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在高中生物必修的教材中提出有关生命系统的结构层次方面的知识,生命系统的中的细胞,个体,种群,群落以及生态系统组成生命系统的各个层次,而生命系统中各个层次都有紧密的相连,是教学的重难点知识,为加强学生对于生物学知识的理解,应采用正确的教学方法对学生进行引导。那么该如何引导学生对生命系统进行正确的认识?本文对高中生物教学进行相关研究和探讨,促使学生能够认识个体层次生命系统的整体性和稳态。
一教材内容特点分析
高中生物人教版必修一提到了关于分子与细胞的概念,将生命系统的结构层次内容呈现在第一章,为学生学习高中生物“分子与细胞”的相关知识打下基础,但由于学生关于微观生物的认识较为浅薄,且这章内容中含有大量概念,具有一定的复杂性,使得学生对内容理解存在一定的困难。生命系统的相关内容即是从细胞到生物圈的内容,细胞是生命系统中活动的主体,以细胞构成的生命系统的结构层次,是教学中的重点内容,也是核心概念,是学生学习的情感态度必然的要求。学生对生物系统的结构层次原在初中时有所了解,对器官,组织以及系统有大概的认识,但是由于初中生物不在中考范围内,初中生物不在学习重点范围,因此学生对于生物课程中生命系统的认识不全面且没有深刻的了解,而高中生物教师在进行教学时和学生在学习中存在一定的困难。根据学生的知识结构层次,在对生命系统的结构层次中让学生进行讨论,通过自主学习对生命系统中的个体层次进行简单的了解,高中生物教师在教学时应根据实例对教材内容进行讲解。生命的活动离不开细胞组织,生命系统中的个体层次则是由细胞组织组成的能够协调配合的器官或系统构成活体生命,例如单细胞生物草履虫,龟等。个体层次是生命系统的局部,生命系统是一个有机整体,具有复杂性,系统性,生命性和整体性[1]。而生命系统的稳态则是通过生命系统的内部与外界环境产生信息的流动过程,在动态变化中保持内部组织的平衡,也就是动态平衡性,在环境的不断变化中利用生命系统内部存在的自我调节机制来维持自身的稳态,从而达到生命系统与外界环境进行能量转换,物质交流以及信息传递,在个体层次中一般是动植物这类生命活动进行调节,生命系统的稳态是保持生命系统独立存在的重要条件也是必要条件。生命系统中的各个层次都具有稳态,都与外界的环境产生交流和信息传递过程,发挥生命系统整体性的功能,因此,总的来说生命系统既具有整体性也具有稳态,使生命系统在不断变化的环境中保持动态平衡。
二高中生物有关知识具体的教学措施
(一)将加法与流程图进行结合,提升学生对生命系统的了解
由于高中生生物知识结构较浅,生命系统的相关知识具有复杂性,且含有多种概念,为使学生能够更加直观形象的认识到生命系统个体层次的整体性和稳态,教师在教学方法中需要不断改进与创新。教材的内容主要是关于生命系统不同的结构层次与功能,也就是从细胞到生物圈的有关概念,通过加法教学,为学生创设具有启发性的问题,让学生进行自主学习和探究,在流程图的基础上能够灵活的对教材中的概念进行理解和深化[2]。生命系统中的内容概念较为抽象,而细胞层次又是微观生物,且各个层次的生命系统能够都是十分复杂的,因此在高中生物教学中要直观形象的将概念能够展现出来,加法的教学方法是将图文结合,彰显不同概念层层递进的关系,加深学生对概念的认知和理解。具体教学方法是在教学前适当的设置引言,通过多媒体创设生物圈情境让学生身临其境,感受自然环境下不同的生命系统结构层次,可以有宏观的,也有微观的,例如池塘,青蛙,蝌蚪,流水,以及水中的微生物等,根据准备的这些课件向学生提出问题,让学生进行观察,并思考它们之间的关系,在学生对教材内容的流程图有大概的了解之后通过加法教学,例如池塘是一个生物圈,青蛙,蝌蚪等是生命系统中的个体层次,而这些个体层次是细胞、组织、器官、系统构成一个生命整体,其中个体还等同于循环系统+消化系统+内分泌系统+神经系统...,而由池塘,青蛙,蝌蚪,流水,微生物等构成的生态系统则等于无机环境,包括空气,温度,水等加生物种群,生物种群又包括植物种群,动物种群,和微生物种群等利用加法原理对生物中的概念进行认识和了解。
(二)在实际生活中加深学生对个体层次生命系统的整体性与稳态的理解
生命系统中个体层次的整体性与稳态在人们的实际生活中会得以体现,人体组织各个系统在外界环境的不断变化中,通过人体的自我调节能力使身体保持健康状态,这是个体层次具有的一种稳态。人体中细胞,组织,器官,系统这几方面中任何一部分的失衡都会导致个体层次发生稳态失调,而人体产生疾病则是由于内部环境失衡导致个体层次的稳态失调,比如日常生活中人们感冒发烧等疾病都是人体稳态失调导致的后果,其中人体的稳态失调也与人体内部结构的组织系统有关,通过观察医院相关的检验报告分析人体内部环境之间的联系,例如人体内部细胞发生病变后对人体的免疫系统,消化系统以及神经系统等造成的影响,从而认识到个体层次具有的整体性特点[3]。高中生物教师在教学时,应根据学生的日常生活经验,引导学生将理论知识与生活实践相结合,从而减少抽象知识与学生的距离感,加深学生对知识点的印象和理解,从而准确把握。
(三)开展多元化的教学活动促进学生对知识的把握
高中生物中有关生命系统这节知识是客观抽象的,对学生的理解能力要求较高,为促进学生对知识点的把握,教师在教学中应积极开展多元化的教学活动,通过设计相关实验,构建数学模型,以及实地考察等方式,抽象的生物知识概念需要根据学生的自身知识结构和经验来对此理解,而开展多元化的教学活动,既培养了学生的动手能力,自我探究能力,又能加深学生对知识概念的理解和把握。生命系统的整体性和稳态,是关于生命系统的内在环境变化及其自身的性质和功能决定,并且生命系统是不断产生动态变化的,因此在生物教学中构建设计模型与实地考察等教学活动,使生命系统的动态变化与内部环境能够直观的展现出来,促进学生对生命系统的整体性和稳态的理解和把握。例如通过开展生物实验,在显微镜和相关生物仪器设备下观察青蛙的内部细胞,组织,器官,以及神经系统,在静态与动态时发生的变化,以及在捕捉蚊虫时神经系统发生什么样的反应。此外,在生命系统的教学中还应建立有效的数学模型,数学模型可以直观的显示出个体层次的动态变化与调节机制,用数学模型的相关数据表明生物规律,了解个体层次的变化与稳定,并鼓励学生通过实际调查来收集相关资料数据,考察资源的合理性与可行性[4]。还可以进行生物实验,通过实验观察个体层次的外部环境与内部环境的整体联系,以及个体层次中各个细胞,组织,器官,系统的动态变化的平衡稳定,促进学生对生命系统个体层次的整体性与稳态的认识,还能有效提高学生的动手能力与思考能力,拓展学生的思维模式,激发学生的学习兴趣与积极性。
