指向思維能力提升的生物學(xué)概念教學(xué)實(shí)踐

摘要：在生物學(xué)的概念教學(xué)中，不僅要確保學(xué)生能夠通過(guò)實(shí)踐和體驗(yàn)來(lái)深入理解概念的形成過(guò)程，更要將學(xué)生思維能力的培養(yǎng)置于核心地位，貫穿于概念學(xué)習(xí)的始終。本文通過(guò)合理安排教學(xué)流程，精心設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容，在概念學(xué)習(xí)的各階段，引導(dǎo)學(xué)生啟動(dòng)、激活、突破、深化并拓展思維。這樣的教學(xué)方式不僅能提升教學(xué)效果，還能有效培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力，使其更好地理解和掌握生物學(xué)知識(shí)。

關(guān)鍵詞：概念教學(xué)；思維能力；內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)

文章編號(hào)：1003-7586（2024）05-0003-03 中圖分類號(hào)：G633.91 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

概念學(xué)習(xí)是學(xué)生對(duì)知識(shí)從直觀感知到抽象概括，再到內(nèi)化與遷移的遞進(jìn)過(guò)程，也是學(xué)生思維由感性向理性轉(zhuǎn)變的重要階段。在《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017版2020年修訂）》（以下簡(jiǎn)稱《課程標(biāo)準(zhǔn)》）指導(dǎo)下，生物學(xué)教學(xué)注重概念教學(xué)，旨在促進(jìn)學(xué)生的形象思維和抽象思維均衡發(fā)展。本文以人教版普通高中教科書《生物學(xué)·選擇性必修1·穩(wěn)態(tài)與調(diào)節(jié)>（以下簡(jiǎn)稱“教材”）第1章第2節(jié)“內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài)”為例，探索如何落實(shí)概念教學(xué)，通過(guò)實(shí)踐活動(dòng)來(lái)促進(jìn)學(xué)生思維的深入發(fā)展。

1創(chuàng)設(shè)情境，引入概念——啟動(dòng)思維

概念引入是概念教學(xué)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，而情境創(chuàng)設(shè)是概念引入的有效手段。在教學(xué)過(guò)程中，教師應(yīng)精心創(chuàng)設(shè)情境，提出問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思考、展開討論，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使其能夠運(yùn)用已有知識(shí)去探尋解決問(wèn)題的方法，從而初步感知新的概念。

教師呈現(xiàn)網(wǎng)上的“酸堿體質(zhì)”理論：人的體質(zhì)有酸性和堿性之分，酸性體質(zhì)是“萬(wàn)病之源”，應(yīng)該通過(guò)攝人堿性食物來(lái)調(diào)整身體。這個(gè)理論能夠迅速吸引學(xué)生的注意力，并引發(fā)他們思考。

在本章的第1節(jié)，學(xué)生已經(jīng)了解正常人血漿pH值為近中性的7.35-7.45，這和“酸堿體質(zhì)”理論形成了鮮明對(duì)比。但是，人和動(dòng)物攝入的食物經(jīng)過(guò)消化代謝產(chǎn)生的酸性或堿性物質(zhì)進(jìn)入內(nèi)環(huán)境后，是否會(huì)導(dǎo)致pH值發(fā)生顯著變化，使體質(zhì)變?yōu)樗嵝曰驂A性？

設(shè)置這樣的情境為學(xué)生創(chuàng)造了認(rèn)知沖突，使他們的原有知識(shí)與新問(wèn)題之間產(chǎn)生矛盾，促使他們更加積極地思考和探索，有助于培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維和正確的生命觀念。因此，教師在概念教學(xué)中應(yīng)重視真實(shí)情境的創(chuàng)設(shè)和問(wèn)題引導(dǎo)的作用，這就需要教師深入理解學(xué)生的思想、理解學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程和學(xué)科知識(shí)。

2強(qiáng)化實(shí)踐，揭示概念——激活思維

生物學(xué)作為一門實(shí)驗(yàn)性科學(xué)，其中蘊(yùn)含的豐富生物學(xué)事實(shí)和現(xiàn)象為學(xué)生構(gòu)建生物學(xué)概念提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。因此，教學(xué)中教師應(yīng)該有目的地引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、動(dòng)手操作、實(shí)踐調(diào)查、觀察比較、分析思考，透過(guò)生物學(xué)現(xiàn)象或事實(shí)發(fā)現(xiàn)概念的本質(zhì)屬性，親歷核心概念生成過(guò)程，激活學(xué)生的科學(xué)思維。

