新課程理念下概念模型教學(xué)策略的對比分析

林雪 戴心意 苗苗 趙芳芳

摘要 生物進化理論是中學(xué)生物教學(xué)中的重要內(nèi)容，多以概念模型的方式呈現(xiàn)。課堂教學(xué)中，對這一概念模型的教學(xué)策略能夠影響學(xué)生對生物學(xué)概念的理解及思維習(xí)慣的形成。通過比較分析自然選擇概念模型的兩種教學(xué)策略，強調(diào)概念模型的教學(xué)應(yīng)突出學(xué)生的主體地位、聚焦概念間的邏輯關(guān)系、滲透科學(xué)本質(zhì)教育，以發(fā)展學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞 課程標準 概念模型 教學(xué)策略 生物進化

中圖分類號G633. 91

文獻標志碼 B

《義務(wù)教育生物學(xué)課程標準（2022年版）》（以下簡稱新課標）提出學(xué)生要通過生物學(xué)課程形成正確的價值觀、必備品格和關(guān)鍵能力，發(fā)展生物學(xué)科核心素養(yǎng)，主要包括生命觀念、科學(xué)思維、探究實踐、態(tài)度責任。傳統(tǒng)生物教學(xué)往往以生物知識的識記為教學(xué)目標，而生物學(xué)教學(xué)應(yīng)以知識為載體，強調(diào)人類認識自然的思維和方法，引導(dǎo)學(xué)生認識自然科學(xué)的本質(zhì)。新課標提出了“內(nèi)容聚焦大概念”的課程理念，聚焦學(xué)生對重要生物學(xué)概念的深刻理解和應(yīng)用，以發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)。作為義務(wù)教育階段生物課程中的重要內(nèi)容，生物進化理論能夠幫助學(xué)生理解生物的多樣性和統(tǒng)一性。對比新舊課標，舊課標要求學(xué)生通過學(xué)習(xí)獲得生物進化的基礎(chǔ)知識，能夠概述生物進化的主要歷程、認同生物進化的觀點;新課標基于對概念“遺傳變異和環(huán)境因素的共同作用導(dǎo)致了生物的進化”的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生能夠“運用進化與適應(yīng)的觀點，解釋生物多樣性的原因”。新課標強調(diào)學(xué)生對概念的理解，削弱了對知識獲得的要求，體現(xiàn)了生物教育改革的新要求，即通過引導(dǎo)學(xué)生進行深度學(xué)習(xí)、自主構(gòu)建概念理解，從而發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維，使學(xué)生能夠使用科學(xué)思維和科學(xué)方法探討或解決實際問題。

科學(xué)家在科學(xué)探究過程中常常使用模型與建模的方法，他們通過建構(gòu)模型來描述所研究的科學(xué)客體，或者基于實驗數(shù)據(jù)，形成新的理論或概念來解釋或預(yù)測科學(xué)現(xiàn)象。概念模型是科學(xué)家在描述、解釋或預(yù)測科學(xué)現(xiàn)象或事物時所構(gòu)建的一種外顯的、精煉的表征。自然選擇學(xué)說是達爾文基于觀察、數(shù)據(jù)和嚴密的邏輯推理所形成的對生物進化與適應(yīng)的合理解釋，而自然選擇學(xué)說的概念模型則是對這一學(xué)說的外顯精煉的表征。下面基于蘇教版八年級上冊“生物進化的學(xué)說”的內(nèi)容，結(jié)合模型教學(xué)理論，對“自然選擇學(xué)說”這一概念模型的不同教學(xué)策略進行了描述、比較和評析。

1 教學(xué)過程呈現(xiàn)

1.1 教師A的“概念模型講授”教學(xué)過程

1.1.1 復(fù)習(xí)導(dǎo)入，前置預(yù)習(xí)

教師回顧上節(jié)課學(xué)習(xí)的進化樹，引導(dǎo)學(xué)生思考生物進化的原因，引入新課。教師給出長頸鹿進化模擬圖，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)長頸鹿進化的趨勢為“脖子越來越長”，讓學(xué)生通過討論來解釋這一趨勢。學(xué)生提出兩種解釋：高處食物的選擇;為了吃到高處的食物。

