合作探究模式下科學(xué)概念生成的探討
——以“生物進(jìn)化的原因”教學(xué)為例

胡 波

（深圳中學(xué)龍崗學(xué)校 廣東深圳 518000）

生物學(xué)概念是生物學(xué)課程內(nèi)容的基本組成。生物學(xué)重要概念處于學(xué)科中心位置，包括了對(duì)生命基本現(xiàn)象、規(guī)律、理論等的理解和解釋?zhuān)瑢?duì)學(xué)生學(xué)習(xí)生物學(xué)及相關(guān)科學(xué)具有重要的支撐作用。生物學(xué)概念來(lái)源于真實(shí)的生物學(xué)事實(shí)和情境，因此，教師在教學(xué)中不應(yīng)停留在讓學(xué)生背誦識(shí)記枯燥定義的層面。這樣不利于學(xué)生對(duì)概念的理解，更不可能使學(xué)生形成在真實(shí)的情境中運(yùn)用相關(guān)概念解決問(wèn)題的能力。教師要關(guān)注概念的生成，設(shè)置多樣化的情境，開(kāi)展科學(xué)探究活動(dòng)，讓學(xué)生在真實(shí)或接近真實(shí)的情境中，主動(dòng)探索、主動(dòng)構(gòu)建生物學(xué)概念，加深對(duì)重要概念的理解，深入辨析關(guān)聯(lián)概念間的關(guān)系，進(jìn)而構(gòu)建科學(xué)的知識(shí)體系，建立科學(xué)觀(guān)點(diǎn)。這樣才能為學(xué)生在真實(shí)情境中運(yùn)用概念解決問(wèn)題奠定基礎(chǔ)。

“生物進(jìn)化的原因”屬于初中生物學(xué)課程內(nèi)容一級(jí)主題“生物的多樣性”下的二級(jí)主題。課標(biāo)要求學(xué)生形成以下概念：生物的遺傳變異和環(huán)境因素的共同作用，導(dǎo)致了生物的進(jìn)化。下面以人教版初中生物“生物進(jìn)化的原因”一課為例，探索運(yùn)用小組合作探究模式，開(kāi)展多樣的科學(xué)探究活動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)構(gòu)建概念、理解概念、應(yīng)用概念，切實(shí)提升學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

1 案例呈現(xiàn)

1.1 列舉事實(shí)，導(dǎo)入新課

教師展示圖文，列舉多種20世紀(jì)滅絕的物種和被發(fā)現(xiàn)的新物種，引導(dǎo)學(xué)生思考：生物為什么會(huì)滅絕？新物種又是如何形成的呢？生物進(jìn)化的原因是什么？學(xué)生思考，各抒己見(jiàn)。教師聆聽(tīng)，肯定學(xué)生的回答，對(duì)于學(xué)生疑惑或回答錯(cuò)誤的地方，先不予評(píng)價(jià)，留作后續(xù)討論。

1.2 情境呈現(xiàn)，分析實(shí)例

教師講述“樺尺蛾變遷”的故事，展示資料“不同年代樺尺蛾種群的照片和歷年樺尺蛾數(shù)量變化情況表”，并布置小組討論任務(wù)：①100年前，為什么樺尺蛾體色是淺色占多數(shù)？②100年后，為什么樺尺蛾體色是深色占多數(shù)？③樺尺蛾體色變化的原因是什么？

學(xué)生以小組（4人為1個(gè)小組）為單位，合作學(xué)習(xí)，仔細(xì)觀(guān)察圖片，積極討論。學(xué)生通過(guò)小組合作討論形成初步概念：環(huán)境改變導(dǎo)致了樺尺蛾體色的變化。

教師引導(dǎo)學(xué)生：生物體色和周?chē)h(huán)境的色彩非常相似，便于隱藏自身和捕食的現(xiàn)象稱(chēng)為保護(hù)色。你還知道其他生物保護(hù)色的實(shí)例嗎？學(xué)生開(kāi)展頭腦風(fēng)暴，列舉多種保護(hù)色的實(shí)例。教師通過(guò)揭示事實(shí)，加深學(xué)生對(duì)概念的認(rèn)識(shí)：環(huán)境因素對(duì)生物的進(jìn)化起了重要作用，這是一種普遍現(xiàn)象。

