淺談如何提升中學(xué)生的生物科學(xué)思維和探究能力

張耀明

摘 要：教師就“巧設(shè)問題鏈，構(gòu)建概念圖”這一教學(xué)策略在不同類型的課堂和教學(xué)不同的階段中的應(yīng)用問題進(jìn)行了初步研究，從而達(dá)到提升高中學(xué)生的科學(xué)思維和探究能力的目的。

關(guān)鍵詞：問題鏈;概念圖;核心概念

我們面臨的是一個(gè)信息爆炸的時(shí)代。如何才能從眾多信息中挑選出我們所渴望的內(nèi)容？如果我們?nèi)匀涣?xí)慣于傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)方式，最終會被這個(gè)時(shí)代淘汰，因?yàn)槲覀儫o法掌握很多新的信息和技術(shù)。因此，改變傳統(tǒng)的教學(xué)方法，培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識和能力的人才，已成為當(dāng)前教育的重要課題。為了滿足這一需要，世界上許多國家都加快了教育變革的速度，主張發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維，提升學(xué)生的科學(xué)探究能力。

研究發(fā)現(xiàn)，“優(yōu)化課程提高了學(xué)生科學(xué)探索的能力，使學(xué)生能夠知道如何去判斷問題的重要性”。問題鏈教學(xué)是指導(dǎo)學(xué)生通過課前設(shè)定的學(xué)習(xí)目標(biāo)設(shè)置一連串相關(guān)的問題來思考和回答，進(jìn)行有針對性的指導(dǎo)，使學(xué)生最終能夠?qū)崿F(xiàn)有效的學(xué)習(xí)目標(biāo)。

設(shè)置問題鏈，有利于引導(dǎo)學(xué)生自主構(gòu)建相關(guān)內(nèi)容的概念圖來加深對這一知識以及概念的理解，并通過分析、概括形成新的見解。

那么，“巧設(shè)問題鏈，構(gòu)建概念圖”該策略應(yīng)如何應(yīng)用于中學(xué)生物學(xué)教學(xué)呢？筆者就該策略在高中生物不同類型的課堂和教學(xué)不同的環(huán)節(jié)的應(yīng)用問題進(jìn)行了初步研究。

一、“巧設(shè)問題鏈，構(gòu)建概念圖”策略在高中生物不同類型課堂上的應(yīng)用

（一）“巧設(shè)問題鏈，構(gòu)建概念圖”策略在新課中的應(yīng)用

1.基本流程

具體內(nèi)容如下：

（1）通過解讀課程標(biāo)準(zhǔn)和學(xué)科教學(xué)指導(dǎo)意見，根據(jù)學(xué)生的實(shí)際學(xué)習(xí)情況確定新課教學(xué)目標(biāo)。課堂導(dǎo)入中設(shè)置的問題應(yīng)該是結(jié)合與新知識密切相關(guān)的原始知識，然后以概念圖的形式組織和呈現(xiàn)，使學(xué)生更好地整合原有的知識框架并掌握新知識。

（2）從書中找出相應(yīng)知識的核心概念，通過構(gòu)建概念圖的方法提出這一內(nèi)容的新概念和觀點(diǎn)，使學(xué)生能夠明確學(xué)習(xí)目標(biāo)，并根據(jù)概念進(jìn)行安排。

（3）教師巧妙地設(shè)置相關(guān)知識的問題鏈。學(xué)生在繪制概念圖時(shí)需要對知識結(jié)構(gòu)進(jìn)行整理歸納并重新構(gòu)建，因此需要將新知識，新內(nèi)容加入原有知識框架中，需要重新建立相關(guān)概念之間的聯(lián)系，這將激勵(lì)學(xué)生更深入地了解新課的內(nèi)容。