“內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài)”這個(gè)概念的本質(zhì)屬性是內(nèi)環(huán)境中的各種化學(xué)成分和理化性質(zhì)不會(huì)被動(dòng)地隨環(huán)境的變化而同樣程度地改變，而是保持相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)，這是機(jī)體進(jìn)行正常生命活動(dòng)的必要條件。為了幫助學(xué)生深入理解這一概念的本質(zhì)屬性，教學(xué)中設(shè)計(jì)了三個(gè)任務(wù)。

2.1任務(wù)一：感知內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的實(shí)質(zhì)

通過(guò)四個(gè)活動(dòng)讓學(xué)生感知內(nèi)環(huán)境中三個(gè)重要的理化性質(zhì)都是不斷變化的，且每一種化學(xué)成分都處于一定的范圍內(nèi)。

2.1.1活動(dòng)一：探究模擬生物體維持pH值的穩(wěn)定

本節(jié)創(chuàng)設(shè)的情境是“酸堿體質(zhì)”理論，教師引導(dǎo)學(xué)生思考，是否真的可以通過(guò)多攝人堿性食物來(lái)調(diào)整身體的pH值？當(dāng)機(jī)體代謝產(chǎn)生的酸性或堿性物質(zhì)進(jìn)入內(nèi)環(huán)境時(shí)，內(nèi)環(huán)境的pH值是否會(huì)發(fā)生顯著變化？教師鼓勵(lì)學(xué)生小組合作設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，模擬探究自來(lái)水、緩沖液、肝勻漿在加入酸性或堿性物質(zhì)后pH值的變化。通過(guò)記錄、分析、比較數(shù)據(jù)，學(xué)生將意識(shí)到生物體有一個(gè)緩沖系統(tǒng)，通過(guò)這一系統(tǒng)，機(jī)體能夠維持自身內(nèi)環(huán)境pH值的相對(duì)穩(wěn)定。

2.1.2活動(dòng)二：調(diào)查一天內(nèi)一家人體溫及當(dāng)天氣溫變化情況

學(xué)生利用周末時(shí)間，測(cè)量并記錄家庭不同成員一天內(nèi)體溫的變化及當(dāng)天氣溫的變化，在課堂展示各自的測(cè)量結(jié)果。教師引導(dǎo)學(xué)生思考，一個(gè)人在一天內(nèi)的體溫有沒有變化，變化幅度如何？一個(gè)家庭中年齡不同、性別不同的人，其體溫變化有何異同？人在一天內(nèi)的體溫變化與當(dāng)?shù)貧鉁氐淖兓泻尾町?？學(xué)生經(jīng)分析、比較數(shù)據(jù)，最后歸納總結(jié)得出結(jié)論：①正常情況下，一個(gè)人的體溫在一天內(nèi)有變化，但變化的幅度一般不超過(guò)1℃；②不同人的體溫會(huì)因?yàn)槟挲g、性別等的不同而存在微小差異；③健康人的體溫始終接近37℃，不會(huì)因外界的氣溫變化有較大波動(dòng)。

2.1.3活動(dòng)三：觀察哺乳動(dòng)物紅細(xì)胞在不同濃度氯化鈉溶液中的變化

這一活動(dòng)基于“細(xì)胞的物質(zhì)輸入和輸出”第1節(jié)的內(nèi)容，當(dāng)時(shí)教學(xué)側(cè)重于水進(jìn)出紅細(xì)胞的原理。本節(jié)課，教師將引導(dǎo)學(xué)生重新觀察并思考這一現(xiàn)象，特別是人體內(nèi)環(huán)境的滲透壓對(duì)紅細(xì)胞形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能的影響。通過(guò)這一活動(dòng)，學(xué)生將認(rèn)識(shí)到人體內(nèi)環(huán)境的滲透壓也維持在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)。

2.1.4活動(dòng)四：分析血液生化檢查化驗(yàn)單

血液生化檢查能夠檢測(cè)血液中各種化學(xué)成分的含量，這是學(xué)生比較熟悉的常規(guī)體檢項(xiàng)目。教師要求學(xué)生觀察對(duì)比化驗(yàn)單上每種檢測(cè)項(xiàng)目的參考值（即正常值），并思考這些參考值的共同特征。學(xué)生會(huì)很快發(fā)現(xiàn)參考值是一個(gè)數(shù)值范圍，而不是一個(gè)具體的數(shù)值。通過(guò)這一發(fā)現(xiàn)，學(xué)生將理解到人體內(nèi)環(huán)境中每一種成分的含量是在一定的范圍內(nèi)波動(dòng)。

