基于生物學(xué)概念理解的教學(xué)策略

趙志誠(chéng)

(中國(guó)科學(xué)院蘭州分院中學(xué) 730000)

《義務(wù)教育生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2011年版)》(以下簡(jiǎn)稱《2011年版課程標(biāo)準(zhǔn)》)將凸顯重要概念的傳遞作為課程標(biāo)準(zhǔn)修訂的標(biāo)志性成果，力求以此引導(dǎo)加強(qiáng)對(duì)概念理解的教學(xué)。然而，在教學(xué)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，由于受傳統(tǒng)教育的影響，許多教師在課堂教學(xué)中還注重對(duì)具體事實(shí)的記憶，缺少引導(dǎo)學(xué)生對(duì)概念進(jìn)行深入的理解。筆者在初中生物學(xué)教學(xué)中就如何實(shí)現(xiàn)從記憶事實(shí)向概念理解的轉(zhuǎn)變進(jìn)行了探索，從以下幾方面提出了促進(jìn)學(xué)生概念理解的教學(xué)策略。

1 引導(dǎo)學(xué)生歸納事實(shí)，幫助概念理解

生物學(xué)概念是人們通過(guò)抽象、概括而形成的對(duì)生物學(xué)對(duì)象本質(zhì)屬性的反映。從科學(xué)概念形成的過(guò)程來(lái)分析，事物的本質(zhì)屬性主要是從大量的事實(shí)中歸納提煉出來(lái)的。因此，事實(shí)是形成概念的基礎(chǔ)，引導(dǎo)學(xué)生歸納事實(shí)，可幫助學(xué)生加深理解?！?011年版課程標(biāo)準(zhǔn)》在“教學(xué)建議”中指出：“教學(xué)活動(dòng)不應(yīng)僅僅停留在讓學(xué)生記住一些零散的生物學(xué)事實(shí)，而是要通過(guò)對(duì)事實(shí)的抽象和概括，建立生物學(xué)重要概念，并以此來(lái)建構(gòu)合理的知識(shí)框架”[1]?；诖?，在圍繞重要概念進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，教師應(yīng)遵循從感性到理性的認(rèn)知規(guī)律，對(duì)生物學(xué)事實(shí)進(jìn)行精心梳理和篩選，創(chuàng)設(shè)貼近學(xué)生生活的驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生深度思考，在歸納事實(shí)形成概念的過(guò)程中，幫助學(xué)生對(duì)概念的理解。

例如，“反射”是“人體的神經(jīng)調(diào)節(jié)”一節(jié)的重要概念之一，如何幫助學(xué)生理解“反射”概念中“需要神經(jīng)系統(tǒng)的參與”“對(duì)接受的信息作出規(guī)律性的反應(yīng)”的概念內(nèi)涵呢？在教學(xué)過(guò)程中，可先組織學(xué)生完成膝跳反射實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生嘗試描述膝跳反射的過(guò)程要點(diǎn)(“叩擊膝蓋下面”是給予刺激；“小腿前伸”是反應(yīng))，再組織學(xué)生觀察縮手反射實(shí)驗(yàn)(讓學(xué)生摸裝有開(kāi)水的水杯，會(huì)立即縮手)，找出膝跳反射與縮手反射的共同點(diǎn)(接受信息，作出反應(yīng))，并結(jié)合生活實(shí)際，引導(dǎo)學(xué)生列舉其他“接受信息，作出反應(yīng)”的實(shí)例(例如“紅燈停、綠燈行”、上課鈴聲響起學(xué)生直奔教室、排尿反射、眨眼反射等)，播放含羞草的葉子受到觸碰后馬上閉合的視頻。接著，引導(dǎo)學(xué)生看教材、思考、討論、交流以下問(wèn)題：在膝跳反射中，受到刺激的部位是膝蓋下緣，而小腿前伸的反應(yīng)是由大腿前面的股四頭肌收縮引起的，是什么把刺激部位與發(fā)生部位連接起來(lái)的呢? 每個(gè)正常人對(duì)叩擊膝蓋下緣的韌帶的正常反應(yīng)都應(yīng)該是小腿前伸嗎？在其他反射活動(dòng)中每一個(gè)人每次對(duì)刺激的反應(yīng)是否相同？含羞草的葉子受到觸碰后馬上閉合是否屬于反射呢？教學(xué)中，教師通過(guò)組織學(xué)生觀察、分析膝跳反射實(shí)驗(yàn)、縮手反射實(shí)驗(yàn)，列舉其他具有“接受信息，作出反應(yīng)”的生物學(xué)事實(shí)，幫助學(xué)生從生物學(xué)事實(shí)中歸納提煉“反射”的共性特征；在引導(dǎo)學(xué)生對(duì)驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題展開(kāi)深層次討論、交流中，歸納出只有神經(jīng)系統(tǒng)的參與，才可以將刺激部位與發(fā)生部位連接起來(lái)，完成反射活動(dòng)；在分析回答“每個(gè)人對(duì)叩擊膝蓋下緣的韌帶的正常反應(yīng)都應(yīng)該是小腿前伸的”等問(wèn)題中，幫助學(xué)生理解“對(duì)接受的信息所發(fā)生的反應(yīng)是有規(guī)律的”概念內(nèi)涵。

