基于生物學(xué)學(xué)科“大概念”的教學(xué)策略

王景花

(江蘇省華羅庚中學(xué) 常州 213200)

高中生物學(xué)的必修和選擇性必修課程是圍繞著十個(gè)大概念展開(kāi)的，課標(biāo)中的內(nèi)容要求基于大概念描述了具有學(xué)科邏輯、符合高中學(xué)生認(rèn)知特點(diǎn)的重要概念，形成了課程的內(nèi)容框架。基于生物學(xué)大概念進(jìn)行的教學(xué)活動(dòng)，有助于學(xué)生對(duì)知識(shí)的深入理解和遷移應(yīng)用，也有助于生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的達(dá)成。

1 生物學(xué)學(xué)科“大概念”的內(nèi)涵

科學(xué)領(lǐng)域的概念是有邏輯且相互關(guān)聯(lián)的綜合體，是經(jīng)過(guò)人的組織而形成的體系化的科學(xué)知識(shí)，是能將眾多科學(xué)知識(shí)聯(lián)為一致整體的科學(xué)學(xué)習(xí)的核心。生物學(xué)學(xué)科“大概念”是生物學(xué)學(xué)科的核心概念，處于學(xué)科中心位置，反映了學(xué)科本質(zhì)，凝聚著本學(xué)科的核心教育價(jià)值，是學(xué)科思想、學(xué)科知識(shí)和學(xué)科能力的集中體現(xiàn)，是生物學(xué)的基礎(chǔ)和精髓[1]。生物學(xué)“大概念”不是一個(gè)簡(jiǎn)單的詞匯，其背后潛藏著一個(gè)生命意義的世界，它超出了普通概念的應(yīng)有內(nèi)涵與外延，作為一種深刻思想和學(xué)說(shuō)的負(fù)載體，已成為“意義之網(wǎng)”的聯(lián)結(jié)樞紐。例如，“細(xì)胞是生物體結(jié)構(gòu)與生命活動(dòng)的基本單位”這一大概念，其包涵了生命的物質(zhì)性和生物界的統(tǒng)一性。細(xì)胞是生命活動(dòng)中物質(zhì)、能量和信息變化的統(tǒng)一，細(xì)胞結(jié)構(gòu)與功能的統(tǒng)一，生物體部分和整體的統(tǒng)一等。了解了“大概念”的內(nèi)涵，有利于學(xué)生在微觀層次上更深入地理解生命的本質(zhì)，有助于科學(xué)自然觀的形成。

2 生物學(xué)學(xué)科“大概念”教學(xué)策略

2.1 優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì)，完成課堂轉(zhuǎn)型 平時(shí)的教學(xué)設(shè)計(jì)主要特征是以知識(shí)點(diǎn)為中心的課時(shí)設(shè)計(jì)，基于生物學(xué)學(xué)科大概念的教學(xué)設(shè)計(jì)，需要有單元設(shè)計(jì)的視野。用大概念構(gòu)建課程內(nèi)容，淡化生物學(xué)中細(xì)枝末節(jié)的知識(shí)內(nèi)容，降低對(duì)簡(jiǎn)單的記憶、背誦的學(xué)習(xí)要求，這不僅是課程標(biāo)準(zhǔn)呈現(xiàn)方式的變化，更是對(duì)課堂教學(xué)轉(zhuǎn)型的要求，為打破以知識(shí)點(diǎn)為中心的碎片化的課堂教學(xué)模式提供了機(jī)會(huì)[2]。因?yàn)榇蟾拍钍墙M成學(xué)科核心素養(yǎng)的抽象知識(shí)，它是跨課時(shí)、跨模塊甚至跨學(xué)科的，不可能在一節(jié)課實(shí)現(xiàn)，從單元的高度進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，是大概念教學(xué)的重要方式。

例如，《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版)》(簡(jiǎn)稱(chēng)： 課標(biāo))必修課程概念1提出： 細(xì)胞是由多種多樣的分子組成，其中的蛋白質(zhì)通常由20種氨基酸分子組成，它的功能取決于氨基酸序列及其形成的空間結(jié)構(gòu)，細(xì)胞的功能主要由蛋白質(zhì)完成；細(xì)胞都由質(zhì)膜包裹，質(zhì)膜將細(xì)胞與其生活環(huán)境分開(kāi)，能控制物質(zhì)進(jìn)出并參與細(xì)胞間的信息交流；選擇性必修課程概念1提出： 生命個(gè)體的結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)，各結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)統(tǒng)一共同完成復(fù)雜的生命活動(dòng)，并通過(guò)一定的調(diào)節(jié)機(jī)制保持穩(wěn)態(tài)。所以，教師在分析蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)功能時(shí)結(jié)合質(zhì)膜的流動(dòng)鑲嵌模型，可將T細(xì)胞質(zhì)膜上的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能作為一個(gè)專(zhuān)題來(lái)設(shè)計(jì)教學(xué)，T細(xì)胞作為重要的一類(lèi)免疫功能細(xì)胞，其質(zhì)膜上的蛋白質(zhì)種類(lèi)多樣功能各異，尤其涉及到今年諾貝爾醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)的研究?jī)?nèi)容就與T細(xì)胞質(zhì)膜上的CTLA-4和PD-1兩種功能蛋白直接相關(guān)，將蛋白質(zhì)分子和質(zhì)膜上的蛋白質(zhì)分子及T細(xì)胞質(zhì)膜上的蛋白質(zhì)分子相互比較教學(xué)，從而形成生命觀念和社會(huì)責(zé)任。

