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关键词: 初中生物学教学 重要概念 教学方法
概念是对事物的抽象或概括。生物学概念是生物学课程内容的基本组成。生物学重要概念处于学科中心位置,包括对生命基本现象、规律、理论等的理解和解释,对学生学习生物学及相关科学具有重要的支撑作用。在课堂教学中,教师可以使用术语传递生物学的概念,如“光合作用”;也可以用描述概念内涵的方式传递生物学概念,如“绿色植物能利用太阳能(光能),把二氧化碳和水合成贮存了能量的有机物,同时释放氧气”。用描述概念内涵的方式传递概念可以更好地针对学生的年龄特点和认知能力确定概念教学的深度和广度,以期达到预期的教学效果,并为后续学习打好基础,实现重要概念的螺旋式发展。在初中生物概念教学中,既要揭示概念的实质,又要符合学生的接受能力。那么如何搞好这方面的教学呢?参照《义务教育生物学课程标准(2011年版)》的要求及查看有关资料,在课堂教学实践中,我作了如下探讨。
1.建立重要概念教学意识,明晰初中生物教学中的“重要概念”。
围绕生物学重要概念组织并开展教学活动,能有效地提高教学率,有助于学生对知识的深入理解和迁移应用。教师在设计和组织教学活动时,应注意围绕重要概念展开,精选恰当的教学活动内容,其教学方式可以是讲授、演示、实验、资料分析、讨论等,促进学生对重要概念的建立、理解和应用。教师必须明确什么是“重要概念”,才能帮助学生理解重要概念。
例如教学中可让学生明确一下重要概念。如在“生物体的结构层次”这一主题中,列举的重要概念有:
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。
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。
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。
一些生物由单细胞构成,一些生物由多细胞构成。
多细胞生物体具有一定的结构层次,包括细胞、组织、器官(系统)和生物个体。
2.利用概念图等方法梳理知识点,强化重要概念的理解及掌握。
在设计教学时,教师需对其中的知识点进行梳理,在明晰其中的重要概念、概念间的层次关系和逻辑关系上,概念图有很大的优势,能帮助教师准确地把握这节课的知识框架。
如在讲述科学探究的有关知识时,对涉及的相关概念可借助这样的概念图加以理解(如图示)
3.运用对比的策略,引导学生区分易混淆的概念。
初中生物学教材中,有不少概念,它们要么在字面表述上、内涵上,要么在过程上有些相似,学生在学习的时候由于没有正确地对其区别把握,往往容易混淆。例如动物细胞和植物细胞的基本结构、植物的光合作用和呼吸作用、细胞的分裂和分化、条件反射和非条件反射,等等。通过不同形式的对比,可以使概念更清晰,更能掌握概念的本质属性。
3.1通过列表对比
这种对比的方法多适用于归纳概念的相似性与相异性,例如光合作用和呼吸作用的对比:
3.2通过简单的图像对比
这种对比的方法比较适用于用文字较难简短描述、学生单纯从文字比较难以理解的概念。例如:细胞分裂与细胞分化,可用下图进行对比:
过程(一)表示细胞通过分裂使数目增多,故细胞分裂是“量变”的过程,刚分裂出的细胞在形态、结构和生理功能上都相似。过程(二)表示细胞分化的过程,是在分裂的基础上,细胞在形态、结构和生理功能上形成稳定性差异的过程。通过简单的图像,能够使概念直观化,从而易于区分。
4.运用探究实验,纠正学生的错误的前概念,生成科学概念。