1.1.2 引入達爾文，講解概念模型

教師展示了本節(jié)課的教學(xué)目標，介紹了達爾文的生平及研究成果，引導(dǎo)學(xué)生齊聲閱讀教材中自然選擇學(xué)說的內(nèi)容，同時教師板書并講授自然選擇學(xué)說的要點，即“過度繁殖、生存斗爭、遺傳變異、適者生存”，并對內(nèi)容要點進行了解釋和說明。

1.1.3使用島嶼情境，講授概念模型

教師播放加拉帕戈斯群島及島上地雀的視頻，展示不同種類地雀的照片，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注地雀喙的差異及其產(chǎn)生原因。

教師依次給出兩個食物不同的島嶼作為情境，即食物只有仙人掌的島嶼，和食物只有堅硬果實的島嶼。教師通過提問和工作單引導(dǎo)學(xué)生利用自然選擇概念模型對其進行分析，得出“食物類型決定雀喙進化方向”的結(jié)論。隨后，教師要求學(xué)生匹配不同類型的鳥喙與其所適應(yīng)的食物。

基于上述活動，教師給出自然選擇學(xué)說的概念，并將其歸納為：物競天擇，適者生存。然后，展示獵豹和仙人掌的例子，強調(diào)環(huán)境對生物進化的決定作用。再引導(dǎo)學(xué)生回歸到長頸鹿進化模擬圖，使學(xué)生從之前提到的兩種猜測中選出正確的解釋，即自然選擇。學(xué)生進行小組討論，分析長頸鹿進化的過程，并分享討論的結(jié)果。

1.1.4延伸拓展，介紹其他學(xué)說

教師介紹了其他的生物進化學(xué)說，如綜合進化學(xué)說、分子進化學(xué)說，提出“生物進化學(xué)說是不斷發(fā)展的”，并介紹了澄江動物化石群及其影響。

1.1.5課上評價，鞏固助學(xué)

教師展示幻燈片上的判斷題、填空題和選擇題，幫助學(xué)生鞏固自然選擇學(xué)說相關(guān)內(nèi)容;最后，布置課后研學(xué)任務(wù)，即課后閱讀材料、了解人類的進化過程。

1.2 教師B的“概念模型建構(gòu)”教學(xué)過程

1.2.1 創(chuàng)設(shè)昆蟲繁殖情境，導(dǎo)入新課

課前教師將桌椅布置成6-7人小組。上課后，教師創(chuàng)設(shè)了情境：每個小組是一個海島，教室是一片海洋。教師給出在海岸生活的一種昆蟲的繁殖規(guī)律，引導(dǎo)學(xué)生通過計算理解該昆蟲繁殖能力強、后代數(shù)目多，隨后引發(fā)學(xué)生思考數(shù)量龐大的昆蟲中是否存在變異現(xiàn)象，并以翅膀的不同形狀為例，導(dǎo)入本節(jié)課的第一個模擬活動。

1.2.2 創(chuàng)設(shè)大風(fēng)情境，模擬昆蟲翅膀的進化

教師創(chuàng)設(shè)了一個經(jīng)常刮大風(fēng)的海島情境，引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)過小組模擬，探究在大風(fēng)環(huán)境下兩種昆蟲的存活情況。教師為每組學(xué)生提供10只教具昆蟲（5只大翅，5只殘翅），要求學(xué)生記錄模擬實驗中的數(shù)據(jù)并總結(jié)規(guī)律。幾分鐘后，教師匯總各小組的實驗數(shù)據(jù)，引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建對“有利變異”這一概念的理解，即殘翅昆蟲更容易在此海島生存下來，有更多的機會繁殖后代。教師指出20年后這座海島上殘翅昆蟲的數(shù)量會更多，使學(xué)生思考昆蟲的定向改變，并引出“生物可以進化”這一觀點。

隨后，教師引導(dǎo)學(xué)生思考此情境中大風(fēng)的作用，并讓學(xué)生在小組內(nèi)利用給定的專業(yè)術(shù)語共同構(gòu)建概念模型（圖1）并分享。教師請學(xué)生上講臺完成此概念模型的構(gòu)建，并將之前情境中的“大風(fēng)”歸于“生存斗爭”中。教師引導(dǎo)全體學(xué)生使用該概念模型解釋海島大風(fēng)情境中昆蟲的進化現(xiàn)象。