（4）教師評估學(xué)生繪制的概念圖。首先，教師應(yīng)確認(rèn)正確的建構(gòu)，糾正錯(cuò)誤的建構(gòu)，努力提高學(xué)生的自我評價(jià)和反思能力，促進(jìn)學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展。其次，可以通過適當(dāng)?shù)木毩?xí)和課后作業(yè)來改進(jìn)概念圖，從而鞏固新學(xué)的知識，也可將新學(xué)的知識引入到生活實(shí)踐中去，這有利于學(xué)生更好地掌握新的知識和概念。

2.案例

（1）問題鏈設(shè)計(jì)如下：

問題1：酶的作用？

問題2：酶的化學(xué)本質(zhì)是什么？（若學(xué)生回答蛋白質(zhì)可追問：所有的酶都是由蛋白質(zhì)組成的嗎？）

問題3：絕大多數(shù)酶的產(chǎn)生的場所在哪里？

問題4：酶的催化作用需要什么條件？有哪些特點(diǎn)？

問題5：請構(gòu)建“酶”的概念圖。

（2）“酶”的概念圖示例

（二）“巧設(shè)問題鏈，構(gòu)建概念圖”策略在復(fù)習(xí)課中的應(yīng)用

1.基本流程

具體內(nèi)容如下：

（1）確定復(fù)習(xí)主題如以“蛋白質(zhì)專題復(fù)習(xí)”為例。

（2）確定核心概念，如氨基酸、蛋白質(zhì)變性、轉(zhuǎn)錄、翻譯等。

（3）根據(jù)核心概念設(shè)計(jì)問題鏈。

（4）通過問題鏈，確定概念與概念之間的關(guān)系，構(gòu)建概念圖模型。

（5）評價(jià)“蛋白質(zhì)專題復(fù)習(xí)”概念圖，讓學(xué)生自我評價(jià)和自我反思，并進(jìn)行修改和完善。

在高考專題復(fù)習(xí)過程中，教師將確定某一主題涉及的生物學(xué)知識和應(yīng)用，并將其繪制成概念圖，從而使教科書上相關(guān)知識點(diǎn)前后貫穿始終，展現(xiàn)其整體框架，這可以幫助學(xué)生了解相關(guān)知識點(diǎn)，構(gòu)建自己的知識框架結(jié)構(gòu)。

2.案例

（1）問題鏈設(shè)計(jì)如下：

問題1：描述蛋白質(zhì)的組成成分和基本單位。

問題2：蛋白質(zhì)有哪些方面的功能？

問題3：導(dǎo)致蛋白質(zhì)變性的因素及其在生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用。

問題4：回顧轉(zhuǎn)錄和翻譯的過程。

問題5：如何計(jì)算氨基酸數(shù)、堿基數(shù)、密碼子數(shù)、脫水?dāng)?shù)和蛋白質(zhì)分子量？

問題6：根據(jù)以上問題，構(gòu)建一個(gè)“蛋白質(zhì)專題復(fù)習(xí)”的概念圖。

（2）“蛋白質(zhì)專題復(fù)習(xí)”的概念圖示例

（三）“巧設(shè)問題鏈，構(gòu)建概念圖”策略在學(xué)生自主學(xué)習(xí)中的應(yīng)用

自主學(xué)習(xí)是以學(xué)生作為主體的一種現(xiàn)代化的學(xué)習(xí)方式。學(xué)生主動(dòng)參與確立學(xué)習(xí)的目標(biāo)，積極制訂自己的學(xué)習(xí)計(jì)劃和設(shè)計(jì)評估標(biāo)準(zhǔn)，在解決問題的過程中學(xué)習(xí)知識。因?yàn)樗麄兌际怯H自參與，他們在學(xué)習(xí)過程中會有情感投入和自我激勵(lì)，從中他們將獲得豐富的情感體驗(yàn)，還可以自我監(jiān)控并對認(rèn)知結(jié)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。

