在主題式探究實(shí)驗(yàn)中構(gòu)建生物學(xué)概念

林紅英+肖巧玲

摘 要 在認(rèn)真研讀教材的基礎(chǔ)上綜合一些彼此間有聯(lián)系的實(shí)驗(yàn)，開展主題式探究活動(dòng)，精心創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境以啟發(fā)學(xué)生發(fā)現(xiàn)并提出問題進(jìn)而設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，在探究活動(dòng)中尋求證據(jù)以對(duì)問題作出相應(yīng)的解釋，最后實(shí)現(xiàn)概念的有意義建構(gòu)。

關(guān)鍵詞 生物學(xué)概念 主題式探究實(shí)驗(yàn) 探究活動(dòng)

中圖分類號(hào) G633.91 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 B

1 生物學(xué)概念

概念是思維的細(xì)胞、知識(shí)的基本單元、生物學(xué)科的基石。生物學(xué)概念是對(duì)一類“生物學(xué)事實(shí)”的歸納，反映物質(zhì)在生長(zhǎng)、發(fā)育、繁殖、遺傳和變異等生命活動(dòng)中特有的或本質(zhì)屬性的一種思維方式，是生物學(xué)知識(shí)體系的重要組成成分。

概念通常用一定的字詞、句子來表達(dá)，多為陳述句的形式。完整的生物學(xué)概念=概念名稱（學(xué)術(shù)語）+概念例證+概念內(nèi)涵和外延。以人教版必修1“分子與細(xì)胞”第五章第一節(jié)“降低化學(xué)反應(yīng)活化能”中“酶”的概念為例進(jìn)行說明（表1）。

鑒于一些概念的外延比較寬廣，只用一個(gè)探究實(shí)驗(yàn)往往不能幫助學(xué)生完整地達(dá)成概念的有意義建構(gòu)。所以筆者綜合教材中多個(gè)彼此相關(guān)探究實(shí)驗(yàn)以構(gòu)建生物學(xué)概念的課型是一種新的教學(xué)嘗試。

2 主題式探究實(shí)驗(yàn)

2.1 主題式探究實(shí)驗(yàn)

探究實(shí)驗(yàn)，又稱探究性實(shí)驗(yàn)，是指實(shí)驗(yàn)者在不知曉實(shí)驗(yàn)結(jié)果的前提下，通過自己實(shí)驗(yàn)、探索、分析、研究得出結(jié)論，從而形成科學(xué)概念的一種認(rèn)知活動(dòng)。在實(shí)際教學(xué)中探究性實(shí)驗(yàn)常表現(xiàn)為根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生實(shí)際，由教師提出某一課題并在其組織指導(dǎo)下，通過學(xué)生主動(dòng)探索，自己動(dòng)手、動(dòng)腦，在實(shí)驗(yàn)過程中體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)、觀察、分析得出結(jié)論或規(guī)律。在師生共同的參與下，既能充分發(fā)揮學(xué)生的主體性也能展現(xiàn)學(xué)生的積極性和創(chuàng)造性。

主題式探究實(shí)驗(yàn)最初是由英文“Inquiry Learning”翻譯而來的，是人們?cè)诳偨Y(jié)發(fā)現(xiàn)式學(xué)習(xí)和有意義學(xué)習(xí)的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上提出的一種以學(xué)生自主探究為主的學(xué)習(xí)方式。其學(xué)習(xí)形式多樣化，常見的有“專題式學(xué)習(xí)”、“任務(wù)式學(xué)習(xí)”等。鑒于一些科學(xué)概念的外延比較寬廣，只用一個(gè)探究實(shí)驗(yàn)往往不能幫助學(xué)生更完整地達(dá)成概念的有意義建構(gòu)。因此綜合教材中兩個(gè)或多個(gè)探究實(shí)驗(yàn)以構(gòu)建生物學(xué)概念的實(shí)驗(yàn)課型即屬于主題式探究實(shí)驗(yàn)。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中需要教師精心為生物學(xué)概念建構(gòu)而設(shè)置系列探究問題和探究活動(dòng)。從這個(gè)意義上說主題式探究實(shí)驗(yàn)具有以下特點(diǎn)：明確的目的性，即圍繞一個(gè)中心課題進(jìn)行；具有探索性，學(xué)生帶著問題進(jìn)行探究，有較強(qiáng)的求知欲；活動(dòng)設(shè)計(jì)具有遞進(jìn)性，循序漸進(jìn)地設(shè)置一系列問題以及探究活動(dòng)。教師可以根據(jù)不同的需求，確定教學(xué)內(nèi)容，整個(gè)探究過程可以讓學(xué)生獨(dú)自完成，也可以幫助學(xué)生一部分，甚至可以全由教師設(shè)計(jì)，有目的地訓(xùn)練學(xué)生某一方面的能力。

2.2 開展主題式探究實(shí)驗(yàn)理論依據(jù)