三高中生物教学的价值体现
生命系统是不断处于动态变化的过程,通过与外界环境进行能量转换,信息传递与物质交流的过程,并在不断地变化中通过自身的调节机制保持平衡稳定,也就是说生命系统是具有稳态的。由于生命系统中的个体层次又可以独自成为生命系统,且生命现象与自然界其他物质现象不同,具有独特的整体性和复杂性。让学生认识生命系统个体层次的整体性与稳态,让学生对于生物学知识有深刻的理解,且有利于学生对微观环境的观察和思考,从多个角度认识生命系统,在宏观和微观中加强生命系统的联系,从而拓展学生视野。在学生的学习过程中,通过构建数学模型等科学的学习方法对生物知识进行系统的分析,提高学生的自我探究能力与自主思考能力,且用有力的数据体现了生命系统的整体性与稳态这一概念,锻炼了学生的逻辑思维能力。
四结语
由于高中生物中关于生命系统的结构层次的相关概念较多,知识结构较为复杂,学生的理解能力较为薄弱,生物基础较差,且生命系统的各个结构层次知识较为抽象,因此在生物学习中存在诸多问题。个体层次始终处于动态变化的过程,并且不断与外界环境进行信息传递与能量转换并通过自身的调节机制保持系统稳态。这是生命系统的本质规律,让学生认识生命系统的相关概念,丰富了学生对生物学的认识,拓展视野,教师在教学中应采取科学的教学方法,努力提高自身的专业知识结构,提升生物教学质量。
作者:郑文杰 单位:潮南区砺青中学
参考文献
[1]王萍.高中生物核心概念认知的教学策略——以必修3“稳态与环境”模块为例[J].北京教育学院学报(自然科学版),2012,03:34-37.
[2]陈维,汪忠.系统分析与模型建构——“生态系统的结构”教学设计与案例[J].生物学通报,2008,05:28-31.
关键词:比较法;功能;类型;应用
一、比较法在生物课堂教学中的功能
初中生物学主要学习各种生命现象与规律,在具体的教学中,老师经常采用各种教学手段,让学生认识生物概念,并引导学生找出生命的活动规律。但初中学生以形象思维为主,总是不能很好地掌握概念,假如采用比较法进行教学,则能使学生更好地理解。那么,如何做好比较法教学呢?
1.帮助学生掌握生物概念
初中学生在学习生物时,常常找不到事物的本质,对于生物学上的相近、相似的概念很难理解。如果通过比较,学生就能知道概念之间的联系与区别,从而知道概念的本质,进而掌握生物概念。
因此,在生物教学中采用这种方法,可以帮助学生找出它们的异同点。如,讲“花的传粉”时,就可以通过自花授粉和异花传粉的比较,找出它们之间结构和功能的相同和不同之处,这样学生就能很好地掌握这个概念,也有利学生归纳、总结生物概念,提高学习的效率。
生物知识本来是一个系统,是一个体系,但为了学生的学习,教材不得已将这个体系分解出来,让学生一点一点地学习,并注意了由浅入深的认知规律。
那么,老师在教学中就要注意生物学知识的整体性,必要时可以将分散的知识再集中起来,从而使学生能完整地掌握生物知识。此时,比较法又能得到很好的利用。如,教师在进行“动物进化规律”教学时,假如把各种动物的神经进行相互比较,那么,学生就会知道动物之间也存在着一定的亲缘关系,它们整个的进化过程是符合从简单到复杂的规律的。
2.激发学习兴趣,增加感性认识
利用比较法可以使抽象的生物知识具体化、形象化,例如,利用学生生活中的事物对生命现象或者规律进行比较,就能很好地激发学生的学习兴趣,也利于学生建立感性认识,从而使学生能牢固掌握生物知识。比如,个体较大的草履虫有一个像“肾脏”一样透明的核,抽象的知识变得直观了,学生就容易理解了,这样就符合初中学生的认知规律,不但提高了教学效率,而且也能激发学生的学习兴趣。再如,壁虎的肺的结构图与青蛙的肺的结构图进行对比后,学生就能清楚地看到壁虎肺泡数目比青蛙的多,从而理解了壁虎有较强的呼吸功能,进而理解了它为什么能适应在陆地上生活,原因是它能呼吸很多的氧气。但青蛙的肺泡数目少,它的呼吸功能不足,需要皮肤辅助呼吸,因此,它就不能长时间暴露在阳光里,最好生活在阴暗潮湿的环境。
二、生物比较法的类型及其运用
初中生物知识所学习的生命现象是多种多样的,这就要求老师灵活掌握教学,采用多样的比较方法进行教学。具体有以下几种方法:
1.并列法
生物学上有很多并列的概念,把这些概念放在一起进行比较,叫并列法比较。如:对绿色开花植物茎、花、叶、果实进行比较,这样能让学生从这些并列的概念中认识到这些器官的功能,从而避免死记硬背的学习。
2.举例
按照生命现象的系统性进行类型和类别比较。类比,就是把一样的生命现象与规律进行对比,找出它们的共同特性,归纳知识体系进行学习。如,学生已学过了植物地上茎的知识,在进行地上茎教学时,将它的特点分别与地上茎特点作相应比较分析,这样可使学生在原有知识的基础上经过对比后获取新知识。而类别比较是把不同类的生命现象和规律进行对比,寻找不同点,再进行对比教学。比如,单细胞与多细胞动植物比较,可使学生在已有的知识基础上掌握新的知识。类比和类别比较的关系十分紧密,可以互相配合,共同利用。
3.综合法
综合比较法就是把一系列的多个生命现象的各方面进行对比。一般在复习生物知识的时候使用。比如,把一个章节或者一本教材上的所有内容进行分类、归纳、总结,列出一系列图表,让学生掌握个体和整体知识体系,融会贯通,使知识更加系统化。
4.时空法
将生物的生命现象发生发展历程阶段进行比较。如,将高等植物的根按进化的程序对比,使学生认识到生物的进化规律:植物的进化按照由简单到复杂或由水生到陆生的进化历程。
总之,比较法是生物教学中的常用方法,可以在具体的教学中进行灵活的使用,目的就是要让学生真正地理解生物概念,系统地掌握生物知识,促进教学效率的提高。新课程教学要体现减负增效的理念,欲实现这一教学目的,必须改进教学方法,着眼于提高课堂教学效率。
参考文献:
[1]卢文祥.新课程理念与初中生物课程改革.长春:东北师范大学出版社,2003.