2.2任務(wù)二：體驗(yàn)、感悟穩(wěn)態(tài)實(shí)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)

教師讓學(xué)生快速深蹲30次，并引導(dǎo)他們注意運(yùn)動(dòng)前后，心跳速率、呼吸頻率、大腿肌肉的酸痛感以及體溫等方面的變化。學(xué)生親身體驗(yàn)活動(dòng)，可以直觀感受到機(jī)體在應(yīng)對(duì)外部刺激時(shí)，內(nèi)部各系統(tǒng)是如何協(xié)調(diào)運(yùn)作，共同維持機(jī)體穩(wěn)態(tài)的。

通過(guò)任務(wù)一和任務(wù)二，學(xué)生對(duì)穩(wěn)態(tài)概念的本質(zhì)屬性有了深刻的理解。然而，要全面理解穩(wěn)態(tài)的內(nèi)涵，學(xué)生還需要了解機(jī)體是如何通過(guò)調(diào)節(jié)機(jī)制來(lái)維持穩(wěn)態(tài)的。于是教師進(jìn)一步設(shè)置了任務(wù)三。

2.3任務(wù)三：閱讀穩(wěn)態(tài)概念的發(fā)展史，理解穩(wěn)態(tài)的調(diào)節(jié)機(jī)制

學(xué)生閱讀教材中有關(guān)人類對(duì)穩(wěn)態(tài)概念提出和發(fā)展的科學(xué)史內(nèi)容，認(rèn)識(shí)到神經(jīng)系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)等互相聯(lián)系，形成完整的調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)，共同維持機(jī)體內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài)。關(guān)于三大調(diào)節(jié)是如何發(fā)揮作用的，后面會(huì)逐一深入學(xué)習(xí)，教師此處不宜過(guò)多拓展和延伸。

3歸納概括，形成概念——突破思維

經(jīng)過(guò)前面的實(shí)踐體驗(yàn)及深度的思維活動(dòng)后，教師要引導(dǎo)學(xué)生歸納、概括概念的本質(zhì)屬性并用自己的語(yǔ)言來(lái)表達(dá)出來(lái)，形成概念。首先，讓學(xué)生歸納任務(wù)一的四個(gè)活動(dòng)，活動(dòng)一、二、三說(shuō)明細(xì)胞外液的pH值、溫度和滲透壓都維持在一定范圍內(nèi)，活動(dòng)四說(shuō)明人體血液中部分化學(xué)成分的濃度也都有一個(gè)范圍。教師進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生歸納內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的要點(diǎn)。再結(jié)合任務(wù)二和任務(wù)三，引導(dǎo)學(xué)生完善內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)概念的表達(dá)，形成概念，并嘗試用概念圖表達(dá)出來(lái)，如圖1所示。

學(xué)生在實(shí)踐、探究、體驗(yàn)的基礎(chǔ)上，嘗試歸納、概括、表達(dá)、完善而形成概念，這個(gè)過(guò)程是學(xué)生突破原有思維框架，實(shí)現(xiàn)思維質(zhì)變的過(guò)程。

4實(shí)際應(yīng)用，遷移概念——深化思維

實(shí)踐證明，學(xué)生形成了概念，并不意味著已切實(shí)理解和掌握了概念，還需有一個(gè)反復(fù)的遷移運(yùn)用、鞏固內(nèi)化的過(guò)程。教學(xué)中可以讓學(xué)生應(yīng)用概念解決問(wèn)題，進(jìn)一步深化思維。

通過(guò)前面的三個(gè)任務(wù)，學(xué)生形成了穩(wěn)態(tài)的概念，但是內(nèi)環(huán)境需要維持穩(wěn)態(tài)的原因，及是穩(wěn)態(tài)是否會(huì)失調(diào)還不得而知。為了讓學(xué)生知其所以然，解決“為什么”的問(wèn)題，此教學(xué)中設(shè)計(jì)了任務(wù)四讓學(xué)生結(jié)合實(shí)例分析、領(lǐng)悟穩(wěn)態(tài)的意義。

4.1任務(wù)四：結(jié)合實(shí)例分析、領(lǐng)悟穩(wěn)態(tài)的意義

教師利用學(xué)生熟悉的生活實(shí)例，例如，“酸堿體質(zhì)”理論提出的通過(guò)攝入堿性食物調(diào)整身體pH值的觀點(diǎn)；發(fā)燒時(shí)老人建議的捂汗退燒；為節(jié)省去廁所時(shí)間減少飲水以及運(yùn)動(dòng)后大量飲用純凈水的做法，引導(dǎo)學(xué)生思考這些生活實(shí)例的科學(xué)性。這些現(xiàn)象都揭示了外界環(huán)境與機(jī)體內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)之間的關(guān)系。通過(guò)展示生活實(shí)例，教師引導(dǎo)學(xué)生挖掘其背后的科學(xué)知識(shí)，激發(fā)他們的好奇心，促使他們深入思考并尋求答案，從而培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維和科學(xué)探究能力。

