基于學(xué)習(xí)進(jìn)階理論的高中生物核心概念的模型建構(gòu)研究

李濤

【摘要】應(yīng)用學(xué)習(xí)進(jìn)階理論展開的一系列由簡(jiǎn)單到復(fù)雜，由最低層次的獲得了某個(gè)知識(shí)到更高層級(jí)的科學(xué)理解，從而優(yōu)化高中生物核心概念建構(gòu)的教學(xué)策略。學(xué)習(xí)進(jìn)階理論下的核心概念建構(gòu)需要教師對(duì)教材反復(fù)研究，熟悉教材的欄目和組織方式。通過(guò)階梯性引導(dǎo)學(xué)生建?；顒?dòng)，深度理解核心概念，如撲克牌模擬減數(shù)分裂過(guò)程，可以幫助學(xué)生從“低錨點(diǎn)”到“高錨點(diǎn)”對(duì)減數(shù)分裂過(guò)程、同源染色體、姐妹染色單體、四分體時(shí)期交叉互換、基因的分離定律和基因的自由組合定律等核心概念的理解。學(xué)習(xí)進(jìn)階理論下的核心概念建構(gòu)需要在掌握實(shí)驗(yàn)原理的基礎(chǔ)上，進(jìn)階到與生活緊密相連。

【關(guān)鍵詞】學(xué)習(xí)進(jìn)階? ?核心概念? ?模型建構(gòu)

【中圖分類號(hào)】G633.91

【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】1992-7711（2020）20-065-02

一、學(xué)習(xí)進(jìn)階理論下的核心概念建構(gòu)需要反復(fù)研究教材，體會(huì)教材的廣度與深度

（一）研究教材如何全面落實(shí)課程標(biāo)準(zhǔn)中的課程內(nèi)容，包括內(nèi)容要求、教學(xué)提示、學(xué)業(yè)要求

研究課程標(biāo)準(zhǔn)可以提高教師的理論水平，體會(huì)教材的廣度與深度。教材的廣度一方面要求學(xué)生的知識(shí)面廣且要求關(guān)注學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)和能力的培養(yǎng)，另一方面，教材的深度可以幫助社會(huì)選拔高精尖人才。教材是以人為本，重在把知識(shí)說(shuō)全說(shuō)深的同時(shí)讓學(xué)生理解接受。教材在內(nèi)容編排上體現(xiàn)學(xué)科嚴(yán)謹(jǐn)性、邏輯性的同時(shí)，關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)規(guī)律和心理特點(diǎn)。

（二）研究教材欄目和組織方式

1.本節(jié)聚焦是每一節(jié)課要解決的核心內(nèi)容。

2.課本插圖是直觀的理解知識(shí)點(diǎn)的各種模型（物理、數(shù)學(xué)、概念）。

如：必修Ⅰ17頁(yè)元素化合物圖表，42頁(yè)細(xì)胞間的信息交流;85頁(yè)酶活性受溫度影響示意圖;必修Ⅱ111頁(yè)達(dá)爾文自然選擇學(xué)說(shuō)的解釋模型等。必修Ⅰ第2章第1節(jié)課本插圖：組成人體細(xì)胞的主要的元素（占細(xì)胞鮮重的百分比）、組成人體細(xì)胞的主要的元素（占細(xì)胞干重的百分比）等。

3.問(wèn)題探討是章節(jié)的引入、問(wèn)題的設(shè)置。如必修Ⅱ第2頁(yè)融合遺傳。

4.思考討論是針對(duì)每一章節(jié)所學(xué)的核心內(nèi)容提出一種現(xiàn)象或一個(gè)問(wèn)題，通過(guò)思考和討論進(jìn)一步理解和應(yīng)用其核心內(nèi)容。

5.相關(guān)信息是每章節(jié)相關(guān)知識(shí)的拓展和聯(lián)系。掌握其內(nèi)容對(duì)于知識(shí)理解、知識(shí)的應(yīng)用有著及其重要的作用。

如：必修Ⅰ呼吸作用和光合作用有關(guān)NADH和NADPH與【H】的關(guān)系;必修Ⅲ19頁(yè)關(guān)于神經(jīng)遞質(zhì)問(wèn)題。

6.思維拓展是考察學(xué)生對(duì)每一章節(jié)知識(shí)的理解能力和靈活運(yùn)用知識(shí)的能力，往往還是高考試題的資料來(lái)源。如：必修Ⅱ第40頁(yè)思維拓展第1題。

7.技能訓(xùn)練是提高學(xué)生對(duì)每章節(jié)所學(xué)知識(shí)的應(yīng)用和與生活相聯(lián)系的能力和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力。

如：必修Ⅰ第36頁(yè)的技能訓(xùn)練，證明某種無(wú)機(jī)鹽是植物生長(zhǎng)發(fā)育必需的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。必修Ⅱ第71頁(yè)技能訓(xùn)練，通過(guò)果蠅高溫下獲得殘翅性狀的實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生提出假說(shuō)，得出結(jié)論的相關(guān)能力。