[2]沈复初.中学生物学教学法.北京:高等教育出版社,1991.
关键词 经验诱导型 学习环 概念教学 生命系统 反馈调节
中图分类号 G633.91 文献标志码 B
学习环,也译为学习循环,是20世纪60年代美国学者阿特金和卡普拉斯在科学课程改善研究中提出来的一种探究教学模式。经过研究和实践,学习环在中小学科学教育中取得了良好的教育效果。
学习环模式是围绕着“概念”开展探究教学的,注重学习者亲历探究的过程。经验诱导型学习环包括“概念探索、概念引入介绍和概念应用”3个阶段,注重利用学生已有的知识。因此,教师在概念探索阶段提出和其先前知识有关的因果问题,学生可依此提出假设,尝试解释该因果问题。笔者尝试借助“经验诱导型”学习环,从“细胞―个体一群体”的生命系统各层次学习稳态调节机制,帮助学生深入理解概念的本质,生命活动的本质和规律,实现知识的整合。
1 概念探索
生命系统通过信息交流和反馈调节等活动维持其自身稳定,执行其正常功能,该部分内容将对整个高中生物学习起到一个主导、贯穿的作用。生命系统稳态的维持是调节的结果,那么,是靠什么来进行调节的呢?教师提出一个描述性的因果问题:如图2所示的甲、乙两曲线变化过程能够解释什么现象。这样引导学生根据已有学习经验搜集,并呈现出来。学生可从中获得:若乙表示甲状腺激素含量变化,则甲可表示由垂体分泌的促甲状腺激素含量变化;若乙表示甲状腺激素含量变化,切除动物的甲状腺,则甲所表示的物质分泌增多;若图表示的是草原生态系统中狼和羊两个种群的数量变化,则甲表示狼的种群变化,乙表示羊的种群变化。
在本阶段,教师尽量少给学生指导,放手让学生自发地搜索高中教材中涉及的调节过程,并形成自己的观点。在教材的指导下,教师将不同模块的知识进行整合,并梳理反馈调节的概念层次,确定本节课的知识主线。
评析:学生经过新课内容的学习之后,仍缺乏知识的整合,对具体知识仍是“割裂”式储存。根据已有的学习经验,学生较易从个体水平的激素调节、群体水平的种群数量变化或生态水平的种群间的数量变化来谈对内环境问题和生态系统问题的调节。
2 概念引介
这一环节中,教师指导学生自主建构科学概念,学生通过解释所学习的概念和探究过程,将经验进行抽象化和理论化。教师通过呈现或补充具体案例,引导学生进行不同层次生命系统反馈调节的具体分析,建立反馈机制模型。在这个过程中,教师也应适时澄清学生在学习过程中的错误概念,加强学生对概念的科学理解。
2.1 细胞水平的反调节
生命系统最基本的结构层次是细胞,细胞稳态的维持可以通过调节化合物的合成和降解等来实现。细胞的稳态表现为细胞内葡萄糖、O2、水分、细胞代谢产物等含量的相对稳定,DNA结构的相对稳定等。细胞水平的反馈调节往往是为了避免细胞内物质和能量的浪费,保证代谢活动经济而高效的进行。如在光合作用的生化反应中,若蔗糖合成或输出受阻,使三碳糖磷酸大量积累于叶绿体基质中,导致光反应中合成ATP、NADPH数量下降,卡尔文循环减速。
2.2 个体水平的反馈调节
个体水平的反馈调节是生物个体维持稳态的重要机制,该水平的反馈调节在教材中能找到较多实例,如血糖调节、体温调节、甲状腺激素的调节等。以体温调节为例,恒温动物体温的相对恒定是产热和散热平衡的结果。剧烈运动时,细胞代谢旺盛,引起产热量多,体温升高,通过反射使甲状腺激素等分泌减少来抑制产热,通过汗腺分泌汗液增加、血管舒张血流量增大来增加散热量,进而使体温下降。而当体温下降时,又可通过增加产热,减少散热来使体温回升。
2.3 群体水平的反馈调节
群体水平的反馈调节是生态系统自我调节能力的基础。例如,在森林中,当害虫数量增加时,食虫鸟由于食物丰富,数量也会增多,这样害虫种群的增长就会受到抑制(图6)。
那么,生态系统中的反馈调节是否只发生在生物与生物之间?生物与非生物环境之间有无反馈调节?需要指出生物群落与非生物环境之间的反馈调节也是普遍存在的,例如火灾过后,森林中的种群密度降低,但光照更充足、土壤的无机养料因大火灰烬的补充而增多,新的植株因此迅速生长。植物的生长又为动物的生长提供条件,森林中多种生物种群密度因此增加。
教师进一步提出学生存在的困惑:在自然环境中,种群密度是否会限制种群数量的增长?如何理解?这其实也是一个种群内个体的反馈调节问题。在种群数量增长的过程中,当数量的增长超过环境容纳量时,种群密度就会制约种群进一步的发展,病原物和寄生物的传播速度增大,使死亡率增加;在种群密度高的年份,鸟类可以通过领域行为使种群数量下降;啮齿类动物在种群密度过大时,会通过内分泌调节使种群数量迅速下降。而种群数量减少时,密度制约作用又减弱,使种群数量增长。所以在种群层面上的反馈调节一般是通过密度制约因素实现的。
在分析了生命系统不同层次的反馈调节案例及模型构建后,教师继续追问:反馈调节是否仅指负反馈调节?在细胞、个体、群体水平有无正反馈调节?通过分析,学生不难找出教材中的实例:如果一个湖泊受到了污染,鱼类的数量就会因死亡而减少,死鱼腐烂后又会进一步加重污染并引起更多鱼的死亡。另外,神经纤维膜上达到阈值时Na+通道开放过程、伤口的血液凝固过程、群落的演替等都是正反馈调节。
最后联系细胞、个体和群体三个层次,教师引导学生总结反馈调节的概念:在一个系统中,系统本身的工作效果,反过来又作为信息调节该系统的工作,这种调节方式叫做反馈调节。反馈信息与原输入信息起相反作用,使输出信息减弱的调节是负反馈;而反馈信息与原输入信息起相同作用,使输出信息进一步增强的调节是正反馈。
评析:在对案例的分析和构建各个层次生命系统的反馈调节模型中,学生不仅在形式上积极参与,实质上也是积极主动思考,通过分析、比较、归纳等思维活动,建构正确概念。而由于负反馈调节在生理活动中涉及面广,并通过不断“纠正”控制信息来维持稳态,其重要性的确大于正反馈;而正反馈的意义在于使生理过程不断加强,甚至完成生理过程。所以在教学中,教师要做一些补充说明,便于学生更容易理解反馈调节作用。
3 概念应用
这一环节旨在使学生通过应用深入理解概念,将所学概念拓展于新情境中,以获得更高层次的能力提升。通过以问题为中心的活动,检测学生对“生命系统的反馈调节”概念的理解,引导学生看到科学概念在日常生活经验和社会实践中的应用与意义,鼓励学生自我评价及反思。
案例1:地方性甲状腺肿的主要病因是缺碘,该病主要多见于远离沿海及海拔高的山区,尝试根据反馈调节的机理解释原因。
案例2:河流生态系统受到含大量有机物的生活污水轻度污染后又净化过程中,水中溶解氧含量是如何变化的?