2 引導(dǎo)學(xué)生修正前科學(xué)概念，促進(jìn)概念理解

前科學(xué)概念指學(xué)生對(duì)生物學(xué)概念的內(nèi)涵不準(zhǔn)確理解、外延的擴(kuò)大和縮小，或者對(duì)概念擁有不恰當(dāng)?shù)睦C[2]。在教學(xué)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生在生活實(shí)踐中對(duì)各種生命現(xiàn)象通過(guò)觀察、體會(huì)與理解會(huì)產(chǎn)生一些非本質(zhì)認(rèn)識(shí)，這些認(rèn)識(shí)可干擾或阻礙學(xué)生對(duì)概念的正確理解，假如教學(xué)中將其作為教學(xué)資源加以利用，不但可以修正前科學(xué)概念，而且能促進(jìn)概念理解。教師在平時(shí)教學(xué)中，應(yīng)通過(guò)問(wèn)卷調(diào)查、教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的判斷、檢測(cè)等措施了解學(xué)生存在哪些前科學(xué)概念，并以此為教學(xué)資源，通過(guò)設(shè)置一定的問(wèn)題情境，引發(fā)認(rèn)知沖突，讓學(xué)生自主發(fā)現(xiàn)自己的原有經(jīng)驗(yàn)與新發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象或事實(shí)之間的不一致或矛盾之處，促使其審視、反思并修改原有的經(jīng)驗(yàn)和認(rèn)識(shí)，建構(gòu)科學(xué)概念，促進(jìn)學(xué)生概念理解，是一種非常有效的教學(xué)策略。

