制與解釋”的含義——通過科學(xué)研究探索自然界中具有規(guī)律性的事件得出原理，在特定的情境中檢驗(yàn)，并在新情境中預(yù)測和解釋事件，呈現(xiàn)問題研究的一般思路。教師要引導(dǎo)學(xué)生回顧本課的學(xué)習(xí)過程：本課先通過學(xué)生動手實(shí)驗(yàn)探索生長素生理作用的規(guī)律，得出原理（低濃度促進(jìn)插條生根，高濃度抑制插條生根）；學(xué)習(xí)小組交流對比不同小組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果完成對該原理的多次檢驗(yàn)；學(xué)習(xí)小組最終學(xué)生在課堂上將自己探究得出的原理應(yīng)用于解釋根的向地性等新情境中，引導(dǎo)學(xué)生通過親身體驗(yàn)上述整個學(xué)習(xí)過程建構(gòu)該通用概念。

另外，教師要給予學(xué)生發(fā)散思考“在化學(xué)和物理的學(xué)習(xí)當(dāng)中是否有過相似的探究思路”的機(jī)會。目的在于引導(dǎo)學(xué)生意識到該研究思路在其他學(xué)科中也是適用的，體會自然科學(xué)中科學(xué)研究方法的共通性。

4 通用概念融入高中生物教學(xué)實(shí)踐的思考

結(jié)合《普通高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）》的要求，“因果關(guān)系：機(jī)制與解釋”融入“生長素的生理作用”的教學(xué)中，其具備的優(yōu)勢與需要注意的方面如下。

4.1 優(yōu)勢

以通用概念指導(dǎo)教學(xué)設(shè)計，有助于培養(yǎng)學(xué)生問題探究的思維方式。在傳統(tǒng)教學(xué)中，盡管教師意識到通過實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生認(rèn)識知識形成過程的重要性，但經(jīng)常并未將其上升為理念指導(dǎo)教學(xué)設(shè)計。“因果關(guān)系：機(jī)制與解釋”闡述通過科學(xué)研究形成知識的途徑，體現(xiàn)了問題探究的一般思路。以其指導(dǎo)“生長素的生理作用”一節(jié)的教學(xué)設(shè)計，從探究生長素影響植物生根的生理作用開始，最終應(yīng)用該原理預(yù)測與解釋其他生活實(shí)例，整個教學(xué)過程的思路體現(xiàn)了該概念中的科學(xué)研究方法，實(shí)現(xiàn)了將通用概念融入生物學(xué)教學(xué)，幫助學(xué)生建構(gòu)問題探究的一般思路。

以學(xué)生為主體，在體驗(yàn)式學(xué)習(xí)中內(nèi)化科學(xué)研究思路。傳統(tǒng)教學(xué)盡管也提供了通過實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生體驗(yàn)動手的過程，但在教學(xué)過程的設(shè)計時容易忽略學(xué)習(xí)過程的整體性可以給予學(xué)生模仿與體驗(yàn)科學(xué)探究的一般思路的機(jī)會，從而忽略學(xué)習(xí)過程中隱含的能力培養(yǎng)。上述教學(xué)設(shè)計在實(shí)驗(yàn)開始前明確闡述了學(xué)習(xí)目標(biāo)，提醒學(xué)生注意體驗(yàn)學(xué)習(xí)過程，最后也闡明整個教學(xué)過程及各教學(xué)環(huán)節(jié)與該通用概念的關(guān)系，讓學(xué)生明確通過該學(xué)習(xí)過程可以體驗(yàn)問題探究的一般思路和過程，理解該通用概念。整節(jié)課以學(xué)生活動和體驗(yàn)為主，實(shí)現(xiàn)了教學(xué)中以學(xué)生為主體，并給予學(xué)生領(lǐng)悟?qū)W科間共通性的機(jī)會。

4.2 需要注意的方面

將通用概念融入高中生物教學(xué)實(shí)踐時，教師需要注意：

① 注意生物教學(xué)中的核心任務(wù)是生物核心概念的傳遞，教師切勿因通用概念的融入而偏離教學(xué)重心。通用概念的融入是為了通過讓學(xué)生建構(gòu)研究問題的一般思路，從而促進(jìn)對生物核心概念的深刻理解。

② 通用概念與生物教學(xué)內(nèi)容并非呈現(xiàn)一一對應(yīng)的關(guān)系。通用概念可以作為教學(xué)設(shè)計的指導(dǎo)理念，因此對一個教學(xué)內(nèi)容，教師可以根據(jù)實(shí)際情況引進(jìn)多個通用概念；通用概念中的一個內(nèi)容也可以融入到多個生物教學(xué)內(nèi)容中，如上述概念還可指導(dǎo)光合作用、分離與自由組合定律等的設(shè)計。

③ 由于通用概念較為抽象，屬于科學(xué)研究的思維方式，因此學(xué)生對通用概念的理解，需要通過體驗(yàn)長期培養(yǎng)與滲透，內(nèi)化為自身的思維方式。

5 總結(jié)與展望

通用概念融入高中生物教學(xué)實(shí)踐有助于促進(jìn)學(xué)生對自然科學(xué)中思維方式和方法論的理解，形成科學(xué)研究的一般思路。教師運(yùn)用通用概念指導(dǎo)教學(xué)設(shè)計，以整個教學(xué)過程的思路體現(xiàn)通用概念涉及的研究思維，安排學(xué)生進(jìn)行體驗(yàn)式學(xué)習(xí)，可以達(dá)到將其融入高中生物教學(xué)的目的。但有關(guān)將通用概念融入高中生物教學(xué)實(shí)踐的方法及教學(xué)實(shí)例的研究還處于起步階段，今后的深入研究有助于教學(xué)效果的提高。

參考文獻(xiàn)：

[1] 劉恩山.課程內(nèi)容少而精，教學(xué)過程重實(shí)踐——高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)修訂中期待完善的內(nèi)容[J].基礎(chǔ)教育課程，2013（Z1）：67-70.

[2] 王威，劉恩山，李倩.將跨學(xué)科概念融入高中生物學(xué)課程初探[J].生物學(xué)通報，2012，47（8）：29-33.

[3] 李玲.模塊植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)[M].北京：科學(xué)出版社， 2009.