案例3:根据种群密度的反馈调节机制,若仅通过器械捕杀、药物毒杀等措施对鼠等有害动物的防治,会带来什么现象?如何运用所学知识解决这一问题?
评析:这个环节中,学生将已建构的生命系统的反馈调节概念扩展到新的情境中,运用于生活之中,如疾病的分析、生态问题的解决,并获得更多的信息和更高层次的技巧。此环节中,教师应鼓励学生善于正确使用刚获得的概念“生命系统的反馈调节”,那些还没有真正掌握概念的学生经过此过程,他们对此会有更深的理解。另外,值得讨论的是:下一个学习环的课题是什么?两者之间有什么联接点?比如,在案例3的分析中,学生将联系“环境容纳量”这一概念进行分析,这又为新一轮的学习环教学提供素材。
参考文献:
[1] 姚宝骏,戴鸣等.美国学习环教学要点、优点和难点[J].生物学通报,2009,44(3):51-53.
[2] 李家涛,孙启宗.试析“反馈调节与生命系统的稳态”[J].中学生物教学,2008,C1:40-42.
[3] 吴相钰,刘恩山.生物学必修3・稳态与环境[M].杭州:浙江科W技术出版社,80.
[4] 吴相钰,刘恩山.生物学必修3・稳态与环境[M].杭州:浙江科学技术出版社,116.
关键词 概念转变 生物教学 前概念 生物学教学
中图分类号G633.91 文献标识码B
1982年。Posner等人基于认知建构主义理论提出了著名的概念转变模型(CCM)。该模型认为,学习者原来的概念要发生转变需要满足以下四点:对现有概念的不满;新概念的可理解性;新概念的合理性;新概念的有效性。四个条件之间密切相关,其严格程度逐级上升。Schnotz&Vosniadou等在研究中认为概念转变是对已有知识的主要重构,国内研究者在前人研究基础上将概念转变定义为学生原有观念改变、发展和重建的过程,即学习者由前概念向科学概念的转变过程。
生物学知识主要是由概念和概念所组成的系统构成的,学习生物学知识,首先就要充分理解和掌握生物学概念,才能进一步形成某方面的技能。大量的教学实践表明,学生在学习生物学课程之前,通过日常生活的各种渠道和自身的实践,对生物学知识已经形成了自己的看法,如把植物的地下部分统称为根,自由水就是可以自由流动的水等。如何让学生把这些生活或经验转变成科学概念,即概念转变教学,则是中学生物教学的一个核心问题。
1 高中生物概念转变教学的尝试
概念转变教学中教师必须充分了解学生原有生物学知识、经验背景,了解学生有哪些前概念,并充分运用学生的前概念创设教学中的认知冲突(情境),在学生的前概念与科学概念的激烈碰撞中,引导学生调整和改变原有认知结构,实现由前概念向科学概念的转变。笔者以人教版高中生物必修二“染色体变异”第一课时为例进行概念转变教学的尝试。
1.1 梳理教材,整体把握核心概念
有关专家的研究显示,专家的知识不仅仅是对相关领域的事实和公式的罗列,而更多是围绕富有启发性的“大观念”来组织的,如生物学上的进化概念等。正是在这些核心的、原理性的概念和观点的引导下,他们形成了组织良好的知识结构,从而使自己在面对新信息或新情境时,能迅速有效地提取已有概念或重组知识结构。因此,在进行教学之前,教师要整体把握教材中的核心概念,再围绕核心概念审慎地组织和安排教学资源,这样才能最有效地促进学生关于概念结构的良好组织与发展,并使其具备探究新情境的适应性知识。
“染色体变异”这一节涉及概念较多,如染色体组、二倍体、多倍体、单倍体等,同时又与前面所学的同源染色体、非同源染色体、减数分裂的过程有一定的联系,而染色体组这一概念正是联系其它概念的核心。因此,笔者就把“染色体结构的变异”知识后置到第二课时教学内容中,将这四个概念的学习安排在第一课时,围绕染色体组这一核心概念,不断渗透模型建构的方法,引发学生前概念与科学概念的冲突,结合小组互评完成其概念重构;在巩固该概念的同时,再派生出其他概念及其在生产实践上的应用,逐步完善学生对生物学概念的认知结构,以期突出教学重点和突破难点。
1.2 利用多种途径,充分了解学生前概念
概念转变研究认为,基于学习者的前概念来设计教学能有效地促进学习者的深度学习。因此,教师在教学之前要深入了解学生大脑中前概念的存在情况并进行分析。不同的核心概念可以利用不同的方法,对于具体的概念,教师可以设计一些设问、判断等来直接暴露,比如自由水,教师可以直接提问:你是如何理解“自由水”的“自由”的?对于比较抽象的概念,如性状分离、相对性状等就可通过学生谈话、讨论等方法了解学生的前概念。“染色体变异”存在以下前概念和前认知:
(1)前概念――根深蒂固:
①染色体组的数目和染色体形态种类的数目相等;②二个染色体组就是二倍体;③多个染色体组就是多倍体;④一个染色体组就是单倍体。
(2)前认知――先入为主:
①生活中对“组”和“如何分组”的认识导致其认为形态相同的染色体应该分为一组;②由配子发育而来的个体与由受精卵发育而来的个体,对区别二倍体、多倍体、单倍体没有什么作用。
1.3 精心设计教学过程,实施概念转变教学
1.3.1 自主学习,暴露学生前概念
让学生充分暴露出有关核心概念的朴素观点是概念转变教学的出发点。教师用问题创设情境,暴露具体的概念,能使学生主动参与说出自己对核心概念的真实想法。在学习染色体数目成倍地增加或减少这一类型的染色体变异之前,需要先掌握染色体组这一概念。下面的活动是让学生暴露出“染色体组”的前概念。组织学生自主学习书本86页内容,思考学案问题:果蝇的体细胞有几条染色体?请写出其中两对同源染色体?两对非同源染色体?就你对“染色体组”这个概念的理解,说出果蝇体细胞有几个染色体组?通过问题引导、分析典型图例的方法,便使学生很快暴露出了染色体组的前科学概念,有的学生就会认为染色体组的数目和染色体形态种类的数目相等。
1.3.2 小组合作建构模型,引发认知冲突,重建“染色体组”概念
