淺談概念教學(xué)在高中生物學(xué)深度學(xué)習(xí)中的實(shí)施路徑
——以“細(xì)胞的增殖”為例

薛佳爾 張志祥

（1.浙江省象山中學(xué) 浙江寧波 315700）

（2.寧波市惠貞書(shū)院 浙江寧波 315016）

《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年2020年修訂）》明確提出了“生物學(xué)教學(xué)要確保學(xué)生有相對(duì)充裕的時(shí)間主動(dòng)學(xué)習(xí)，讓學(xué)生能夠深刻理解和應(yīng)用重要的生物學(xué)概念”“通過(guò)大概念的學(xué)習(xí)，幫助學(xué)生形成生命觀念”等教學(xué)主張，表明概念教學(xué)在生物學(xué)教學(xué)中有著十分重要的地位。

目前，很多教師在教學(xué)過(guò)程中只注重對(duì)概念文字的解釋，沒(méi)有深入分析概念的內(nèi)涵與外延。學(xué)生對(duì)概念的學(xué)習(xí)只停留在被動(dòng)接受與記憶的過(guò)程，無(wú)法進(jìn)行自主探究反思。深度學(xué)習(xí)要求學(xué)生接觸核心概念，領(lǐng)會(huì)學(xué)科邏輯，主動(dòng)建構(gòu)新舊概念聯(lián)系，以此闡釋生物學(xué)現(xiàn)象及規(guī)律，構(gòu)建個(gè)人特色的知識(shí)體系，這與概念教學(xué)的目的是一致的。因此，日常教學(xué)內(nèi)容若能聚焦重要概念，激發(fā)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)，讓學(xué)生深刻理解和應(yīng)用生物學(xué)概念，才能有效發(fā)展其學(xué)科核心素養(yǎng)。

1 基于深度學(xué)習(xí)的概念教學(xué)設(shè)計(jì)

為幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)概念的深度理解，筆者嘗試“四構(gòu)概念”的學(xué)習(xí)法，設(shè)計(jì)“情境-任務(wù)-活動(dòng)-評(píng)價(jià)”的課時(shí)學(xué)習(xí)主線，通過(guò)創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境，提出富有挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)主題，初構(gòu)概念；設(shè)置一系列難度梯度的任務(wù)群，啟發(fā)學(xué)生思維，解構(gòu)概念；引導(dǎo)小組借助模型的形式開(kāi)展論證、探討活動(dòng)，鼓勵(lì)學(xué)生思維沖突和互補(bǔ)提升，重構(gòu)概念；引導(dǎo)學(xué)生在新的情境中遷移應(yīng)用所學(xué)知識(shí)，評(píng)估概念生成，創(chuàng)構(gòu)概念。綜上所述，基于學(xué)生深度學(xué)習(xí)，促進(jìn)生物學(xué)重要概念內(nèi)化的概念教學(xué)路徑設(shè)計(jì)如圖1所示。

圖1 基于深度學(xué)習(xí)的概念教學(xué)路徑

2 基于深度學(xué)習(xí)的概念教學(xué)實(shí)踐

本節(jié)課是新人教版必修1第六章第一節(jié)的內(nèi)容，隸屬于“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”這一大概念。本節(jié)內(nèi)容概念繁多、內(nèi)容抽象。教師若按照教材順序進(jìn)行講授，學(xué)生的學(xué)習(xí)往往浮于表面，不利于對(duì)概念的掌握，也很難實(shí)現(xiàn)概念的重構(gòu)與遷移。因此在實(shí)施概念教學(xué)的過(guò)程中，教師應(yīng)注重與生活的聯(lián)系，基于學(xué)生已有基礎(chǔ)，留出足夠的時(shí)間讓學(xué)生自主探究、深度學(xué)習(xí)。下文以“細(xì)胞的增殖”為例，具體闡述實(shí)踐過(guò)程。