前概念是存在于人们头脑中相对于新知识的已有认知,可能是正确的,也可能是片面的或错误的。前概念的成因,主要是日常生活中的经验及正确或错误认识的积累。正确的前概念是学习生物学科学概念的基础和铺垫,它的正迁移作用可成为生物学概念学习的资源和概念学习的新的增长点,可使学生尽快地掌握新知识和知识结构。片面或错误的前概念会成为生物学概念学习的障碍,这些错误的前概念如果得不到及时矫正,就会影响对生物学概念的同化和顺应,使学生形成错误的思维,阻碍生物学科学概念的建构。前概念的形成,往往经历了比较长的时间,在脑海中根深蒂固,仅仅靠教师的讲解,难以纠正,但如果学生通过自己设计实验并进行探究,亲自体验探究的过程,通过实验、观察而得出结论,得到的印象就会很深刻,有利于科学概念的生成。
例如:关于种子萌发的外部条件,很多同学误认为种子必须在有光的条件下才能萌发。为了矫正学生的这一错误概念,可以因势利导,启发学生:如果我们想进一步探究“光对种子萌发的影响”,在现有实验基础上可如何设计探究方案?实验的现象可能会怎样,最终的结论又是什么?经过探讨,学生充分运用对比法和控制变量法,提出增设一组对照实验,增加一个满足“充足的空气、适宜的温度和适量的水分”这一外界条件的实验装置,对它进行遮光处理,通过对实验现象的观察,最终得出相应的结论。在此过程中,实验实际上发挥了两个作用:一是通过实验观察,引发认知冲突,激发学习兴趣和欲望;二是通过实验设计和实验现象的观察,修改或改变学生头脑中原有的错误概念,加深对科学概念的记忆和理解。也就是说,实验促使学生通过认知顺应,实现了概念的转变,从而建构起新的科学概念。
总之,在教学中,教师一方面需要向学生提供各种丰富的、有代表性的事实为学生的概念形成提供支撑。另一方面,教学活动不应仅仅停留在让学生记住一些生物学事实,还要帮助学生通过对事实的抽象和概括,建立生物学重要概念,并以此建构合理的知识框架,进而为学生能够在新情景下解决相关问题奠定基础。在教学过程中,教师还必须注意到学生头脑中已有的概念,特别是那些与科学概念相抵触的错误概念,帮助学生消除错误概念,建立科学概念。
参考文献:
[1]生物课程标准(实验稿)北京师范大学出版社,2001.
关键词 生物概念 概念教学 类比法
中图分类号 G633.91 文献标志码 B
生物学概念是生物学课程内容的基本组成,因此概念教学是初中生物学教学的一项重要任务。义务教育生物学课程标准对课标实施提出建议:针对学生的不同年龄特点和认知能力以描述概念内涵的方式来传递概念。教学中教师因本身对概念内涵的理解不同,决定了开展概念教学的方法、方式与结果差异较大。有的教师强调死记硬背术语、定义这种做法抑制了学生学习的兴趣在主动性概念的学习中产生畏难情绪。
1 概念教学与类比法
概念是共同具有某些特性或属性的事件、物体或现象的抽象概括,是一种由相近、相似的事件、想法、物体或人所组成的集合。反映事物的本质属性,具有抽象性和概括性,生物学概念也不例外。但生物学概念不同于生物学术语,术语仅是词汇,标记概念的符号,掌握了术语绝不意味着理解掌握了概念。生物学概念也不同于定义,“定义”是对术语十分肯定的表述;“概念”通过内涵及外延,描述一类事物的本质,且随时展描述会不断修正完善。生物学概念也不完全等于生物学知识点,知识点有侧重事实和侧重概念之分;概念具抽象性和概括性,比事实更需要理解与活用。据此,概念教学不能只局限在帮助学生识记某些专业词汇或术语的定义,应着眼在学生深层次的理解。特别是生物学概念都是一些鲜活的生命现象中携载的规律性的内容,课堂教学中教师应加强学法指导,帮助学生建立、理解和应用生物学概念。