例如，在學(xué)習(xí)“人體和外界環(huán)境的氣體交換”一節(jié)時(shí)，有的學(xué)生認(rèn)為“人體先進(jìn)行呼吸后進(jìn)行呼吸運(yùn)動(dòng)”，其理由是空氣進(jìn)出肺的原因是鼻子或嘴在用力吸和呼。顯然，學(xué)生對(duì)呼吸和呼吸運(yùn)動(dòng)的認(rèn)知是表面性的，對(duì)概念內(nèi)涵的理解是錯(cuò)誤的。從教學(xué)內(nèi)容來(lái)分析，呼吸運(yùn)動(dòng)引起胸廓變化、肺容積變化、肺內(nèi)氣壓變化，最終引起肺內(nèi)氣壓與外界大氣的壓力差等過(guò)程比較抽象，又由于初中學(xué)生對(duì)壓力等物理知識(shí)欠缺，大部分學(xué)生對(duì)呼吸運(yùn)動(dòng)“實(shí)現(xiàn)了肺與外界大氣的氣體交換”的事實(shí)性概念不能全面理解。那么，怎么引導(dǎo)學(xué)生修正前科學(xué)概念，促進(jìn)概念理解呢？教師在教學(xué)中先可以提出這樣的問(wèn)題，為什么外界的空氣能夠進(jìn)入肺？肺內(nèi)的氣體能夠排出肺？人體先進(jìn)行呼吸還是先進(jìn)行呼吸運(yùn)動(dòng)呢？然后讓學(xué)生將手放在胸部，有意識(shí)地吸氣和呼氣，感受胸廓的變化并追問(wèn)，胸廓的擴(kuò)大或縮小(變化)是怎么引起的？接著PPT呈現(xiàn)自學(xué)指導(dǎo)：呼吸運(yùn)動(dòng)包括哪兩種狀態(tài)？吸氣時(shí)，呼吸肌處于什么狀態(tài)？引起胸廓的變化是怎樣的？為什么外界的空氣能夠進(jìn)入肺？請(qǐng)分別說(shuō)出呼吸過(guò)程中胸廓、肺容積、肺內(nèi)氣壓、肺內(nèi)氣壓與外界大氣的壓力差的變化？讓學(xué)生自主學(xué)習(xí)教材內(nèi)容，在自學(xué)的基礎(chǔ)上，教師引導(dǎo)學(xué)生制做玻璃鐘罩模型(制作過(guò)程略)，模擬呼吸運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)(圖1：鐘罩代表胸廓；玻璃管1代表氣管；氣球2代表肺或肺泡；橡皮膜4代表膈肌)，演示并分析呼吸運(yùn)動(dòng)的過(guò)程：當(dāng)用手拉下橡皮膜4時(shí)，鐘罩容積增大，內(nèi)部氣壓降低，氣球擴(kuò)張，氣球(肺內(nèi))內(nèi)氣壓低于大氣壓，空氣進(jìn)入氣球表示吸氣過(guò)程；當(dāng)用手向上頂橡皮膜4時(shí)，鐘罩容積縮小，內(nèi)部氣壓增大，氣球回縮，氣球(肺內(nèi))內(nèi)氣壓大于大氣壓，空氣從氣球排出，表示呼氣過(guò)程。通過(guò)模擬實(shí)驗(yàn)，得出結(jié)論：先進(jìn)行呼吸運(yùn)動(dòng)，后才有呼吸。教學(xué)中，教師通過(guò)引入問(wèn)題、激活經(jīng)驗(yàn)、活動(dòng)體驗(yàn)、感知概念，讓學(xué)生通過(guò)自主學(xué)習(xí)，在經(jīng)歷事實(shí)(觀察、分析模擬實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象)的過(guò)程中，意識(shí)以前對(duì)呼吸和呼吸運(yùn)動(dòng)概念是有認(rèn)知偏差的，進(jìn)而在教師的引導(dǎo)下修正不正確的認(rèn)知，理解吸氣和呼氣的過(guò)程就是呼吸運(yùn)動(dòng)，吸氣時(shí)胸廓擴(kuò)大，呼氣時(shí)胸廓縮小，胸廓的擴(kuò)大和縮小主要與呼吸肌的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)(收縮和舒張)有關(guān)，呼吸運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)了肺內(nèi)氣體與外界氣體的交換(肺通氣)。接著，教師再補(bǔ)充呼吸是人體與外界進(jìn)行氣體交換的過(guò)程，剛好是下一節(jié)的教學(xué)重點(diǎn)。

3 引導(dǎo)學(xué)生比較概念，深化概念理解

比較是根據(jù)一定的認(rèn)識(shí)和實(shí)踐目的，把一事物與其他事物的屬性和特征加以比較，以確定事物之間的共同點(diǎn)和差異點(diǎn)的思維方法。采用比較的策略引導(dǎo)學(xué)生辨析概念、甄別原理，可深化對(duì)概念的理解。通過(guò)比較讓學(xué)生抓住概念本質(zhì)，深化概念理解。教學(xué)實(shí)踐表明，教師可以針對(duì)學(xué)生往往抓不住概念本質(zhì)特征的現(xiàn)象，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)相關(guān)聯(lián)概念比較尋求異同，來(lái)加深相近概念和容易混淆事實(shí)的理解，會(huì)更加明晰概念的實(shí)質(zhì)，深化對(duì)概念的理解。

例如，生殖是生物的基本特征之一，生物的生殖包括無(wú)性生殖和有性生殖兩類，教學(xué)中可引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)對(duì)有性生殖和無(wú)性生殖的概念進(jìn)行比較，歸納總結(jié)得出，無(wú)論是有性生殖還是無(wú)性生殖都能繁殖后代、延續(xù)種族；有性生殖和無(wú)性生殖概念的本質(zhì)區(qū)別是“是否經(jīng)過(guò)兩性生殖細(xì)胞的結(jié)合”；無(wú)性生殖的特點(diǎn)是繁殖速度快，其中營(yíng)養(yǎng)生殖能夠使后代保持親本的優(yōu)良性狀；有性生殖的特點(diǎn)是產(chǎn)生的后代具備兩個(gè)親本的遺傳特性，具有更大的生活力和變異性。