1.基本流程

具體內(nèi)容如下：

（1）選擇自學(xué)主題，明確學(xué)習(xí)任務(wù)，教師告知學(xué)生具體要求。

（2）學(xué)生可以通過查閱和分析教科書和《浙江省普通高中學(xué)科教學(xué)指導(dǎo)意見》來找到重要的概念和題型，并逐一列出概念，了解彼此之間的關(guān)系，并設(shè)計(jì)有效的問題鏈。

（3）由學(xué)生根據(jù)編制好的問題鏈構(gòu)建出概念圖，使知識之間更好地串聯(lián)起來。

（4）同桌之間或者前后四人之間組成學(xué)習(xí)小組進(jìn)行交流，學(xué)習(xí)對方概念圖的優(yōu)點(diǎn)，找到自己需要改進(jìn)的地方。

（5）自我反思可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。概念圖是學(xué)生實(shí)現(xiàn)自我反思的好工具。如果繪制的概念圖不完整，則意味著他們的知識儲備不夠豐富;如果繪制的概念圖的層次感不清楚，則意味著他們對這部分概念的理解不夠徹底，這可以幫助學(xué)生認(rèn)識到自己的不足并促進(jìn)他們的學(xué)習(xí)。

（6）根據(jù)上述自我反思內(nèi)容，通過比較教師提供的標(biāo)準(zhǔn)概念圖樣本，糾正和改進(jìn)自己的概念圖。

2.案例

（1）初中學(xué)到的舊知識的問題鏈設(shè)計(jì)如下：

問題1：生態(tài)系統(tǒng)的組成部分是否都由生物組成？

問題2：請你思考，生態(tài)系統(tǒng)中各種生物成分之間是獨(dú)立存在嗎？如果不是，那么它們之間有何關(guān)聯(lián)？

問題3：簡述分解者的作用和類群？

問題4：嘗試分析生態(tài)系統(tǒng)的生物成分中，哪些是不能缺少的？

問題5：請構(gòu)建“生態(tài)系統(tǒng)”相關(guān)知識概念圖。

問題6：同學(xué)們可以相互之間進(jìn)行交流，看看你們的概念圖還有哪些地方可以拓展。

二、“巧設(shè)問題鏈，構(gòu)建概念圖”策略在教學(xué)不同階段中的應(yīng)用

（一）“巧設(shè)問題鏈，構(gòu)建概念圖”策略在課前準(zhǔn)備階段中的應(yīng)用

教師準(zhǔn)備一堂課不僅是為了準(zhǔn)備教材和教學(xué)方法，更重要的是為了學(xué)生。學(xué)生是教育教學(xué)的對象和重要資源，也是教學(xué)的核心。因此教師在備課中的最關(guān)鍵一環(huán)是備學(xué)生。概念圖可以反映學(xué)生掌握的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，是教師在準(zhǔn)備課程時(shí)可以使用的好方法。教師可以在學(xué)生學(xué)習(xí)新的章節(jié)知識的前一周，讓學(xué)生結(jié)合其已知曉的概念和相關(guān)的生活實(shí)踐，繪制新章節(jié)知識的概念圖，了解學(xué)生的現(xiàn)有認(rèn)知，發(fā)展自己的教學(xué)資源。在這樣做時(shí)，教師不僅可以發(fā)現(xiàn)學(xué)生出現(xiàn)的錯(cuò)誤認(rèn)知，而且可以將其作為一個(gè)很好的切入點(diǎn)。此外，還可以了解學(xué)生相關(guān)知識的掌握情況，從而把握教學(xué)的難度，使教學(xué)目標(biāo)明確。形成老師與學(xué)生、學(xué)生和學(xué)生之間的有效互動(dòng)，從而使教學(xué)過程中的學(xué)習(xí)更加有效。例如，教師可以通過布置作業(yè)讓學(xué)生在課前繪制“生物變異”相關(guān)內(nèi)容的概念圖，這樣不僅可以理解學(xué)生可能存在的誤區(qū)，還可以了解學(xué)生對“生物變異”一章的理解程度。