引发学生对概念的认知冲突是概念转变教学的关键。引发认知冲突的方法有很多种,关键是要学生真正参与到冲突调整当中。在“染色体变异”中,笔者组织学生结合自主学习的体会,用备好的面团制做雌果蝇体细胞的一个染色体组的物理模型,通过小组完成模型建构,在合作与交流中思维相互碰撞,让学生真正参与到概念的冲突调整当中;然后再展示学生的作品,引导学生相互评价(从形态、大小、功能),分析染色体组的内涵,真正意识到自己对核心概念理解的偏差;在引发学生的“认知冲突”后,教师就可以引导学生对活动进行总结,归纳出“染色体组”的科学概念。这样把学习的主动权交给学生,既锻炼了学生归纳总结的能力,又激发了学生的学习热情。
1.3.3 应用“染色体组”概念,建构“二倍体、多倍体”概念
当学生意识到自己对核心概念理解的偏差,理解正确的科学概念之后,再结合对科学概念的应用环节进一步对科学概念进行巩固,这是前概念的转变的有效方法2--。在“染色体变异”中,笔者利用已建构的染色体组概念,创设问题情境:“我们把来自父方和来自母方的染色体组放在一起,观察一下新形成的这个细胞中有几个染色体组呢?”这样结合问题评价及相关图片引出二倍体、多倍体概念,并强调其前提是由受精卵发育而来的个体,既为学生认识和建构新概念的合理性创造了条件,也进一步巩固了已学科学概念,从而实现前概念②和③的有效转变。
1.3.4 利用多媒体图片,引导学生深层次思维“单倍体”概念
学生面对与概念相关的信息,仍会习惯试图用以前的认识来解释新的现象,教师在教学中尽可能多地提供与概念相关的信息,并积极引导学生进行分析、交流与研讨,是帮助学生前概念的重要方法。在“染色体变异”教学中,笔者展示雄峰发育过程的图片资料,引导学生对比蜂王、工蜂与雄蜂染色体组成图片,思考:多个染色体组可以是单倍体吗?单倍体中只能有一个染色体组吗?由学生讨论得出单倍体的概念,并强调“某个体由本物种的配子不经受精直接发育而成,则不管它有多少染色体组都叫‘单倍体’”,从而帮助学生前概念。
1.3.5 引导学生反思,并结合概念图对整节课进行总结和归纳
弄清生物学相关概念的区别与联系的同时,将其纳入一定的知识体系,能使概念系统化。在学习生物学概念的过程中,建立严密的概念结构,有助于把握概念的层次与性质、认识概念间联系、理解概念深刻内涵,同时可以帮助学生牢固地记忆生物学概念,避免错误概念的再产生。在“染色体变异”一节中,笔者组织学生利用所学知识,尝试完成图1中的概念图。学生在描绘一幅概念图时,好比经历一次头脑风暴,将概念体系整合的过程清晰呈现。这样既能帮助学生巩固新知识,理清概念之间内在的逻辑关系,还可以提高学生自学、思维和反思能力。
关键词: 高中生物 核心概念教学 体系构建
生物学科核心概念教学涉及生物一般学概念、生物学重要概念和生物学核心概念的理解,高中生物教师必须掌握这些概念,并帮助学生构建生物学核心概念体系。
一、概念界定
对于概念的定义,《现代汉语词典》解释为“思维的基本形式之一,反映客观事物的一般的、本质的特征。人类在认识过程中,把所感觉到的事物的共同特点抽出来,加以概括,就成为概念”[1]。由此可见,概念是人脑对客观存在归纳推理分析得出的,共同具有某些特性或属性的事件、物体或现象的抽象概括。生物学概念是人脑对客观生物学对象归纳推理分析得出的,共同具有某些特性或属性的生物学事件、物体或现象的抽象概括。生物学重要概念是处于学科的中心位置的,它包括对学科的基本现象、基本规律、基本理论的理解和解释,对学科及相关科学具有重要的支撑作用的概念。生物学核心概念即那些能够展现当代生物学科图景的概念,这样的概念可以统摄学科的一般概念和重要概念,揭示学科概念之间的联系,具有统整学科知识的功能。
二、概念、重要概念、核心概念三者之间的关系
新课程标准要求通过学生核心概念体系的建立使学生形成生物学科观念。在具体的教学中我们可以运用生物学一般概念建构重要概念,通过重要概念建构核心概念。由于核心概念包含重要概念,原理、理论的基本理解和解释,重要概念居于处于学科的中心位置的一批概念,它包括对学科的基本现象、基本规律、基本理论的理解和解释,对学科及相关科学具有重要的支撑作用,可见生物学核心概念是生物学重要概念的上位概念,重要概念是生物学一般概念的上位概念。
三、高中生物核心概念教学
教师在备课时,先通读教材,熟练地掌握教科书的全部内容,了解全书的结构体系。《普通高中课程标准实验教科书》采用模块结构体系,如必修部分包括“分子与细胞”、“遗传与进化”和“稳态和环境”三个模块。模块是一个相对独立的综合化的学习单元,模块设计突出了单元“章”之上更集中和更上位的生物学主题。教学时可以把每个模块又具体地分为若干学科主题,在针对具体模块建立一般概念、重要概念和核心概念体系。例如把必修一“分子与细胞”的教学内容分为“确立细胞是最基本的生命系统”(第一章)、“分析细胞物质组成”(第二章)、“论证细胞是系统”(第三章)、“论证细胞是生命系统”(第四五章)和“系统的发生发展和消亡”五个学科主题。每一个学科主题可以确立一个核心概念,这样必修一就可以确立五个核心概念,如下:
(1)细胞是最基本的生命系统,生命系统既有统一性,又有多样性;
(2)细胞是由物质分子组成的,不同的物质具有不同的作用;
(3)细胞是物质分子的有机结合体,细胞的各种结构既分工又合作;
(4)细胞的生命活动需要物质和能量的推动;
(5)细胞有一个发生、发展、变化的过程,甚至还能够发育成一个新的个体(即细胞具有全能性)。
其次,教师要对每一个核心概念进行细化,将上位的核心概念拆分为若干重要概念,例如把“必修一”第一章的核心概念“细胞是最基本的生命系统,生命系统既有统一性,又有多样性”拆分如下:
(1)细胞是最基本的生命系统,生命系统既有统一性,又有多样性。
(2)细胞是生物体的结构和功能的基本单位。
(3)能够独立完成生命活动的系统叫做生命系统。
(4)原核细胞是组成原核生物的细胞。这类细胞主要特征是没有以核膜为界的细胞核,同时也没有核膜和核仁,只有拟核,进化地位较低。