8.關(guān)注教材小字、旁欄、課后題中的素材。

如：必修Ⅰ第122頁(yè)的自由基學(xué)說(shuō)和端粒學(xué)說(shuō)、必修Ⅰ第126頁(yè)的致癌因子。

本章小結(jié)是對(duì)一章內(nèi)容的總結(jié)、升華。起到畫龍點(diǎn)睛的作用。如必修Ⅲ第42頁(yè)第二章的本章小結(jié)中關(guān)于模型的解說(shuō)。

（三）研究教材還需要研究教材的圖文的設(shè)計(jì)，教材框架結(jié)構(gòu)，組織主線。

（四）研究教材章首頁(yè)，引言、題圖與格言警句。

教材章首頁(yè)風(fēng)格，引言、題圖與格言警句小詩(shī)相配的方式，但引言和圖片都特別注意創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情境，激發(fā)學(xué)生興趣，體現(xiàn)問(wèn)題驅(qū)動(dòng)，為通過(guò)本章發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)打下較好基礎(chǔ)。研究教材寬窄欄的形式排列，區(qū)分主干與拓展內(nèi)容，用不同的字體，區(qū)分層級(jí)。

二、學(xué)習(xí)進(jìn)階理論下的核心概念建構(gòu)需要階梯性引導(dǎo)學(xué)生建模活動(dòng)，深度理解核心概念

模型構(gòu)建是學(xué)生活動(dòng)的重要環(huán)節(jié)，如教材中利用乒乓球構(gòu)建生物膜流動(dòng)鑲嵌模型、用糖卡構(gòu)建血糖調(diào)節(jié)模型、利用橡皮泥構(gòu)建細(xì)胞模型、利用橡皮泥構(gòu)建減數(shù)分裂染色體變化模型等。教師在教學(xué)過(guò)程中不僅自己要善于發(fā)現(xiàn)用于模型建構(gòu)的實(shí)驗(yàn)材料，而且還要鼓勵(lì)學(xué)生由淺入深的建模，深度理解核心概念。

撲克牌構(gòu)建減數(shù)分裂過(guò)程案例：《建立減數(shù)分裂中染色體變化的模型》

活動(dòng)一：建立減數(shù)分裂中染色體變化的模型

1.活動(dòng)準(zhǔn)備：取撲克牌中的紅桃A、黑桃A、紅桃K、黑桃K，共4張牌，縱向豎直對(duì)半剪開，得到8張對(duì)半分開的撲克牌，每一張牌代表一條染色單體，強(qiáng)磁片代表著絲粒。

2.活動(dòng)任務(wù)：請(qǐng)?jiān)诖蛴〖堉心M精原細(xì)胞的染色體組成。

3.活動(dòng)記錄：精原細(xì)胞的染色體數(shù)、染色單體數(shù)、細(xì)胞中的DNA分子數(shù)、同源染色體對(duì)數(shù)。

活動(dòng)二：模擬減數(shù)第一次分裂的過(guò)程

1.活動(dòng)準(zhǔn)備：上面活動(dòng)中8張對(duì)半分開的撲克牌、4個(gè)強(qiáng)磁片代表4個(gè)著絲粒。

2.活動(dòng)任務(wù)：擺放撲克牌位置模擬減數(shù)第一次分裂前期的聯(lián)會(huì)和四分體、擺放撲克牌位置模擬減數(shù)第一次分裂中期、擺放撲克牌位置模擬減數(shù)第一次分裂后期，并在黑板上展示。

3.活動(dòng)記錄：各個(gè)時(shí)期細(xì)胞中的染色體數(shù)、染色單體數(shù)、細(xì)胞中的DNA分子數(shù)、同源染色體對(duì)數(shù)。

活動(dòng)三：模擬減數(shù)第二次分裂的過(guò)程

1.活動(dòng)準(zhǔn)備：上面活動(dòng)中8張對(duì)半分開的撲克牌、4個(gè)強(qiáng)磁片代表4個(gè)著絲粒。

2.活動(dòng)任務(wù)：選取一種組合方式的兩個(gè)次級(jí)精母細(xì)胞，擺放撲克牌模擬減數(shù)第二次分裂前期、中期、后期，并在黑板上展示。

3.活動(dòng)記錄：各個(gè)時(shí)期細(xì)胞中的染色體數(shù)、染色單體數(shù)、細(xì)胞中的DNA分子數(shù)、同源染色體對(duì)數(shù)。

活動(dòng)四：模擬模擬基因定位在染色上，體驗(yàn)基因自由組合

1.活動(dòng)準(zhǔn)備：上面活動(dòng)中8張對(duì)半分開的撲克牌、4個(gè)強(qiáng)磁片代表4個(gè)著絲粒。

2.活動(dòng)任務(wù)：在上述減數(shù)分裂過(guò)程中，如將撲克牌中的字母表示基因，即紅桃A、黑桃A代表一對(duì)等位基因，紅桃K、黑桃K代表位于另一對(duì)同源染色體上的等位基因。模擬減數(shù)第一次分裂后期基因的分離和自由組合，并在黑板上展示。

活動(dòng)五：自制模型模擬四分體交叉互換

1.活動(dòng)準(zhǔn)備：上面活動(dòng)中8張對(duì)半分開的撲克牌、4個(gè)強(qiáng)磁片代表4個(gè)著絲粒、標(biāo)簽紙、記號(hào)筆。