建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論認(rèn)為，在建構(gòu)科學(xué)概念和對(duì)科學(xué)概念進(jìn)一步內(nèi)化時(shí)，學(xué)生已有的觀念和先前存在的具體經(jīng)驗(yàn)是居于中心地位的。在這樣的“最近發(fā)展區(qū)”內(nèi)，搭建符合學(xué)生認(rèn)知規(guī)律的科學(xué)課堂應(yīng)該是注重學(xué)生的自主體驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生能夠像科學(xué)家那樣探索和理解未知世界，學(xué)生建構(gòu)生物學(xué)概念的有效模式是進(jìn)行探究性教學(xué)。因此探究性教學(xué)應(yīng)該是“圍繞科學(xué)問題而展開的尋求證據(jù)解決問題的過程”。這個(gè)過程離不開“獲取事實(shí)證據(jù)”的實(shí)驗(yàn)過程，也依賴于“根據(jù)事實(shí)證據(jù)對(duì)科學(xué)問題作出回答”的解決問題的過程。生物教材中設(shè)置的探究實(shí)驗(yàn)?zāi)康牟皇呛?jiǎn)單的訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)技能的過程，而應(yīng)該是服務(wù)于或作用于科學(xué)概念的建構(gòu)。在此理論的指導(dǎo)下，筆者認(rèn)為探究實(shí)驗(yàn)課應(yīng)該有如下教學(xué)環(huán)節(jié)（圖1）。

3 以“探索過氧化氫酶的奧秘”主題式探究實(shí)驗(yàn)為教學(xué)案例

3.1 開設(shè)“探索過氧化氫酶的奧秘”主題式探究實(shí)驗(yàn)課原因說明

人教版必修1中“細(xì)胞代謝離不開酶”是生物學(xué)中的一個(gè)重要概念。首先“酶”知識(shí)的學(xué)習(xí)是正確理解細(xì)胞代謝的前提，其次酶本身與生活、健康有著千絲萬縷的聯(lián)系，因此關(guān)于“酶”的概念學(xué)習(xí)有著理論上和實(shí)踐上的雙重意義。學(xué)生要建立這個(gè)概念需要從成分、功能、特性、作用條件等方面由淺入深進(jìn)行探究。基于以上認(rèn)識(shí)，筆者根據(jù)人教版必修1中“降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶”教學(xué)內(nèi)容，綜合“檢測(cè)生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質(zhì)”中的“蛋白質(zhì)檢測(cè)”和“比較過氧化氫在不同條件下的分解”以及“影響酶活性的條件”三個(gè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，設(shè)計(jì)主題式探究實(shí)驗(yàn)“探尋過氧化氫酶的奧秘”（見圖1），使學(xué)生在自主探尋科學(xué)奧秘的過程中提升分析、推理的科學(xué)思維能力和動(dòng)手實(shí)踐能力（圖2）。

3.2 “探究過氧化氫酶的奧秘”主題式探究實(shí)驗(yàn)課教學(xué)流程圖

綜合圖1“生物探究實(shí)驗(yàn)課教學(xué)環(huán)節(jié)模式圖”和圖2“實(shí)驗(yàn)探究?jī)?nèi)容、活動(dòng)和概念建構(gòu)的教學(xué)關(guān)系圖”，以學(xué)生發(fā)現(xiàn)并提煉的探究問題作為任務(wù)驅(qū)動(dòng)，設(shè)計(jì)出相應(yīng)的探究活動(dòng)，在活動(dòng)中自主完成相關(guān)概念的有意義建構(gòu)過程。本實(shí)驗(yàn)的教學(xué)流程圖如圖3所示。

本次“探索過氧化氫酶的奧秘”主題式探究實(shí)驗(yàn)中首先通過不同的探究活動(dòng)，從感性認(rèn)識(shí)上明確酶是一種有機(jī)物，具有相應(yīng)的成分、功能以及特性。這些都屬于種概念。其次，采用概念的限制方式將“細(xì)胞代謝離不開酶”概念從屬概念限制為種概念，包括“酶是一種有機(jī)物”、“酶是生物催化劑”、“絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)”、“酶具有高效性”和“酶的作用條件具有溫和性，易受溫度和酸堿度的影響”，這樣處理有助于學(xué)生對(duì)屬概念的認(rèn)識(shí)，由抽象過渡到具體，便于更深入地了解事物特殊的本質(zhì)特征。第三，在完成各個(gè)探究活動(dòng)之后，采用概念的概括方式將以上種概念概括為屬概念“細(xì)胞代謝離不開酶”，有助于將屬概念從具體上升到一般，使認(rèn)識(shí)變得更為深刻。這樣的教學(xué)設(shè)計(jì)不僅從理論層面得到驗(yàn)證，在實(shí)踐層面上整個(gè)過程學(xué)生的參與度以及配合度都比較高，教學(xué)效果良好。因此在實(shí)際的教育教學(xué)中通過對(duì)教材的二次加工開展主題式探究實(shí)驗(yàn)除了可以節(jié)約課時(shí)之外，還可以增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的緊湊性、趣味性以及完整性，使之更加有效地服務(wù)于概念的建構(gòu)。

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