1.2.3 創(chuàng)設(shè)加拉帕戈斯群島情境，模擬鳥喙的進化

教師創(chuàng)設(shè)了加拉帕戈斯群島的情境，小組內(nèi)學(xué)生借助繃帶、牙簽等材料用手模擬3種不同形狀的喙，探究在具備不同食物類型的島嶼上具有不同形狀喙的地雀的存活及繁衍情況。教師給各組分發(fā)3種不同的食物，規(guī)定取食5個等同于完成一代繁殖，將取得的食物換算成地雀可繁殖的后代數(shù)，完成表格（表1）。

教師匯總各組學(xué)生的實驗結(jié)果，引導(dǎo)學(xué)生得出島上的地雀朝著不同方向進化的結(jié)論，并要求各小組用己建立的概念模型來解釋各自島上地雀的進化現(xiàn)象。

1.2.4 回歸現(xiàn)實，引發(fā)思考

教師給出閱讀資料，指出本次課堂中雖是通過模擬實驗完來成有關(guān)自然選擇的概念模型的構(gòu)建，但在真實背景下，同樣有科學(xué)家的實地驗證。此外，教師還給出了澄江動物化石群的材料，鼓勵學(xué)生繼續(xù)探究生物多樣性的奧秘。

1.2.5 即時評價

教師出示題目，了解學(xué)生對自然選擇學(xué)說的掌握情況。

2 教學(xué)策略比較

本節(jié)課的教學(xué)涉及自然選擇學(xué)說的內(nèi)容和應(yīng)用，教師A和教師B的課堂教學(xué)的共同點在于都包括了概念模型和探究活動。概念模型的使用能夠幫助學(xué)生更好地理解多個生物學(xué)概念的聯(lián)系;而探究活動能夠激發(fā)學(xué)生的主動思考，并有助于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維。兩位教師的區(qū)別在于;教師A運用了對自然選擇學(xué)說的直接講授策略，聚焦學(xué)生對自然選擇學(xué)說的應(yīng)用;而教師B則運用基于模型的探究式教學(xué)策略，重視學(xué)生對自然選擇概念模型的構(gòu)建。

2.1 概念模型的講授vs建構(gòu)

教師A的教學(xué)基于對教材的閱讀，替學(xué)生總結(jié)了自然選擇學(xué)說的要點，并運用教師為中心的講授法進行了要點的解釋和說明。這種教學(xué)方法相對傳統(tǒng)，能使學(xué)生迅速抓到概念模型中的重點，教學(xué)過程能夠按照教師的計劃有條不紊地開展。相對而言，教師B的教學(xué)讓學(xué)生在具體的情境中進行實驗并根據(jù)數(shù)據(jù)構(gòu)建對于實驗現(xiàn)象的解釋。這種教學(xué)方法相對費時，但獨特的情境讓課堂教學(xué)充滿趣味，學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情較高。在學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生用自己的語言解釋具體的生物現(xiàn)象，體現(xiàn)了以學(xué)生為中心的教學(xué)理念，充分發(fā)揮了主動性。

2.2 工作單vs基于模型的探究

教師A的教學(xué)強調(diào)學(xué)生對自然選擇學(xué)說的應(yīng)用，通過引導(dǎo)學(xué)生完成工作單上“食物類型決定雀喙進化方向”的探究任務(wù)和要求學(xué)生匹配喙的類型與食物種類的活動，可以加深學(xué)生對教材上達爾文雀進化現(xiàn)象的理解，能夠提高學(xué)生使用自然選擇學(xué)說解釋進化現(xiàn)象的能力。教師B的教學(xué)基于模擬實驗，讓學(xué)生通過探究實踐收集數(shù)據(jù)，基于數(shù)據(jù)解釋生物進化的現(xiàn)象。學(xué)生在動手實踐中能夠直觀體會到喙型與食物類型間存在的適應(yīng)關(guān)系，且能夠理解“適應(yīng)程度決定可獲得的食物數(shù)量”的概念。但是在教師B的課堂，部分學(xué)生在進行探究活動時因未能理解活動規(guī)則得出了意料之外的結(jié)論，因而探究實踐活動的開展往往對教師的課堂應(yīng)變能力有著較高的要求。