(5)真核细胞指含有真核(被核膜包围的核)的细胞。其染色体数在一个以上,能进行有丝分裂。
再次,教师以梳理出的重要概念为教学目标进行教学设计,在进行教学设计时要思考这些重要概念是以哪些生物学概念或生物学事实来支撑的,学生是否已经掌握这些概念。例如在进行必修一第一张第一节“走进细胞”的教学设计时教师就要回想学生在初中教材中学过的相关的重要概念,如下:
(1)细胞是生物体结构和功能的基本单位。
(2)动物细胞、植物细胞都具有细胞膜、细胞质、细胞核和线粒体等结构,以进行生命活动。
(3)相比于动物细胞,植物细胞具有特殊的细胞结构,例如叶绿体和细胞壁。
(4)细胞能进行分裂、分化,以生成更多的不同种类的细胞用于生物体的生长、发育和生殖。
(5)一些生物由单细胞构成,一些生物由多细胞构成。
(6)多细胞生物具有一定的结构层次,包括细胞、组织、器官和生物个体。
教师要思考学生在初中学过并掌握了的这些重要概念与高中要形成的重要概念之间的联系,利用这些概念帮助学生进行概念同化和掌握新概念。
四、结语
目前,研究者们通过一般概念和核心概念构建生物学核心概念体系,生物学核心概念相对于一般概念在数量上是远远小于一般概念的,朱晓琳在研究中筛选出生物必修部分的核心概念为15个[2],可见在高中生物学教学过程中生物学核心概念往往需要较长时间才能形成,而不是一节课或是几节课就能构建的。所以在教学过程中有必要提出通过一般概念概念、重要概念和核心概念构建生物学核心概念体系。
参考文献:
模型和原型的关系可以用图1表示。
一般,命题过程是命题者根据自己头脑中确定的一个理想化的生物学模型,再结合某些生物学事实,给出已知条件,提出需要得出的结论,因此解题过程就是还原生物学模型的,若能正确构建或还原模型,能极大提高解题效率。
【例1】从一个叶肉细胞的线粒体的基质中扩散出来,进入相邻一个叶肉细胞的叶绿体中,共穿过几层膜?
【解析】从原型中抽提出两个植物细胞,线粒体和叶绿体,将提取的元素构建物理模型如图2。从物理模型可以直观看出,CO2共穿过6层膜。
【例2】图3为某生物的出生率、死亡率随时间变化情况,据图选出正确叙述的项( )
A.1900~1960年间,此生物种群密度减少
B.1940年种群的个体总数已达到环境容纳量
C.1900年,种群密度最大
D.1900~1960年间,种群年龄结构呈稳定型
【解析】B 种群增长率=出生率-死亡率。从图中信息可知,种群的增长率不断下降,1940年之前为正值,1940年为0,1940年之后为负值。根据这些信息构建一个关于种群密度变化的数学曲线模型(如图4)。据图得出:1900~1940年种群密度逐渐增加,1940年达到最大值(环境容纳量),1940~1960年种群密度逐渐降低。从种群密度变化情况分析1900~1960年间,种群年龄结构由增长型变为衰退型。
【例3】图5是下丘脑及其直接或间接支配的有关腺体之间关系示意图(“+”表示促进,“-”表示抑制)。下列有关说法不正确的是 ( )
A.a分泌的某种物质可用于胚胎工程中供体的处理
B.a与c两者的分泌物可对某一生理活动起促进作用
C.c不仅有分泌功能,且有感受刺激和传导兴奋的功能
D.a、b、c三者中,c对机体中环境稳态的维持影响较小
【解析】D 此题以概念模型的形式呈现人体激素分泌的调节。人体激素分泌调节的概念模型如图6所示。将两图比较得出c为下丘脑,a为腺垂体,b为腺体(如:甲状腺、性腺等)。胚胎工程的供体需要用腺垂体分泌的促性腺激素进行同期处理。下丘脑具有感受刺激、传导兴奋和分泌激素的功能,是人体内分泌系统的枢纽。
【例4】经调查,某生态系统中Y、X、Z分别为第一、第二和第三营养级,每个营养级不同物种的个体数量如图7甲所示(图中每一柱条代表一个物种)。一段时间后个体数量发生变化,结果如图7乙所示。
下列叙述正确的是( )
A.X营养级的生物被捕食的压力明显增加
B.Z营养级生物个体数量的增加是由捕食对象专一引起的
C.Y营养级生物个体数量的变化是由于捕食者对捕食对象有选择的结果
D.X营养级的生物之间存在明显的竞争关系,且其中某种生物处于竞争劣势
【解析】从原数学模型中抽提出Y、X、Z三个营养级,根据图甲和图乙三个营养级各种群数量的变化情况(Y的总量基本不变,X的总量明显减少,Z的总量明显增加),构建食物网简化模型(如图8)。(其中第一营养级Y的五个物种用Y1、Y2、Y3、Y4、Y5表示,第二营养级X的三个物种用X1、X2、X3表示,第三营养级Z的两个物种用Z1、Z2表示。)
〔中图分类号〕 G633.91
〔文献标识码〕 C
〔文章编号〕 1004―0463(2008)06(A)―0048―01
在生物教学中,作为课堂教学的“常规武器”――课堂提问是最能体现新课程理念的“窗口”之一。恰当的课堂提问就如同“激活剂”或“催化剂”,它对于培养学生的科学态度、探究精神、创新能力和实践能力,有着举足轻重的地位和作用。
一、科学把握“难”度,激发学习兴趣
即要以学生“跳一跳能摘到桃子”为度。例如,在复习“新陈代谢”的知识时,高中生物教材中并没有对“生命”做出一个准确的定义。那么应如何通过复习课使学生对生命的概念有一个更为明确和深入的认知呢?教师可先请学生参看《绪论》中的相关论述:“蛋白质是一切生命的体现者”、“新陈代谢一旦停止,生命也就结束了。因此,新陈代谢是生命最主要的基本特征,是生物与非生物最本质的区别”。在教师的鼓励下,学生纷纷表述对生命的认识,通过探讨不但能使学生对生命有更深层次的理解,也更有利于形成一种和谐、民主、平等的师生关系。
二、恰当把握“坡”度,体现循序渐进原则