根据一类事物已知属性推测到与其类似事物也应有此属性的推理方法称类比法。其特点是“先比后推”,通过“比”出类同地方和不同地方,并在此基础上进行合理推理。这种方法运用于教学,即类比教学法。教学时教师帮助学生建立、理解生物学概念可联系学生熟悉的事物、经历或经验,采用类比推理的方法将新概念与已形成相似的概念联系起来,让学生较短时间内感知、理解并形成新概念,帮助教师优化教学过程。类比方法根据类比对象的特征类型类比方法可分为结构类比、功能比、生理类比、形态类比和生活习性类比等;根据类比源类比方法可分为生活化类比、自然现象类比、新旧概念类比等;根据思维方法类比方法可分为联想法、论理法和异类类比法等;根据思维方向类比方法可分为正向类比和逆向类比等。
2 结构类比优化生物结构教学
结构类比是一种常见的类比推理方法,学习生物学知识离不开生物的各层次的结构,有些结构的表述形成了相对稳定的生物学概念。在概念形成中借助已有概念进行类比有助于新概念理解掌握;运用实物或模型等进行类比,可将抽象内容直观化、概括内容具体化、微观内容宏观化,有助于科学概念的理解和构建。
2.1 生物体有相同的基本结构
通过显微镜观察洋葱鳞片叶表皮细胞、人口腔上皮细胞等细胞结构,可发现细胞由细胞膜、细胞质和细胞核构成,由此类比推理到与洋葱鳞片叶表皮、人口腔上皮细胞类似的其他植物动物细胞有相似的结构。从而归纳出细胞的基本结构有细胞膜、细胞质和细胞核三部分。通过观察与分析发现绝大多数生物体都由细胞构成,引出概念:细胞是生物体结构和功能的基本单位。
2.2 生物体有相似的结构层次
通过观察一株完整的植物体如桃的构成,类比到与桃相似的高等植物有相似的四个主要结构层次:细胞、组织(分生组织、保护组织、薄壁组织等)、器官(根、茎、叶、花、果实和种子)和植物体。由于动物与植物都是由细胞构成的,因此,可推理到动物体有相似的结构层次。这种类比是“以类推类”式的普通性类比。
2.3 生物体结构多次涉及“结构和功能的基本单位”
学习生物结构最基本的概念为:细胞是生物体结构和功能的基本单位。在以后的学习中,涉及到其他“结构和功能的基本单位”有:神经元、肺泡、小肠绒毛和肾单位等。神经元又名神经细胞,所以由细胞概念类比出“神经元是构成神经系统的结构和功能的基本单位”这一概念不难,这是演绎推理。“结构和功能的基本单位”的阐述较抽象概括,由细胞概念来类比可缩短学习时间,同时能巩固细胞概念。
2.4 实物模型法类比法直观明了
实物或模型是生物结构教学中常用的直观教具,运用模型进行结构类比教学最典型的例子是人体心脏的结构,心脏结构看似简单――左右心房和左右心室四个腔,但必须同时掌握与他们相连的血管,这是学习“人体血液循环”的基础。运用心脏模型具有直观、简明、扼要的特点,通过结构类比帮助学生建立人体心脏结构空间概念,防止混淆。
3 功能类比优化生理教学
生命体都在进行着复杂的生理活动,这些生理活动与机制常常很难用一些直观的教具展示出来,因而是学生学习的难点,教学中可借助类比法化解教学难点,优化生理教学过程。
3.1 联想法将光合作用与呼吸作用类比
一般教材将光合作用安排在前,呼吸作用安排在后。学习呼吸作用概念时可采用联想类比的方法,将光合作用的产物:有机物和氧气,联想为原料;将光合作用的原料:二氧化碳和水,联想为产物;将光合作用的“光能转变成化学能储藏在合成的有机物内”联想为“有机物内的化学能释放出来”,引出呼吸作用,再通过“能量的释放与呼吸”学习呼吸作用。这样,比学生孤立学习更易接受并掌握,有利于形成完整的概念体系。
【关键词】核心概念;整体备课;生物科学素养;迁移应用
随着高中生物学课程改革的深入开展,越来越多的的高中生物学教师关注生物学核心概念的教学,尝试引导学生从繁杂的“单纯”概念的记忆中解脱出来,转向对核心概念的构建和深层次的理解,实现零散的概念知识科学系统的整合及迁移应用,有效地提高学生的生物科学素养。
一、高中生物学核心概念是学科中心的概念