2.1 創(chuàng)設(shè)情境，建構(gòu)概念

在實(shí)際教學(xué)中，教師應(yīng)結(jié)合真實(shí)現(xiàn)象、社會(huì)熱點(diǎn)或科學(xué)發(fā)展史，創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境，設(shè)計(jì)真實(shí)且富有思考價(jià)值的學(xué)習(xí)問(wèn)題，啟發(fā)學(xué)生思維。例如，采用學(xué)生制備的洋蔥根尖分生區(qū)細(xì)胞顯微攝影圖像，要求學(xué)生尋找圖中不同細(xì)胞的區(qū)別，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注洋蔥細(xì)胞中不同染色體形態(tài)的變化，提出細(xì)胞分裂的2個(gè)時(shí)間段。該導(dǎo)入情境來(lái)源于學(xué)生的真實(shí)實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)，能夠激發(fā)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的關(guān)注，觸動(dòng)學(xué)生的求知欲，引領(lǐng)學(xué)生初步感知學(xué)科概念，有效地打開(kāi)深度學(xué)習(xí)的大門。

2.2 設(shè)置任務(wù)，解構(gòu)概念

概念的學(xué)習(xí)不是一蹴而就的，而是要從不同角度、不同層次進(jìn)行，才能充分理解概念的實(shí)質(zhì)。教學(xué)過(guò)程中，教師要對(duì)概念進(jìn)行分解，明晰概念的內(nèi)涵及外延，聯(lián)系相關(guān)概念進(jìn)行比較，分層次、多角度地設(shè)置相關(guān)任務(wù)，促進(jìn)概念自然生成。例如，“分裂間期染色質(zhì)復(fù)制，分裂期染色體平均分配”為第一課時(shí)內(nèi)容的核心概念，教師可圍繞其設(shè)置一系列由淺入深的任務(wù)群（表1），進(jìn)行概念突破。

表1 “細(xì)胞的增殖”第一課時(shí)任務(wù)群設(shè)計(jì)

教師分解核心概念，設(shè)置切合學(xué)生認(rèn)知規(guī)律的任務(wù)群，緊扣學(xué)科知識(shí)邏輯關(guān)系，從動(dòng)態(tài)過(guò)程到局部圖像，層層遞進(jìn)，逐步引導(dǎo)學(xué)生歸納有絲分裂中染色體的關(guān)鍵行為，為學(xué)生學(xué)習(xí)有絲分裂各時(shí)期的變化打下基礎(chǔ)。在本環(huán)節(jié)中，第三個(gè)任務(wù)對(duì)學(xué)生可能有些難度，教師可提出問(wèn)題串：染色體可通過(guò)什么行為形成染色單體？DNA復(fù)制應(yīng)該在什么狀態(tài)下進(jìn)行較為合適？……這樣，教師搭建腳手架，幫助學(xué)生回憶染色體和染色質(zhì)的關(guān)系，引導(dǎo)學(xué)生推理得出染色質(zhì)先復(fù)制再凝聚成染色體的過(guò)程，從而使學(xué)生認(rèn)識(shí)“分裂間期染色質(zhì)復(fù)制，分裂期染色體平均分配”的概念。

2.3 論證活動(dòng)，重構(gòu)概念

教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)科學(xué)論證或探究等活動(dòng)，內(nèi)化新學(xué)的概念，納入到原有概念體系中，從概念走向概念化。學(xué)生形成“分裂間期染色質(zhì)復(fù)制，分裂期染色體平均分配”的概念時(shí)，應(yīng)利用合適的材料模擬染色體復(fù)制、精確均分的過(guò)程，將染色體和染色質(zhì)的變化過(guò)程與有絲分裂過(guò)程緊密結(jié)合；運(yùn)用自己的語(yǔ)言概括有絲分裂各時(shí)期的主要特點(diǎn)和變化過(guò)程，實(shí)現(xiàn)概念的外顯表達(dá)，并最終形成結(jié)構(gòu)化的概念體系。