2.活動(dòng)任務(wù)用標(biāo)簽紙寫上Y、y、R 、r粘在撲克牌上，模擬四分體時(shí)期交叉互換，并在黑板上展示。

三、學(xué)習(xí)進(jìn)階理論下的核心概念建構(gòu)需要在掌握實(shí)驗(yàn)原理的基礎(chǔ)上，進(jìn)階到與生活緊密相連

探究抗生素對(duì)大腸桿菌的選擇作用實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)觀察細(xì)菌在含有抗生素的培養(yǎng)基上的生長(zhǎng)狀況，探究抗生素對(duì)細(xì)菌的選擇作用。實(shí)驗(yàn)材料用到藥敏試紙，實(shí)驗(yàn)原理采用紙片法，此方法是將浸有抗菌藥物的紙片貼在涂有細(xì)菌的瓊脂平板上，抗菌藥物在瓊脂平板上擴(kuò)散，其濃度呈梯度遞減，因此在紙片周圍一定距離內(nèi)的細(xì)菌受到抑制，培養(yǎng)后會(huì)形成一個(gè)抑菌圈。

教師在教學(xué)過(guò)程中既要讓學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)掌握實(shí)驗(yàn)原理，又要將實(shí)驗(yàn)原理與生活緊密相連。如給學(xué)生介紹藥敏實(shí)驗(yàn)的基本流程：標(biāo)本采集→細(xì)菌培養(yǎng)→細(xì)菌分離、鑒定→藥敏試驗(yàn)→結(jié)果判斷→形成報(bào)告。介紹如何進(jìn)行抗生素的篩選：在藥敏試紙的兩面清晰印有抗生素編碼縮寫和劑量。用不同藥敏紙片貼在涂有細(xì)菌的瓊脂平板上，通過(guò)觀察抑菌圈的大小進(jìn)行藥物的篩選。

四、學(xué)習(xí)進(jìn)階理論下的核心概念建構(gòu)需要培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維

科學(xué)思維包含求知態(tài)度、思維習(xí)慣和能力;歸納與概括、演繹與推理、模型與建模、批判性思維。

歸納推理是一種由個(gè)別到一般的推理，分完全歸納和不完全歸納兩大類。在生物教學(xué)中，常用不完全歸納法。

如：必修Ⅰ第20頁(yè)思考與討論中根據(jù)4種氨基酸的結(jié)構(gòu)式，歸納出氨基酸的結(jié)構(gòu)通式。我們?cè)诮虒W(xué)中可以總結(jié)出從不完全歸納法，即個(gè)別事實(shí)概括出一般原理的模式：若A1是B;A2是B;A3是B;……則所有的A是B。從而讓學(xué)生學(xué)會(huì)利用原理去總結(jié)歸納出課本上有關(guān)不完全歸納法的具體事例和運(yùn)用此方法去解決問(wèn)題。

如：必修Ⅰ第65頁(yè)對(duì)生物膜的探索歷程中，通過(guò)脂溶性物質(zhì)易通過(guò)的理由，論斷出細(xì)胞膜由脂質(zhì)組成。通過(guò)脂質(zhì)單分子層面積是細(xì)胞表面積2倍的理由，論斷出細(xì)胞膜磷脂雙分子層。這實(shí)質(zhì)上就是對(duì)學(xué)生的推理能力的培養(yǎng)。

利用“假設(shè)”引申教材的內(nèi)容，拓展學(xué)生思維，在教師的主導(dǎo)作用下，將教材的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行假設(shè)性引申，能更好地發(fā)揮學(xué)生的主體作用，使學(xué)生在引申中學(xué)會(huì)求知的規(guī)律和方法，促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)造性思維的發(fā)展。

如：必修Ⅰ第102頁(yè)美國(guó)科學(xué)家卡爾文利用放射性同位素做實(shí)驗(yàn)最終探明了碳在光合作用中轉(zhuǎn)化成有機(jī)物碳的途徑。但是課本并沒有闡述：到底是哪類物質(zhì)與CO2結(jié)合形成C3呢？按照一般的思路考慮，是尋找一種二碳化合物。但是，大家都沒有找到這樣的二碳化合物。教師在教學(xué)中可以引導(dǎo)學(xué)生做出假設(shè)，然后設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證假設(shè)。最后通過(guò)查閱資料發(fā)現(xiàn)卡爾文繼續(xù)設(shè)計(jì)新的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探索。他用14CO2標(biāo)記的小球藻做了這樣的實(shí)驗(yàn)：突然停止供應(yīng)CO2，小球藻內(nèi)含量大為增加的是一種五碳化合物。據(jù)此推測(cè)，這種五碳化合物應(yīng)該就是與CO2結(jié)合的化合物。

【基金項(xiàng)目：福建省教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃2019年度常規(guī)課題《基于學(xué)習(xí)進(jìn)階理論的高中生物核心概念的教學(xué)實(shí)踐研究》階段性成果 ，課題編號(hào)：2019XB0047】

【參考文獻(xiàn)】

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