高中生物学知识包括生命科学事实、基本原理、科学概念、模型等类型,人教版高中生物课程标准教材将核心概念等同于核心知识。刘恩山教授认为,核心概念是基于课程标准某个主题的知识框架中概括总结出来的,特别强调概念之间的关联和概念体系的结构。笔者经过近两年的高中生物科学概念学法指导研究认为,高中生物核心概念主要是指位于学科中心的概念性知识,包括概念、原理、模型、规律及理论,是学科知识的主干部分。一般用陈述句表述核心概念。核心概念与我们平时所说的普通定义或概念等有较大区别。以“群落”这一核心概念为例,人教版《高中生物・必修3・稳态与环境》对“群落”的表述是“同一时间内聚集在一定区域中各种生物种群的集合。”而从核心概念角度来看,“群落”是种群概念研究的延续,是多种有直接、间接关系的生物种群有机组合在一起;有一定的物种组成(物种丰富度);有特定的空间结构、边界和范围;在一定的变化条件下还可能发生群落演替。引导学生形成正确的核心概念,有利于培养学生的科学思维能力,形成正确的知识体系,促进生物科学素养的养成。
二、核心概念教学的三个基本环节
1.发挥整体备课优势,凸显核心概念
整体备课是相对于我们教师或集备组平时的课时备课而言的,其是依系统论的系统教学设计的一种模式,即对某个教学模块的整体设计。教师在整体备课中,要综合考虑课程标准、学生具体学情及教学内容,对学科知识进行整体上创造性教学设计。整体备课是教师在进行逐个课时备课之前要实施的一个环节,事关该模块教学,起到高屋建瓴的作用。
整体备课时要注意凸显核心概念在整个模块知识框架中的位置,在充分了解学生的原有知识储备、符合各模块或单元知识内在逻辑的基础上,尝试围绕核心概念开展教学活动,帮助学生形成每个模块内部及各个模块间的知识体系或知识网络。
如在《高中生物・必修1・分子与细胞》细胞代谢模块的整体备课中,我们要重视“细胞呼吸”核心概念的地位。在学生的前概念知识基础上,要针对如何引导学生探究酵母菌细胞呼吸方式、细胞呼吸过程的分析、呼吸概念的归纳等知识进行备课,还要备光合作用有关内容,以及《高中生物・必修3・稳态与环境》中的有关生态系统能量流动概念。在教学时,注意“细胞呼吸”这一核心概念与光合作用联系,为后续生态系统能量流动概念教学奠定基础,促进学生形成有关概念体系。
在《高中生物・必修3・内环境与稳态》模块教学前,用系统论思想指导整体备课,人体细胞是人生命活动最基本的结构层次;常见的人体细胞举例;每个细胞内可以相对独立地进行一系列细胞代谢活动;人体细胞生活在内环境中;内环境的相对稳定与人体细胞的关系;植物体维持稳定性的机制;生态系统稳定性的调节。每个层次都是个独立的系统,都要维持相对稳定才能行使正常功能。因此,针对一个模块知识的整体备课让我们站得更高,看得更远,从而全盘把握。
2.创设生物实验情境,提升核心概念的建构能力
结合生物学是一门实验学科的特点,教师精心创设实验情境,指导学生动手进行实验探究,并进行实验反思与总结,促进核心概念的构建。
在核心概念“细胞呼吸”教学中,创设以下实验情境,引导学生进行实验,探究酵母菌的呼吸方式。
(1)实验小组通过预习,尝试配制酵母菌培养液。由此,学生建立“细胞呼吸过程需要分解有机物,常见的是葡萄糖”的认识。
(2)通过创设外界通入氧气、不接外面氧气两种实验情境进行对照实验,学生获得“细胞呼吸包括有氧呼吸、无氧呼吸两种方式”的观点。
(3)通过有氧、无氧条件下细胞呼吸的产物的检测,学生自然得出“细胞呼吸包括有氧呼吸、无氧呼吸两种方式,产物有二氧化碳、酒精等”。
(4)引导学生分析:本实验中单一的自变量是什么呢?因变量、无关变量又是什么?
(5)思考、讨论:反应底物选择葡萄糖溶液的理由是什么?本实验选择的有氧、无氧条件是如何完整实现?本实验检测实验产物的如何归类?