在論證有絲分裂過(guò)程中，教師將班級(jí)學(xué)生分為若干小組，利用3D打印技術(shù)制作細(xì)長(zhǎng)絲狀的染色質(zhì)和螺旋狀的染色體，模擬有絲分裂過(guò)程（圖2）。3D打印的模型與一般的模型相比，脫離材料本身的限制，使學(xué)生有更多的想象空間，學(xué)生結(jié)合生物學(xué)事實(shí)發(fā)揮自己的創(chuàng)意，制作符合自身觀念的染色體和染色質(zhì)結(jié)構(gòu)。其模型能真實(shí)地反饋學(xué)生對(duì)于染色質(zhì)、染色體形態(tài)轉(zhuǎn)換的理解，重構(gòu)科學(xué)的概念體系。完成制作后，由小組代表上臺(tái)展示，闡釋每個(gè)時(shí)期的染色體行為，其他小組進(jìn)行點(diǎn)評(píng)。例如，有小組提出展示模型中前期和中期的染色體沒(méi)有明顯區(qū)別，同時(shí)呈現(xiàn)本組制作的前期和中期模型，請(qǐng)其他小組進(jìn)行觀察比較。學(xué)生通過(guò)圖像對(duì)比，能順利歸納出中期的染色體更加清晰的結(jié)論，從而修改完善中期的染色體模型，同時(shí)形成科學(xué)的概念。

圖2 一條染色體的有絲分裂過(guò)程

學(xué)生最容易忽視的地方是后期染色體臂方向的模型擺放。為了能較好地突破這個(gè)難點(diǎn)，教師呈現(xiàn)兩種后期模型圖（圖3），促進(jìn)學(xué)生比較模型的合理性，使學(xué)生形成思維沖突，暴露概念問(wèn)題。通過(guò)全班學(xué)生的思維碰撞，教師運(yùn)用物理的慣性知識(shí)來(lái)闡釋染色體臂的方向，深化學(xué)生對(duì)相關(guān)概念的理解。在利用模型進(jìn)行論證活動(dòng)中，每一位學(xué)生參與其中，深度體驗(yàn)了有絲分裂的動(dòng)態(tài)變化過(guò)程，滿足好奇心和求知欲的同時(shí)提高了科學(xué)探究能力。

圖3 有絲分裂后期染色體擺放圖示

2.4 遷移評(píng)價(jià)，創(chuàng)構(gòu)概念

生物學(xué)概念與生活息息相關(guān)，具有廣泛應(yīng)用意義。因此，應(yīng)用概念解決新的情境或?qū)嶋H生產(chǎn)生活問(wèn)題，能讓學(xué)生更進(jìn)一步明確概念的實(shí)質(zhì)，豐富概念的內(nèi)涵，拓展概念的外延。在教學(xué)實(shí)踐中，教師可參照教材課后習(xí)題和選考真題，基于生物學(xué)概念創(chuàng)設(shè)新的情境，營(yíng)造深度學(xué)習(xí)環(huán)境，促進(jìn)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的概念進(jìn)行分析與交流。