2.2 深化探究學(xué)習(xí)，挖掘課堂內(nèi)涵 “課標(biāo)”在“教學(xué)建議”中指出：“組織以探究為特點(diǎn)的主動(dòng)學(xué)習(xí)是落實(shí)生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的關(guān)鍵?！睂⒖茖W(xué)、技術(shù)、工程學(xué)和數(shù)學(xué)融入生物學(xué)課程，并強(qiáng)調(diào)了跨學(xué)科的認(rèn)識(shí)與實(shí)踐?；谏飳W(xué)大概念的教學(xué)，為學(xué)生提供了充足的探究?jī)?nèi)容，為教師提供了組織課堂活動(dòng)的載體。

例如，必修課程模塊1的概念2中細(xì)胞的生存需要物質(zhì)和能量供應(yīng)，其中酶的作用和特性教學(xué)，平時(shí)的講授法已經(jīng)不能滿(mǎn)足新課程的理念。教師可創(chuàng)設(shè)一個(gè)生活中的真實(shí)情境： 蘋(píng)果削皮后為什么會(huì)“生銹”？為什么蓮藕排骨湯會(huì)變成一鍋“墨汁湯”？激發(fā)學(xué)生的好奇心和探究熱情，在基于概念“細(xì)胞的功能絕大多數(shù)基于化學(xué)反應(yīng)，而絕大多數(shù)化學(xué)反應(yīng)是由細(xì)胞中的酶來(lái)催化發(fā)生的”，闡述原理： 因?yàn)榧?xì)胞中的酚類(lèi)物質(zhì)在多酚氧化酶的作用下與空氣中氧結(jié)合產(chǎn)生醌類(lèi)物質(zhì)使植物細(xì)胞迅速變色，多數(shù)植物細(xì)胞中都存在這種酶，所以會(huì)有“褐變”現(xiàn)象。并指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)“在冰箱中冷凍的蓮藕、在開(kāi)水中煮過(guò)的蓮藕、在醋酸中浸泡過(guò)的蓮藕、在燒堿中浸泡過(guò)的蓮藕”等系列探究活動(dòng)，來(lái)探究酶活性的影響因素；再進(jìn)一步設(shè)計(jì)對(duì)照“分別從冰箱中和開(kāi)水中取出后常溫處理8 h的蓮藕”觀察褐變現(xiàn)象、提出問(wèn)題，并嘗試用概念來(lái)闡述原因；最后引導(dǎo)學(xué)生定量設(shè)計(jì)不同pH梯度下，新鮮蓮藕薄片產(chǎn)生O2推動(dòng)藕片上浮所用時(shí)間，來(lái)探究pH對(duì)酶活性的影響，解決生活中的實(shí)際問(wèn)題。

實(shí)驗(yàn)總結(jié)時(shí)，教師可提出“所有活細(xì)胞的各項(xiàng)生命活動(dòng)都與酶的活性和催化有關(guān)”的生命觀，深度闡釋生命現(xiàn)象及背后規(guī)律，審視論證生活中的生物學(xué)問(wèn)題，形成科學(xué)思維，并創(chuàng)造性地提出通過(guò)鮮藕隔氧、糖醋蜜浸等方法保持蓮藕鮮香脆嫩口感的設(shè)想，同時(shí)對(duì)香蕉、蘋(píng)果等的保存方法提出科學(xué)建議，培養(yǎng)了社會(huì)責(zé)任。

2.3 建構(gòu)概念模型，實(shí)現(xiàn)課堂瘦身 模型是為了某種特定的目的而對(duì)認(rèn)識(shí)對(duì)象所做的一種簡(jiǎn)化的描述。生物學(xué)中的概念模型是將不同的生物學(xué)概念以連線和符號(hào)的形式構(gòu)建的一種以應(yīng)用為目的的模型，以文字和圖形符號(hào)以及連線來(lái)表達(dá)抽象概括和抽象原理的模型，如光合作用圖解、血糖平衡調(diào)節(jié)圖解等。從大量的具體實(shí)例出發(fā)，從學(xué)生實(shí)際經(jīng)驗(yàn)的肯定例證中，以歸納的方法概括出一類(lèi)事物的本質(zhì)屬性稱(chēng)為歸納式概念學(xué)習(xí)。