(6)如果要比较两种呼吸方式放出的热量多少,本实验还可以进行哪些拓展?
通过逐步深入的实验探究,使得学生建立对“细胞呼吸”这一核心概念的正确认识:细胞呼吸是指细胞通过分解有机物,常见的是葡萄糖,以有氧呼吸或无氧呼吸的方式氧化分解,产生二氧化碳、酒精等,同时放出能量的过程。
3.结合生活实践情境,提高概念迁移应用能力
检验概念掌握情况的标准是学生能否灵活应用概念,能否做到学以致用。如在“种群”概念教学中,努力给学生创造应用已学概念的机会。由理想状态下细菌分裂的后代数量分析入手,学生建立Nn=2n的数学模型;进一步思考:若在一个有限的培养基中细菌分裂的后代数量又如何变化;有机地结合课本中的实例建立“S”型增长、“J”型增长曲线的数学模型。在此基础上,引导学生思考:外来入侵物种最可能朝哪一种增长曲线的方向发展?“S”型增长曲线的1/2K值和K值对于保护有益动物、防治有害动物有什么启示?在学生自学基础上分小组进行的数学模型的建构,并应用模型进行分析,激发学生的学习兴趣,拓展学生的思路。
关键词:重要概念;构建;生物素养;归纳;探究
重要概念是指一个学习单元中以概念内涵的形式呈现的若干概念性知识。如果能深入地研究、探讨生物学概念教学,特别是重要概念的教学,对把握和落实新课程标准精神、推动和促进当前的生物学教学的发展,是有很大的益处的。下面我就如何形成生物学重要概念谈几点个人的想法。
一、通过事实性知识来形成重要概念
所谓事实性知识就是指事实,它是一种重要的知识类型。它是学生解决一个问题必须知道的基础性知识。生物学重要概念的形成往往要基于很多的事实性知识。例如:苏教版八年级上册在讲述细胞核是遗传信息的中心这个重要概念时,并没有直接提出,而是通过一个实验为什么白鼠会生下灰鼠这个实验,列举了很多事实性的知识,如灰鼠提供取出胚胎细胞的细胞核,黑鼠提供除去细胞核的受精卵,白鼠提供子宫等等,让学生通过对这些事实性知识进行分析、总结、归纳,帮助他们形成细胞核是遗传信息的中心这个重要概念。
二、通过了解前概念形成重要概念
前概念是生物学概念建立的基础。包括学生已有的生活经验和原有的概念都属于前概念的范畴。生物学教学的目的不是为了让新知识取代学生原来的知识。建构主义认为,学习不仅包括结构性知识,而且也包括背景经验。学习者总是以其自身的经验(包括正规学习前的非正规学习和科学概念学习前的日常概念)来理解和建构新的知识或信息。例如,苏教版七年级上册,探究种子萌发的外界条件这个重要概念。学生对于种子的萌发已具有一定的生活经验,进而形成了一定的概念,但是,这个原来的概念是否正确还要与新的知识联系起来,相互作用由此引发认知结构的重组。有的同学一直认为种子在萌发的过程中会受到光的影响,通过实验探究发现原来光不会影响种子的萌发,但他们之前认为水、空气、温度等会影响种子的萌发,这些原有的概念都是对的。
三、通过创设问题情境形成重要概念
初中生物的很多重要概念可以通过创设问题情境来帮助形成。在创设问题情境时,一定要考虑到提出的问题是否贴近生活,是否具有趣味性或者能引起学生的认知冲突,从而唤起学生的求知欲望,激发学习兴趣,把学生带入一种与问题有关的情境中去,进行有效地学习。研究表明:问题和概念只有全部被展示不是单独地被提出时,学生才能最投入地学习。例如,苏教版七年级上册细胞分裂这个概念。学生要对细胞分裂的过程完全理解是比较困难的。教师可以先给学生做一个简单的算术题,一个人的体细胞含有23对染色体,这个细胞通过一次分裂以后形成新的细胞,每个细胞里面含有多少染色体?有的同学说还是23对,有的同学说23条。这道简单的算术题引起了学生认知的冲突,从而激发了学生对探究细胞分裂过程的欲望,进而建立起这个概念。苏教版七年级下册血液的组成这个概念,教师可以结合日常生活,让学生谈谈对血液的认识,根据这些生活经验让学生主动思索,进行探究,最终通过归纳,概括出血液的组成这个重要概念。