坡度是指所提问题要有一定的梯度,能让学生一步一个台阶地达到目标,从而实现重、难点的突破,促进学习方式的转变。例如,基因的概念很抽象,学生难以理解。如果把这个知识点划分为三个关系:(1)基因与DNA的关系;(2)基因与染色体的关系;(3)基因与性状的关系。再分别提问便可大大降低学生理解基因概念的难度,可一改以往生物学习中“听讲背诵练习再现”这种死记硬背、机械呆板的被动学习模式,从而激发学生的创新激情和活力。
三、准确把握“时”度,发挥评价激励功能
时度即通常所谓的“火候”和时机。例如,在学完噬菌体浸染细菌的实验后,有学生问“既然噬菌体能杀灭细菌,那能否采用生物灭菌的方法对伤口消毒呢?”这种有着独到见解的问题正是教师深入引导置疑的极佳火候和时机:“真棒,你提的问题正是生命科学亟待解决的问题之一”。短短一句话,既增强了学生学习的信心和主动回答问题的勇气,又融洽了师生关系。
四、有效把握“悬”度,激发思维的探索性
好奇心是追求知识、探索真理的源泉。教师在设计教学问题时应认真分析教材,寻找最佳处创设悬念情境,以求激起学生的好奇心和求知欲,从而令学生对所讲内容产生一种急于探究下去的心理,使其注意力加倍集中,求知欲更加旺盛。例如,在讲授新课“水分代谢和矿质代谢”时,为了让学生在课堂教学一开始就进入积极思考的状态,教师可从生产生活实际出发设计问题:农民在移栽庄稼时为什么要选阴天或傍晚,还要带土移栽?俗谚“冷水田低产水稻”、“烂泥田低产水稻”有何科学根据?这时学生就会产生强烈的急盼和渴知的心理状态,有效地激活思维的探索性。
五、正确把握“巧”度,激发思维的灵活性
“读书无疑者,须教有疑;有疑者,却要无疑。”教师在课堂教学中要善于寻找最佳时机,在学生思维容易堵塞的地方巧妙设疑,创设“愤”、“悱”情境,以激发学生思维的灵活性,使其开通思路,释疑解惑。例如,在复习《生物的发育》一节时,先引导学生回顾发育的概念,然后提问:高等植物和高等动物个体发育都是从受精卵开始的,这种说法对吗?当多数学生都不假思索地回答“对”时,教师再进一步设疑:雄蜂个体发育的起点是什么?月季在进行营养生殖直接产生新个体时,个体发育的起点又是什么呢? 这样一来,教师于无疑处生疑,在学生最容易忽视的地方因势利导,便能有效地激发学生思维的灵活性,从而使先入为主的错误得以纠正。
判断题主要是对围绕某一观点和现象产生的多种看法进行判断分析的一类题型,通常以一些比较重要的概念、事实、原理、结论等为载体来设题,考查学生的基础知识、认知水平、辨别是非能力、辩证思维能力以及分析问题、解决问题的能力。
1 判断题在生物学学习中的作用
1.1 通过判断题的训练可巩固学生对基础知识的掌握
“万丈高楼平地起”,在高中生物学科的学习中,基础知识是关键。正确掌握基础知识可加快学生科学素养的形成。一个学生如果基础知识掌握不好,不仅不能取得好成绩,更不利于其科学素养的发展。基础知识的正确掌握也是学科中重点知识延伸的基础。判断题的训练可以帮助学生较快地、正确地掌握基础知识,并有利于培养学科兴趣,发展思维能力,提高科学素养。
1.2 通过判断题的训练可加深沉重对疑难知识的理解
在学习的过程中,不可避免会遇到各种各样的知识难点。例如高中生物教材中的光合作用、呼吸作用、有丝分裂、减数分裂、遗传规律、基因控制蛋白质的合成等都是历届学生学习的难点。疑难知识并不可怕,关键是在学习的过程中学生要充分的理解相关知识的要点、易错点。教师将书本中的疑难知识进行细化,化整为零,逐层分解,设计成一个个简明的判断题,可以帮助学生由浅入深,循序渐进,逐步掌握正确概念性知识。
1.3 通过判断题的训练可加强学生的细心审题能力
审题是合理、正确解题的基础,是获取解题信息,最终达到圆满解题的第一步。在学习和生活中,认真严谨的审题态度是极其重要的。在日常学习的过程中,学生经常会犯一些简单、浅显的错误,多数情况下,往往归结为粗心、马虎惹的祸。其实,在粗心、马虎的背后暴露的正是学生审题能力的薄弱。判断题要求学生要能“明辨是非”,所以正确地把握问题,理解题意,明确题目要求,离不开认真的审题,审题能力是至关重要的。
2 判断题设计常见的几种类型
2.1 概念型判断
概念型判断主要是将基础知识的关键信息或核心词汇采用“偷梁换柱”或“张冠李戴”等手段进行改换,达到检测学生对核心知识的掌握情况。这也是判断题中最常见的一种类型。
【例1】 萨顿利用假说―演绎法推测基因位于染色体上。( )
解析及答案:判断该题的关键点是假说―演绎法是不是萨顿科学研究过程中应用的方法。假说―演绎法是指在观察和分析的基础上提出问题以后,通过推理和想像提出解释问题的假说,根据假说进行演绎推理,再通过实验检验演绎推理的结论正确与否的一种方法。在高中生物学中,孟德尔和摩尔根都充分运用了该方法,发现了生物z传的规律。但萨顿在研究中采用的是类比推理的方法,并未进行实验的检验,所以答案为错误。
2.2 类比型判断
类比型判断是将两个容易混淆的概念放在一起,学生根据已有知识,进行比较分析,找出概念中的异同点,达到对相关知识的正确区分。正确辨析易混信息是生物科学素养形成的一种基本能力。
【例2】 生长激素的化学本质是蛋白质,生长素的化学本质也是蛋白质。( )
解析及答案:“生长激素”和“生长素”虽然只有“一字之差”,但含义完全不同。生长激素是动物垂体细胞分泌的一类激素,化学本质为蛋白质;而生长素是植物体内分裂旺盛的部位分泌的一类激素,化学本质为吲哚乙酸(IAA)。所以答案为错误。
2.3 推理型判断
推理型判断通常是以教材中一些比较重要的概念、事实、原理和结论为载体,设置某个情境,再得出的一类判断。学生根据掌握的已有知识,进行分析、推理,判断结论的正确与否。
【例3】 某一光照强度下,检测到新鲜叶片没有与外界进行气体交换,则可判断出此叶片没有进行光合作用。( )
解析及答案:该题主要考查光合作用和细胞呼吸在不同光照条件下的气体变化情况。在一定光照强度下,叶片的光合作用速率等于细胞呼吸速率,也就是叶片中叶绿体产生的O2供给线粒体进行有氧呼吸,线粒体产生的CO2供给叶绿体进行光合作用,所以叶片与外界环境不进行气体交换。在此光照强度下,新鲜叶片已经进行光合作用,所以答案为错误。