1.基本流程

具體內(nèi)容如下：

（1）教師選擇主題和具體內(nèi)容，確立學(xué)習(xí)目的，并通知學(xué)生獨(dú)立學(xué)習(xí)。

（2）教師通過分析課標(biāo)和學(xué)科指導(dǎo)意見，以問題鏈形式提示學(xué)生本節(jié)的重難知識點(diǎn)。

（3）學(xué)生獨(dú)立學(xué)習(xí)并繪制概念圖。確定重要的概念和題型，并逐一列出概念，了解它們彼此之間的關(guān)系，設(shè)計(jì)有效問題鏈并構(gòu)建概念圖。

（4）教師通過引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)，在課堂上幫助他們解決問題，重新構(gòu)建新的知識框架。

（5）學(xué)生在課堂上學(xué)習(xí)后，通過自我反思糾正他們的概念圖，同時(shí)回顧了他們所學(xué)的知識。

（6）自我反思之后，學(xué)生對比由教師提供的概念圖，再結(jié)合自己的思考，修正完善自己繪制的概念圖。

2.案例

（1）在上課之前，學(xué)生的問題鏈設(shè)計(jì)如下：

問題1：可遺傳變異的來源有哪些？

問題2：概述什么是基因突變？

問題3：基因重組的來源和意義分別是什么？

問題4：染色體變異的類型及簡介？

問題5：請構(gòu)建“可遺傳變異”的概念圖。

問題6：學(xué)生之間可以相互討論，看看自己的概念圖還有哪些地方是可以完善一下的。

（2）“可遺傳變異”相關(guān)知識的概念圖示例

（二）“巧設(shè)問題鏈，構(gòu)建概念圖”策略在新課導(dǎo)入階段中的應(yīng)用

在新課的教學(xué)中，當(dāng)教師在開始授課前，可以把概念圖當(dāng)作回顧學(xué)習(xí)知識的手段，并激活學(xué)生心中的記憶。例如，在學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)時(shí)教師可以使用這種方式，讓學(xué)生回顧他們在初中階段學(xué)的生態(tài)系統(tǒng)知識。然后繪制一個(gè)顯示生物和非生物成分之間關(guān)系的概念圖，或者可以繪制一個(gè)概念圖框架，以相關(guān)的知識點(diǎn)作為空格，學(xué)生填空以完成新課導(dǎo)入。

1.基本流程

具體內(nèi)容如下：

（1）回顧舊知識，確定學(xué)習(xí)內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生回顧他們從前學(xué)過的知識。

（2）教師對新的知識和舊的知識進(jìn)行分析整理后，用問題鏈的形式對學(xué)生進(jìn)行提問。

（3）學(xué)生通過對以前的知識的回顧和新內(nèi)容的學(xué)習(xí)，確定核心概念并初步構(gòu)建概念圖模型。

（4）教師通過指導(dǎo)學(xué)生，幫助他們解決課堂問題，重新構(gòu)建新的知識框架。

（5）學(xué)生糾正他們在課后繪制的概念圖，并重溫他們所學(xué)的知識。

（6）學(xué)生在自我反思和自我完善后，比較和改進(jìn)教師提供的概念圖。

2.案例

（1）初中學(xué)到的舊知識的問題鏈設(shè)計(jì)如下：

問題1：生態(tài)系統(tǒng)的組成部分是否都由生物組成？

問題2：請你思考，生態(tài)系統(tǒng)中各種生物成分之間是獨(dú)立存在嗎？如果不是，那么它們之間有何關(guān)聯(lián)？

問題3：簡述分解者的作用和類群。

問題4：嘗試分析生態(tài)系統(tǒng)的生物成分中哪些是不能缺少的？

問題5：請構(gòu)建“生態(tài)系統(tǒng)”相關(guān)知識的概念圖。

問題6：同學(xué)們可以相互之間進(jìn)行交流，看看你們的概念圖還有哪些地方可以拓展。

（2）“生態(tài)系統(tǒng)組成成分”概念圖示例：

（三）“巧設(shè)問題鏈，構(gòu)建概念圖”策略在課堂教學(xué)階段的應(yīng)用

概念圖可以將學(xué)生腦海中對概念較為抽象的認(rèn)知方式具體化，并可以使教師了解學(xué)生重疊和沖突的知識，從而引發(fā)師生間的有效互動(dòng)。