結(jié)合穩(wěn)態(tài)的概念，教師引導(dǎo)學(xué)生對(duì)任務(wù)四中的實(shí)例進(jìn)行分析、評(píng)判、討論，總結(jié)出人體維持穩(wěn)態(tài)的調(diào)節(jié)能力是有一定限度的，當(dāng)外界環(huán)境的變化過(guò)于劇烈，或者人體自身的調(diào)節(jié)能力出現(xiàn)障礙時(shí)，內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài)就會(huì)遭到破壞，危及機(jī)體健康。教師進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生歸納內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)是機(jī)體進(jìn)行正常生命活動(dòng)的必要條件，并完善穩(wěn)態(tài)的核心概念圖，如圖2所示。

5拓廣屬性，延伸概念——拓展思維

隨著科學(xué)的發(fā)展，概念的內(nèi)涵和外延是不斷發(fā)展和變化的。因此，概念不能機(jī)械地、絕對(duì)化地教授給學(xué)生，否則會(huì)導(dǎo)致學(xué)生對(duì)事物的認(rèn)識(shí)存在片面性，這對(duì)培養(yǎng)學(xué)生思維的靈活性、批判性、辯證性和求異性等都是不利的。

同樣，“穩(wěn)態(tài)”絕不僅僅是內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài)，因?yàn)椴煌瑢哟蔚纳到y(tǒng)都存在穩(wěn)態(tài)的特性。例如，正常人體內(nèi)的胰高血糖素和胰島素等激素調(diào)節(jié)機(jī)體血糖的穩(wěn)態(tài)，這是分子水平上的；個(gè)體在生長(zhǎng)、發(fā)育過(guò)程中，存在細(xì)胞的分裂和分化的穩(wěn)態(tài)，這是細(xì)胞水平上的；心臟的活動(dòng)存在穩(wěn)態(tài)現(xiàn)象，這是器官水平上的；種群數(shù)量的變化存在穩(wěn)態(tài)，生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能存在穩(wěn)態(tài)，這是群體水平上的等等，可以說(shuō)生命系統(tǒng)本身就是穩(wěn)態(tài)和平衡系統(tǒng)。

教學(xué)中，教師需要讓學(xué)生閱讀教材正文后面呈現(xiàn)的穩(wěn)態(tài)概念的發(fā)展內(nèi)容，結(jié)合所學(xué)知識(shí)，認(rèn)識(shí)從分子、細(xì)胞、器官、個(gè)體、種群、群落到生態(tài)系統(tǒng)不同結(jié)構(gòu)層次的穩(wěn)態(tài)，構(gòu)建穩(wěn)態(tài)這一大概念，進(jìn)一步抽象和概括，從而形成穩(wěn)態(tài)與平衡觀，將其內(nèi)化成為看待問(wèn)題、解決問(wèn)題的思想、意識(shí)和方法。例如，學(xué)生認(rèn)識(shí)到人體的穩(wěn)態(tài)“讓所有細(xì)胞共享，靠所有細(xì)胞共建”，就會(huì)認(rèn)同共建共享的理念，甚至可以將其遷移至人類社會(huì)的發(fā)展，認(rèn)同和諧穩(wěn)定的重要意義，認(rèn)同人類命運(yùn)共同體的理念。又如，學(xué)生認(rèn)識(shí)到生命系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力是有限的，就會(huì)轉(zhuǎn)化為做相關(guān)決策時(shí)要把握分寸、量力而行、尊重客觀規(guī)律的意識(shí)。

總之，生物學(xué)的概念教學(xué)，不僅要讓學(xué)生實(shí)踐、體驗(yàn)概念形成過(guò)程，更重要的是在概念學(xué)習(xí)的不同階段，自始至終要將思維能力的培養(yǎng)放在首位。教師需要合理安排教學(xué)流程，精心設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容，在概念的引入、揭示、形成、遷移和延伸等教學(xué)環(huán)節(jié)，幫助學(xué)生啟動(dòng)、激活、突破、深化和拓展思維，提高概念教學(xué)的效率，發(fā)展學(xué)生生命觀念，提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。