2.4 计算型判断
运用数学思维解决生物问题在高中生物学中比比皆是,如“蛋白质中氨基酸数目与肽链和肽键数目的关系”“光合作用和呼吸作用中关于O2与CO2含量的变化”“遗传中后代患病概率的计算”等,都要求学生要具有较强的数学逻辑推理能力和计算能力。所以计算能力在生物学科的学习中有着重要的作用。
【例4】 用标志重捕法调查某动物的种群密度时,由于被标记动物经过一次捕捉,被再次重捕的概率减少,由此将会导致被调查的种群的数量较实际值偏大。( )
解析及答案:标志重捕法是针对一些活动能力强、活动范围大的动物种群密度调查的一种常用方法。动物种群密度(N)的理论计算公式为N=M×n/m(其中M代表在一定空间随机捕捉并被标记的个体数;n代表被标记个体完全与自然个体完全混合后再次用同样的方法捕捉到的个体数;m代表重新被捕捉个体中的被标记个体数)。当被标记动物被再次重捕的概率减少时,也就是m值偏小,则N的值将偏大,所以答案为正确。
2.5 因果型判断
因果型判断主要利用知识的因果关系来设计问题,在判断题的表述中可能是前因错,也可能是后果错,往往造成“驴唇不对马嘴”的效果,从而达到考查学生对核心概念的理解深度。
【例5】 密码子与反密码子是相互对应的,因决定氨基酸的密码子有64种,则位于tRNA上的反密码子也有64种。( )
【关键词】前概念 教学设计 探究实验 教育准实验研究 初中生物学
一、初中生物学前概念及转化策略
(一)初中生物学前概念及特征
新版生物学课程标准将生物学的概念教学提上一个重要地位,然而学生对概念的接受,绝不是靠教师加大灌输力度就能完成。因为在接受生物学科知识之前,现实生活中的经验积累已经给学习者留了下大量的感性认识,这些认识尚未经过科学的辨析和概括,就已经在学生个体的头脑中产生了与科学知识相悖或不尽一致的概念,并干扰着科学概念的形成。这就是前科学概念,它指的是个体所拥有的概念的内涵、外延及其特征与科学概念不尽一致的生物学概念。在日常教学中,老师们常常习惯将他们称为成为“前概念”,或“错误概念”、“社会概念”、“民间概念”等等。
(二)前概念转化的探究实验策略的理论基础
鉴于前概念的顽固性等特征,学者们提出种种前概念转变策略,如“合作学习”、“情景性教学”、“比较鉴别法”【3】等等。其中,探究实验法的理论基础是建构主义。建构主义的观点认为,想要学生完成对所学知识的有意义建构,让学生深刻理解该知识所反映事物性质、规律以及该事物与其它事物之间联系,最好的办法不是仅仅聆听教师关于这种经验的介绍和讲解,而是让学生到现实世界的真实环境中去探究发现、去体验,通过获取直接经验来学习。
二、“种子萌发需要光”前概念转化的实验研究
(一)关于前概念“种子萌发需要光”的调查
科学界普遍认为,大部分种子萌发是不需要光的,极少数如烟草、莴苣等萌发需要光,另外如西红柿等萌发受到光的抑制。笔者在多年的中学教学中发现,“种子的萌发过程需要外界条件――光”这一概念顽固地根植于学生心中。不论是新课讲授前、后,也不论是小学生、初中生或高中生,都有相当比例的人认同这一概念。以下是笔者在任教的七、八年段调查的结果。
此外,笔者也随机访谈了一些中学教师。28位教师中,有8人不认同“种子的萌发需要光”;19人认同。这19位教师中,有5人认为“不同种子情况不同,大多数种子萌发是需要光的”;有7人在获得答案后若有所思:“对了,种子埋在地下是可以萌发的”。
以上调查可以看出,“种子萌发需要光”这一前概念具有普遍性,顽固性和表象性。学生将自然现象表浅化,对事物的观察缺乏思辨,造成这一概念先入为主,并且在知识点学习之后仍顽固不化。对成年教师的访谈数据也从另一方面佐证了这个结论。
(二)“种子萌发需要光”概念转化的实验研究
1.实验研究的总体方案:
本研究采用等组前后测准实验设计法,图解如下:
其中O1、O3 表示前测成绩,X1是探究实验教学,X2是传统教学,O2、O4表示后测成绩,本实验采用独立样本的x2检验对实验结果进行统计分析。
2. 实验过程
笔者在实验组(10班)布置学生完成“光照(单因素)条件对种子萌发影响”的探究实验,让学生获得体验和感悟;在对照组(8班)采用传统启发、讲授分析法教学,对学生进行阐释。2011年11月新课开始实验,2012年1月期末考试结束实验。
3. 实验研究的结果
针对本次探究学习对概念形成的效果,笔者采用了实验组、对照组前后测的方式进行X2因子检验:
①实验前测:新课引入时,在对照组和实验组,教师都以启发提问的方式了解学生对种子萌发条件的已有概念:“同学们回忆日常生活中的观察,再仔细思考,种子的萌发需要光吗?”,经学生独立思考,教师让学生以举手方式回答。以下表格记录了8,10两班在这个问题学习前的认识:
前测(原始数据)
两个班的成绩无差异
②实验后测:两个月后学期结束,期末考试卷中有一道选择题涉及“种子萌发条件”这个知识点,对对照组、实验组的答题进行统计。题目如下:下列哪项环境因素是种子萌发的条件?( )
A、阳光、空气、水分 B、阳光、适宜的温度、水分
C、适宜的温度、水分、空气 D、水分、空气、土壤
(注:笔者认为实验是针对“光”, 答“土壤”在本实验中不计为错误,因此,答A、B属于错误;答C、D属于正确)
两个班成绩差异显著
(三)前概念转化实验研究结论
实验数据表明,在转化“种子萌发需要光”这个前概念的教学活动中,探究实验法把学生带入了真实的问题情景中,有利于激发学生的学习动机,弥补学生的课堂学习的不足。在探究实验过程中学生经过亲身的活动,发现亲眼看到的事实与头脑中的认知存在冲突,在发现、探究、解释过程中较好地实现了个体的“顺应”的过程,比起未经过探究活动的对照组来说,更好地实现了已有前概念的转化。
参考文献
[1]李高峰. 初中生物学前科学概念研究 [M].北京:北京师范大学出版社, 2011