2.3 概念的整體呈現(xiàn)vs依邏輯順序呈現(xiàn)

盡管兩節(jié)課的主要內(nèi)容都是自然選擇學(xué)說，兩位教師的教學(xué)策略卻截然不同。從教學(xué)內(nèi)容的整體結(jié)構(gòu)來看，教師A始終把自然選擇概念模型作為一個整體，讓學(xué)生同時學(xué)習(xí)此概念模型的所有要點，然后用整個模型來解釋不同情境下的生物進化現(xiàn)象。而教師B首先利用海島的昆蟲情境強調(diào)了生物的“過度繁殖”現(xiàn)象，然后通過“種群中存在變異”過渡到第一個模擬實驗中大風(fēng)作為一種“生存斗爭”的情境，最后到第二個模擬實驗中食物供給能對喙型進行定向選擇的情境。教師B的教學(xué)中重要概念依次呈現(xiàn)，且各個概念間的邏輯關(guān)系相對清晰，這種策略可能更適合初中生的認知特點。而教師A的策略應(yīng)該更適合認知能力較高的學(xué)生。

3 反思與建議

教師的概念模型教學(xué)策略的選擇受具體的教學(xué)內(nèi)容、學(xué)生情況及教學(xué)目標的影響。結(jié)合對課堂教學(xué)的觀察及已有研究，下面就生物學(xué)概念模型教學(xué)提出以下建議。

3.1 重視學(xué)生對概念的自主建構(gòu)

傳統(tǒng)的教學(xué)往往強調(diào)知識的傳授，而以學(xué)生為中心的教學(xué)強調(diào)學(xué)生的自主構(gòu)建。生物學(xué)知識是教學(xué)的載體，教師要善于通過具體的情境，讓學(xué)生用自己的語言來描述或解釋生物學(xué)現(xiàn)象，讓學(xué)生建構(gòu)對生物學(xué)概念的深刻理解，才能更好地應(yīng)用和遷移所學(xué)知識。

3.2 聚焦概念間的邏輯關(guān)系

概念模型的教學(xué)需要外顯化概念間的邏輯關(guān)系，學(xué)生在明確概念的內(nèi)涵之后，能夠明確不同概念的主次、因果等邏輯關(guān)系。已有研究發(fā)現(xiàn)，學(xué)生經(jīng)常錯誤地認為環(huán)境變化發(fā)生在前、遺傳變異發(fā)生在后，從而生成了包括“環(huán)境變化導(dǎo)致遺傳變異”“生物為了適應(yīng)環(huán)境而改變”等錯誤概念，因而對復(fù)雜概念模型的教學(xué)應(yīng)使概念間的時間、空間上的聯(lián)系及邏輯關(guān)系外顯化。如果學(xué)生能夠理解概念間的關(guān)系，他們將能夠形成對科學(xué)現(xiàn)象的合理解釋而非錯誤概念。

3.3 滲透科學(xué)本質(zhì)教育

自然選擇學(xué)說的提出經(jīng)歷了漫長的過程，眾多科學(xué)家提出了不同的理論模型來探討或解釋生物的多樣性和可變性，而新證據(jù)的出現(xiàn)也促進了新學(xué)說的提出，這體現(xiàn)了科學(xué)本質(zhì)中的“科學(xué)知識的產(chǎn)生是帶有一定主觀性的;科學(xué)知識具有暫定性，會隨著科學(xué)的發(fā)展發(fā)生變化”等觀點。新課標提出了“教學(xué)過程重實踐”的課程理念，要求教師要精心設(shè)計能夠調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、符合學(xué)生認知特點、貼合生物學(xué)科知識的探究活動，使學(xué)生在探究過程中領(lǐng)悟人類在科學(xué)探究中使用的科學(xué)方法和科學(xué)思維，意識到科學(xué)學(xué)習(xí)的目標是能夠形成對自然世界的科學(xué)認識，能夠利用所學(xué)創(chuàng)新地解決實際問題，而非被動接受所學(xué)的科學(xué)知識。

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