1.基本流程

具體內(nèi)容如下：

（1）營造良好的教學(xué)環(huán)境和氛圍，如相關(guān)背景信息和相關(guān)圖片等。如果可能，請?jiān)诮淌抑胁シ哦嗝襟w音頻和視頻材料給學(xué)生加以演示。

（2）教師利用設(shè)置問題鏈教學(xué)的策略，不斷提問，引起學(xué)生的注意;同時(shí)，教師以概念圖的形式在黑板上繪制相關(guān)問題的答案。

（3）上完一堂新課，學(xué)生按照概念圖進(jìn)行復(fù)習(xí)，對新學(xué)的知識進(jìn)行梳理，從而使學(xué)生對新知識的認(rèn)知更加透徹。

（4）學(xué)生自主反思，學(xué)生邊看概念圖，邊閱讀相關(guān)內(nèi)容，鞏固所學(xué)的知識并進(jìn)一步加以提升。

2.案例

（1）：問題鏈設(shè)如下：

問題1：在實(shí)驗(yàn)中科學(xué)家發(fā)現(xiàn)：脂溶性物質(zhì)非常容易通過質(zhì)膜，脂溶性溶劑容易溶解質(zhì)膜。你覺得，該實(shí)驗(yàn)的結(jié)論表明質(zhì)膜組成成分中含有哪些物質(zhì)？

問題2：科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)蛋白酶容易將質(zhì)膜水解，說明質(zhì)膜的組成成分中含有什么物質(zhì)？

問題3：質(zhì)膜只含有蛋白質(zhì)和磷脂嗎？

問題4：這些物質(zhì)在質(zhì)膜上是如何排布的呢？

問題5：請大家總結(jié)一下質(zhì)膜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。

問題6：請構(gòu)建“質(zhì)膜的流動(dòng)鑲嵌模型”概念圖。

問題7：同學(xué)們可以相互交流一下，看看你們手中的概念圖還有哪些地方可以拓展。

（2）“質(zhì)膜的流動(dòng)鑲嵌模型”概念圖示例

概念圖為學(xué)生學(xué)習(xí)和鞏固生物學(xué)的知識提供了很好的有效途徑。生物的概念在經(jīng)過概念圖的串聯(lián)之后，條理變得更清楚，并且使學(xué)生對知識的記憶效率大大提高，從而使他們體會到生物學(xué)的學(xué)習(xí)樂趣。在回答教師設(shè)置的問題鏈之后，學(xué)生就會提出新的問題，這有利于培養(yǎng)他們的科學(xué)思維和探究能力;通過繪制概念圖，生物學(xué)習(xí)也可以變得非常容易，知識的記憶不再是件困難的事情了。

“巧設(shè)問題鏈，構(gòu)建概念圖”這一教學(xué)策略的運(yùn)用將以前純文本式抽象化的表示課本內(nèi)容轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)在圖片式直觀地表達(dá)課本內(nèi)容，顯著提高了課堂學(xué)習(xí)的有效性。學(xué)生也由以前盲目的做題轉(zhuǎn)變?yōu)槟康拿鞔_地分析和整理書本知識。同時(shí)，這一策略的應(yīng)用使學(xué)生更容易掌握課本知識的核心和主線，徹底改變了以往雜亂無章的學(xué)習(xí)方式。

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編輯 段麗君