教師闡述：樺尺蛾保護(hù)色的形成過(guò)程我們已經(jīng)無(wú)法親歷，但可以通過(guò)模擬實(shí)驗(yàn)進(jìn)行模擬探究。

1.3 模擬探究，解讀數(shù)據(jù)

教師指導(dǎo)學(xué)生閱讀教材中的“探究實(shí)驗(yàn)”，播放“模擬保護(hù)色的形成過(guò)程”的實(shí)驗(yàn)視頻，引導(dǎo)學(xué)生思考：①第一代中哪種顏色的幸存者最多？哪種最少？是什么原因造成的？②第一至第五代中，每種顏色的幸存者數(shù)量如何變化？原因是什么？③你能說(shuō)說(shuō)保護(hù)色是怎么形成的嗎？學(xué)生認(rèn)真閱讀教材，了解實(shí)驗(yàn)原理、步驟，思考保護(hù)色的形成過(guò)程。然后，以小組為單位，積極討論，通過(guò)分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，推測(cè)保護(hù)色的形成過(guò)程。學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究，分析數(shù)據(jù)，升華對(duì)概念的理解：環(huán)境壓力（食物、天敵等）對(duì)不同生物類(lèi)型進(jìn)行了選擇，從而使種群形成了適應(yīng)環(huán)境的特征。

教師追問(wèn)：你還知道其他的生物適應(yīng)環(huán)境的方式嗎？學(xué)生列舉駱駝刺龐大的根系、動(dòng)物的擬態(tài)、警戒色等實(shí)例。

1.4 合作學(xué)習(xí)，探討實(shí)質(zhì)

教師展示“不同體色的樺尺蛾”圖片，繼續(xù)追問(wèn)：①無(wú)論在哪一年代，樺尺蛾都有兩種體色存在，這又是什么原因引起的呢？②這和環(huán)境對(duì)樺尺蛾的選擇有什么關(guān)系呢？③如果要使該地區(qū)的淺色樺尺蛾的數(shù)量變?yōu)槎鄶?shù)，你認(rèn)為可以怎么做？學(xué)生進(jìn)行小組討論，得出結(jié)論：變異導(dǎo)致了樺尺蛾體色不同；變異為環(huán)境的選擇提供了原材料；可通過(guò)改善環(huán)境，讓環(huán)境更有利于淺色樺尺蛾的生存。學(xué)生通過(guò)小組合作進(jìn)行深度思考，由表及里地探討生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)，形成科學(xué)概念：生物的遺傳變異和環(huán)境因素的共同作用，導(dǎo)致了生物的進(jìn)化。

1.5 閱讀討論，理解運(yùn)用

教師指導(dǎo)學(xué)生閱讀教材中關(guān)于自然選擇學(xué)說(shuō)的內(nèi)容，布置合作學(xué)習(xí)任務(wù)：①什么是自然選擇學(xué)說(shuō)？②過(guò)度繁殖的定義是什么？過(guò)度繁殖會(huì)給該生物造成什么影響？③什么樣的個(gè)體在生存斗爭(zhēng)中獲勝？為什么不同個(gè)體競(jìng)爭(zhēng)力不同？④遺傳變異為生物的進(jìn)化提供了什么？⑤生物是主動(dòng)變異，還是被動(dòng)選擇？⑥用自然選擇學(xué)說(shuō)解釋現(xiàn)代長(zhǎng)頸鹿的長(zhǎng)頸是如何形成的。學(xué)生認(rèn)真閱讀，小組互助學(xué)習(xí)，深入理解達(dá)爾文自然選擇學(xué)說(shuō)的要素：過(guò)度繁殖，遺傳變異，生存斗爭(zhēng)，適者生存。并嘗試運(yùn)用自然選擇學(xué)說(shuō)解釋長(zhǎng)頸鹿的長(zhǎng)頸是如何形成的。學(xué)生通過(guò)小組合作進(jìn)行深度學(xué)習(xí)，去偽存真，形成科學(xué)的進(jìn)化觀(guān)：變異是普遍的。生物的進(jìn)化是被動(dòng)地被環(huán)境選擇。變異在前，選擇在后。最后，教師引導(dǎo)學(xué)生嘗試運(yùn)用科學(xué)概念解釋生物學(xué)現(xiàn)象，從而評(píng)價(jià)學(xué)生對(duì)概念的理解。