在學(xué)生理解細(xì)胞周期概念后，教師呈現(xiàn)新的情境：細(xì)胞周期是靠細(xì)胞內(nèi)部精確的調(diào)控實(shí)現(xiàn)的。如果這種調(diào)控出現(xiàn)異常，就可能導(dǎo)致細(xì)胞癌變。因此，研究細(xì)胞周期的調(diào)控機(jī)制對(duì)于防治癌癥有重要意義。同時(shí)，布置表現(xiàn)性評(píng)價(jià)任務(wù)：請(qǐng)搜集相關(guān)資料，談一談治療癌癥的措施。在評(píng)價(jià)過(guò)程中，教師要確立好評(píng)價(jià)目標(biāo)“能從細(xì)胞周期的角度，描述治療癌癥的方法”，以此評(píng)估學(xué)生的匯報(bào)內(nèi)容與細(xì)胞周期概念的關(guān)聯(lián)度，檢驗(yàn)學(xué)生的概念遷移情況。例如，學(xué)生能根據(jù)網(wǎng)絡(luò)資料，介紹治療癌癥的三種方法，即化療、放療、手術(shù)切除，但沒(méi)有提及這些方法與細(xì)胞周期調(diào)控之間的聯(lián)系。此時(shí)，教師可追問(wèn)：這三種治療方法的機(jī)理是什么？學(xué)生發(fā)現(xiàn)，化療是利用藥物（如替加氟）調(diào)控細(xì)胞周期的DNA復(fù)制過(guò)程，達(dá)到抑制癌細(xì)胞增殖的目的，起到治療效果。通過(guò)匯報(bào)交流，學(xué)生發(fā)現(xiàn)了概念理解的不足之處，在分析回答的過(guò)程中實(shí)現(xiàn)概念的遷移和深化。

在應(yīng)用遷移環(huán)節(jié)，教師需要采用恰當(dāng)?shù)脑u(píng)價(jià)手段對(duì)學(xué)生概念的形成情況進(jìn)行評(píng)估，并及時(shí)調(diào)整教學(xué)策略。教師可從學(xué)生對(duì)科學(xué)方法的運(yùn)用情況、對(duì)概念的辨析理解角度，采用習(xí)題檢測(cè)、課后交流的常規(guī)模式，也可采用課外實(shí)踐、實(shí)驗(yàn)探究、匯報(bào)演講等表現(xiàn)性任務(wù)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

3 基于深度學(xué)習(xí)的概念教學(xué)反思

要讓學(xué)生真正理解生物學(xué)重要概念，教師就要讓學(xué)生走進(jìn)概念的形成、加強(qiáng)和深化的過(guò)程，多角度、多維度深度學(xué)習(xí)重要概念。這一過(guò)程需要教師深入研究教材、精簡(jiǎn)容量，明確學(xué)習(xí)要求、突出重點(diǎn)。例如，在有絲分裂這節(jié)內(nèi)容中，教師利用學(xué)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境，引導(dǎo)學(xué)生從情境中找尋探究?jī)?nèi)容，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；使用熒光顯微圖像設(shè)置任務(wù)，鼓勵(lì)學(xué)生大膽猜想發(fā)生過(guò)程，培養(yǎng)學(xué)生思維的嚴(yán)謹(jǐn)性和獨(dú)特性；采用模型建構(gòu)活動(dòng)，發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，勇于創(chuàng)新，提高實(shí)踐力；運(yùn)用表現(xiàn)性評(píng)價(jià)，將學(xué)生的思維水平顯性化呈現(xiàn)，既能直觀判斷學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的達(dá)成水平，又能準(zhǔn)確反饋學(xué)生遷移運(yùn)用概念的情況。整節(jié)課強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為主體，運(yùn)用多種科學(xué)方法鍛煉學(xué)生科學(xué)思維，引導(dǎo)學(xué)生在動(dòng)腦動(dòng)手的過(guò)程中習(xí)得生物學(xué)概念，使生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)更好地落實(shí)。只有這樣，教師才能在有限的課堂時(shí)間中，發(fā)展學(xué)生思維的深刻性、批判性、整合性，實(shí)現(xiàn)知識(shí)積累的深度、廣度、厚度。

當(dāng)然，為促進(jìn)概念的深化，教師在課堂活動(dòng)中也要時(shí)刻關(guān)注學(xué)生的思維狀態(tài)和行為表現(xiàn)，注重課堂的生成性問(wèn)題，及時(shí)處理學(xué)生的“迷思”概念，實(shí)現(xiàn)從淺層學(xué)習(xí)到深層學(xué)習(xí)的跨越，真正落實(shí)教、學(xué)、評(píng)的一致性。