例如，“通過(guò)激素調(diào)節(jié)保持機(jī)體穩(wěn)態(tài)”的一節(jié)教學(xué)中，先以探究式教學(xué)揭示科學(xué)史促胰液素、胰島素等信號(hào)分子的發(fā)現(xiàn)，再以歸納式概念學(xué)習(xí)呈現(xiàn)根據(jù)相關(guān)腺體或細(xì)胞在接受刺激后分泌的信號(hào)物質(zhì)通過(guò)血液的傳送引起相關(guān)效應(yīng)，此過(guò)程可以讓學(xué)生自主建構(gòu)圖1所示體液調(diào)節(jié)概念模型。圖1模型分析： 進(jìn)食后胃液中胃酸刺激小腸黏膜分泌物質(zhì)a促胰液素，通過(guò)D體液運(yùn)送至全身，作用于b靶器官胰腺，胰腺外分泌細(xì)胞通過(guò)E合成分泌胰液產(chǎn)生效應(yīng)c消化分解食物。

D E
a→b→c

圖1 體液調(diào)節(jié)概念模型

還可以通過(guò)歸納建構(gòu)類(lèi)似的生命活動(dòng)調(diào)節(jié)模型，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)模型討論神經(jīng)、體液、免疫等不同類(lèi)型調(diào)節(jié)作用下的a、b、c、D、E所代表的結(jié)構(gòu)和生理過(guò)程。通過(guò)建構(gòu)生命活動(dòng)調(diào)節(jié)的概念模型，引導(dǎo)學(xué)生在大量的科學(xué)事實(shí)中分析、歸納、推理出無(wú)序生命現(xiàn)象背后的有序之理，加深學(xué)生對(duì)大概念的理解，提升應(yīng)用生命觀念知識(shí)的能力。

2.4 繪制思維導(dǎo)圖，展示課堂風(fēng)采 思維導(dǎo)圖是英國(guó)心理學(xué)家、教育家東尼·博贊(Tony Buzan)提出的一種有效表達(dá)發(fā)散性思維的圖形或圖像式思維工具，它重視自由聯(lián)想，往往由一個(gè)中心主題向四周進(jìn)行自然發(fā)散形成，發(fā)散過(guò)程所用的基本元素包括： 詞匯、線條和圖象等。許多枯燥的文字信息可通過(guò)此過(guò)程加工修飾成為易記、系統(tǒng)的知識(shí)串，是一種思維的具體化可視化的過(guò)程。學(xué)科思維導(dǎo)圖則是利用思維導(dǎo)圖的方式將學(xué)科內(nèi)的相關(guān)知識(shí)組織在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)圖中，邏輯而有序，將零散和碎片的知識(shí)有效串聯(lián)，使各知識(shí)點(diǎn)之間的關(guān)系一目了然，有利于學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的整體把握，同時(shí)還體現(xiàn)本學(xué)科的邏輯特點(diǎn)，是一種高效的學(xué)習(xí)方法，尤其適用于高三課堂復(fù)習(xí)教學(xué)。

例如，在復(fù)習(xí)“細(xì)胞的代謝和增殖”等生命歷程相關(guān)的內(nèi)容時(shí)，基于概念2細(xì)胞的生存需要能量和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，并通過(guò)分裂實(shí)現(xiàn)增殖，可把光合作用和呼吸作用兩大基礎(chǔ)代謝為中心主題繪制思維導(dǎo)圖。教師將這些滲透生物學(xué)大概念的思維導(dǎo)圖彩印在百葉窗簾上，并懸掛于教室內(nèi)?？呻S時(shí)幫助學(xué)生構(gòu)建清晰、完整的概念知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，有利于學(xué)生對(duì)知識(shí)的整體梳理和復(fù)習(xí)應(yīng)用。教室內(nèi)隨處可見(jiàn)的思維導(dǎo)圖，可讓學(xué)生在復(fù)習(xí)的過(guò)程中，能夠直觀洞悉每處知識(shí)之間的聯(lián)系，對(duì)復(fù)雜概念的理解也會(huì)更加通透。

建構(gòu)思維導(dǎo)圖有利于學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和發(fā)散性思維的培養(yǎng)，而懸掛思維導(dǎo)圖則讓所有走進(jìn)生物學(xué)學(xué)科教室的學(xué)生都能知于心、利于行和動(dòng)于情，自覺(jué)進(jìn)入生命探究和思維模式。繪制思維導(dǎo)圖能夠?qū)⒊橄蟮纳飳W(xué)概念形象轉(zhuǎn)變成更符合學(xué)生心理的、思維可視化的知識(shí)體系，也有利于學(xué)生探究合作學(xué)習(xí)及科學(xué)思維等核心素養(yǎng)的形成。