1.6 概念圖示，小結(jié)歸納

師生一起，利用概念圖的形式總結(jié)自然選擇學(xué)說(shuō)，揭示概念間的關(guān)系，構(gòu)建良好知識(shí)網(wǎng)絡(luò)（圖1）。

圖1 自然選擇學(xué)說(shuō)的概念圖

1.7 學(xué)以致用，拓展提升

教師要求學(xué)生嘗試運(yùn)用自然選擇學(xué)說(shuō)解釋以下現(xiàn)象：①在某個(gè)經(jīng)常刮大風(fēng)的海島上，有翅的昆蟲(chóng)很少，而無(wú)翅或殘翅的昆蟲(chóng)很多。②青霉素能殺死多種致病菌，但如果過(guò)多使用，細(xì)菌將會(huì)產(chǎn)生抗藥性。學(xué)生依據(jù)達(dá)爾文自然選擇學(xué)說(shuō)，對(duì)上述兩個(gè)現(xiàn)象進(jìn)行科學(xué)解釋?zhuān)ㄟ^(guò)運(yùn)用科學(xué)概念解決實(shí)際問(wèn)題，發(fā)展分析和解決問(wèn)題的能力。

教師組織學(xué)生討論：①比較同種的家養(yǎng)動(dòng)物與野生動(dòng)物（如馬和野馬）發(fā)現(xiàn)，它們的體型、習(xí)性等方面有較大的差異。這是什么原因呢？②獵豹和斑馬是捕食的關(guān)系，獵豹的速度越快，就越容易捕獲到斑馬。斑馬的速度越快，越能逃脫獵豹的追捕。就奔跑速度而言，獵豹和斑馬是怎么進(jìn)化的？學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識(shí)，小組討論、解釋上述現(xiàn)象，理解人工選擇加快了物種的進(jìn)化，理解生物是共同進(jìn)化的。此環(huán)節(jié)拓寬了學(xué)生思維空間，提升了學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

2 教學(xué)反思

2.1 教學(xué)設(shè)計(jì)思路

教材在本節(jié)安排了樺尺蛾進(jìn)化的實(shí)例、模擬探究活動(dòng)以及達(dá)爾文自然選擇學(xué)說(shuō)三個(gè)重要內(nèi)容，旨在引導(dǎo)學(xué)生形成以下重要的概念：由于生物的遺傳和變異與其他環(huán)境因素的共同影響，導(dǎo)致了生物進(jìn)化。

在教學(xué)實(shí)踐中，筆者發(fā)現(xiàn)本節(jié)教學(xué)面臨兩個(gè)難題：①學(xué)生無(wú)法親身經(jīng)歷漫長(zhǎng)的生物演化發(fā)展過(guò)程；②學(xué)生錯(cuò)誤地認(rèn)為，生物是主動(dòng)變異以適應(yīng)變化的環(huán)境的。若要突破這兩個(gè)難題，教師不能依賴(lài)傳統(tǒng)的講授，否則，即使學(xué)生記住了達(dá)爾文自然選擇學(xué)說(shuō)四個(gè)要點(diǎn)，也沒(méi)有真正理解進(jìn)化是如何發(fā)生的，就不可能建立科學(xué)概念，形成良好知識(shí)結(jié)構(gòu)。

因此，筆者嘗試探索小組合作探究的模式，引導(dǎo)學(xué)生積極主動(dòng)參與課堂，主動(dòng)構(gòu)建科學(xué)概念、理解概念、破除錯(cuò)誤認(rèn)知，形成科學(xué)的進(jìn)化觀(guān)。為達(dá)成此目標(biāo)，本次教學(xué)設(shè)計(jì)形式多樣的探究活動(dòng)，在多個(gè)情境中，層層遞進(jìn)，引導(dǎo)學(xué)生逐步探討生物進(jìn)化的原因：