4 引導(dǎo)學(xué)生搭建概念圖，深化概念理解

概念圖是由概念節(jié)點(diǎn)和連線組成的一系列概念的結(jié)構(gòu)化表征，概念節(jié)點(diǎn)是表示某一命題或知識(shí)領(lǐng)域的各概念，連線表示各概念的邏輯關(guān)系[3]。它能清晰地反映概念之間的聯(lián)系，厘清各概念間的關(guān)系，幫助理解概念的本質(zhì)。教學(xué)中，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)對(duì)概念圖的建構(gòu)與使用，能更好地幫助學(xué)生理解概念的上下位關(guān)系以及在知識(shí)體系中的位置，提高學(xué)習(xí)效率。

例如，在學(xué)習(xí)“人體對(duì)食物的消化和吸收”(第一課時(shí))時(shí)，“小腸是食物消化吸收的主要器官”是本節(jié)教學(xué)的重要概念，也是本節(jié)教學(xué)的重難點(diǎn)。由于本節(jié)課中相似的事實(shí)性概念較多，如消化道與消化腺、消化液與消化物質(zhì)、胰腺與胰液、胃腺與胃液、腸腺與腸液等易于混淆，各消化腺術(shù)語(yǔ)及消化液作用的概念比較抽象，它們之間既有聯(lián)系又有區(qū)別，其相似性干擾著學(xué)生對(duì)概念的理解與知識(shí)的建構(gòu)。在教學(xué)的總結(jié)環(huán)節(jié)中可通過(guò)PPT依次呈現(xiàn)消化系統(tǒng)概念圖(圖2，實(shí)線箭頭部分為師生共同建構(gòu)；虛線箭頭部分為學(xué)生建構(gòu))，以概念圖建構(gòu)為教學(xué)載體，通過(guò)教師的逐步引導(dǎo)，幫助學(xué)生梳理相關(guān)概念，厘清概念關(guān)系，突破教學(xué)難點(diǎn)。

5 引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷概念的應(yīng)用，強(qiáng)化概念理解

圖2 消化系統(tǒng)概念圖

引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用概念，是使學(xué)生牢固掌握概念和深化概念理解的必由之路。因此，學(xué)生構(gòu)建起概念后，教師要通過(guò)聯(lián)系學(xué)生生活實(shí)際或設(shè)置新情境，把學(xué)生帶到真實(shí)的生活中，在解決問(wèn)題的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)或暴露對(duì)概念理解上的缺陷，及時(shí)修正，完善概念，以強(qiáng)化概念理解。在引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的概念或原理對(duì)身邊所發(fā)生的各種生命現(xiàn)象的解釋中，訓(xùn)練和提升學(xué)生的思維能力，促進(jìn)學(xué)生對(duì)概念內(nèi)涵的領(lǐng)悟，強(qiáng)化概念理解。

例如，學(xué)習(xí)了植物的“呼吸作用”的概念后，可設(shè)置問(wèn)題情境“有人在冬季將許多生長(zhǎng)旺盛的植物移入到臥室內(nèi)，這樣做對(duì)人體健康是否有利？為什么？”引導(dǎo)學(xué)生從“呼吸作用”的原理、發(fā)生的條件等角度進(jìn)行分析討論：在夜間，旺盛的植物只有呼吸作用，會(huì)消耗氧氣，釋放二氧化碳，與人體爭(zhēng)奪有限空間中的氧氣，不利于人體健康……強(qiáng)化學(xué)生對(duì)呼吸作用本質(zhì)的理解；學(xué)習(xí)了“苔蘚植物的主要特征”后，可設(shè)置“某新聞媒體報(bào)道某地發(fā)現(xiàn)了身高2 m的苔蘚植物，引起了許多生態(tài)學(xué)者的高度關(guān)注”你認(rèn)為這則新聞報(bào)道屬實(shí)嗎？讓學(xué)生運(yùn)用所學(xué)概念對(duì)新聞事實(shí)作出分析、判斷，以加強(qiáng)對(duì)“苔蘚植物主要特征”的理解和遷移應(yīng)用。