①教師針對(duì)樺尺蛾進(jìn)化的實(shí)例，設(shè)置了三個(gè)問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生在真實(shí)的情境中討論、分析實(shí)例，形成初級(jí)概念：環(huán)境改變導(dǎo)致了樺尺蛾體色的變化。

②模擬探究讓學(xué)生“親歷”保護(hù)色的形成過(guò)程，在接近真實(shí)的情境中升華對(duì)概念的理解：環(huán)境對(duì)生物進(jìn)行了選擇，從而形成了適應(yīng)環(huán)境的特征。

③小組合作探究貫穿整個(gè)教學(xué)之中：先討論得出樺尺蛾進(jìn)化的實(shí)質(zhì)是生物的遺傳變異的結(jié)論，從而形成科學(xué)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(jìn)化”；再合作學(xué)習(xí)達(dá)爾文自然選擇學(xué)說(shuō)，理解自然選擇學(xué)說(shuō)的四個(gè)要素及其關(guān)系，形成科學(xué)的進(jìn)化觀(guān)，并形成正確的認(rèn)知“生物進(jìn)化是被動(dòng)選擇的結(jié)果；變異在前，選擇在后”。

④學(xué)生通過(guò)概念圖的形式，構(gòu)建良好、科學(xué)的知識(shí)體系。

⑤在教學(xué)中，教師多次引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用科學(xué)的概念，解釋生物學(xué)現(xiàn)象，發(fā)展學(xué)生分析和解決問(wèn)題的能力，使學(xué)生理解生物進(jìn)化的原因，形成生物是共同進(jìn)化的觀(guān)點(diǎn)，認(rèn)識(shí)到生物與環(huán)境是統(tǒng)一的整體，切實(shí)提升學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科素養(yǎng)。

2.2 設(shè)計(jì)亮點(diǎn)

本次教學(xué)實(shí)踐中，教師引入小組合作的學(xué)習(xí)方式，設(shè)置多樣化的教學(xué)活動(dòng)，達(dá)到了預(yù)期的教學(xué)效果。

①合作探究全員參與，主動(dòng)構(gòu)建科學(xué)概念。多樣化的探究活動(dòng)可以引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)參與科學(xué)概念的構(gòu)建和知識(shí)結(jié)構(gòu)的形成過(guò)程。教師設(shè)計(jì)的問(wèn)題具有層次化，照顧了每一位學(xué)生的學(xué)習(xí)，小組合作落在實(shí)處。

②活動(dòng)設(shè)計(jì)富有層次，遵循科學(xué)認(rèn)知規(guī)律。多樣化的探究活動(dòng)，層層遞進(jìn)，引導(dǎo)學(xué)生從客觀(guān)現(xiàn)象到內(nèi)在本質(zhì)，從感性認(rèn)知到理性思維，從具體事實(shí)到抽象概念對(duì)生物的進(jìn)化原因進(jìn)行探究，遵循了科學(xué)的認(rèn)知規(guī)律，有利于學(xué)生構(gòu)建科學(xué)的生物學(xué)概念，理解概念的內(nèi)涵。

③注重思維發(fā)展能力，提升學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)。學(xué)生小組內(nèi)的合作和探究活動(dòng)的開(kāi)展均不流于形式，而是通過(guò)情境的帶動(dòng)、問(wèn)題的引領(lǐng)、活動(dòng)的推進(jìn)，促進(jìn)每一位學(xué)生進(jìn)行深入的思考和討論，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維習(xí)慣，發(fā)展學(xué)生的交流與合作能力、科學(xué)探究能力、解決問(wèn)題的能力，切實(shí)提升學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

2.3 不足之處

由于初中生物學(xué)學(xué)時(shí)的緊張性，本節(jié)課“模擬實(shí)驗(yàn)”環(huán)節(jié)，用播放視頻的形式代替了全員實(shí)驗(yàn)。使用的實(shí)驗(yàn)視頻是生物興趣小組提前錄制好的，只保證少部分學(xué)生能親身體驗(yàn)保護(hù)色的形成過(guò)程。在以后的教學(xué)中，教師要找到有效辦法解決此問(wèn)題。