四、通过比较有关知识形成重要概念
比较是通过观察、分析,找出研究对象的相同点和不同点,它是认识事物的一种基本方法。通过比较可以使学生把一些易混淆的重要概念加以区分,进而掌握概念之间的共同属性和相关概念间的联系和区别。例如:苏教版七年级上册细胞的结构这个重要概念。可以对比植物和动物细胞结构,找出两者相同的结构和不同的结构,加深对细胞结构的认识。例如:苏教版八年级上册人的性别决定这节中染色体的类别这个重要概念,通过比较男、女体细胞中的染色体的图,找出它们的相同和不同之处,进而归纳出染色体的类别。
《义务教育生物学课程标准》中明确提出:“生物学概念是生物学课程内容的基本组成。生物学重要概念处于学科中心位置。”教师在进行教学活动时应该重视生物学重要概念,紧紧围绕生物学重要概念进行教学活动。学生通过生物学重要概念的形成,提高了生物学科学素养,这种科学素养将影响他们的一生。著名教育家先生说:“教育者,非为已往,非为现在,而专为将来。”
参考文献:
[1]伯海英.前概念转化策略在初中生物学教学中的应用.中学生物教学,2012(6).
[2]关文信.新课程理念与初中生物课堂教学实施.首都师范大学出版社,2003-06.
关键词:概念图;教学模式;理科教学
中图分类号:G63 文献标识码:A 文章编号:1673-9132(2016)19-0092-02
DOI:10.16657/ki.issn1673-9132.2016.19.058
一、概念图的研究现状
概念图是用于表征和揭示知识结构中意义联系的图表,最早是美国的康奈尔大学教授诺瓦克在上个世纪60年代等人提出。现在概念图教学策略盛行于国外特别是欧美国家。与国外相比较,国内概念图教学模式有着非常广阔的研究价值及应用前景,在教和学的过程中,概念图教学的研究最为活跃,成果也十分明显。研究表明,其作为有效的教学策略,概念图教学可以帮助学生提高逻辑推理能力,对学生的知识形成过程产生显著影响,并能有效提高学生的学习成绩,概念图作为教学的工具,其强大功能正日益显现出来[1]。
二、概念图的组成成分
概念图主要由概念、命题、交叉连接和层级结构四部分组成。概念就是学习过程中所感知到的事物的本质或规则属性,把所感知的事物的共同本质特点抽象出来,用专有名词或符号进行标记。命题是对事物现象、结构和规则的陈述,将两个概念之间通过一个连接词而形成的意义关系。交叉连接是指不同知识领域概念之间存在的相互关系。层级结构表示概念的展现方式。学习者在构建概念图的过程中,将概念通过横向、纵向、回溯等联系方式构成阶层化的、从高级向低级或从大到小的、逐渐分化的图表,在这一过程中知识被高度浓缩,清晰地揭示了新旧知识建构的实质。学习则是建立一个完善的概念网络,随着新的知识的接受不断地向概念图中增添新的内容,同时,为了使学习者更有意义的学习,学习者必须把新学习的知识和学过的知识通过交叉连接和层级结构联系起来,并通过自己的认知对概念图进行随时补充、修改,发展充实自己的知识结构,从而有助于新知识的生成[2]。
三、生物教学中概念图的意义和作用
利用概念图这种可视化的语义网络为表示方法,将知识元素按其内在关联进行组织呈现和意义建构的一种教学法就称之为概念图教学模式。高中生物学科有它的学科特殊性,既有文科性质的识记内容,又有理科性质的推理内容。所以既要理解概念,又要理清关系。而概念图法恰好可以起到这样既能拎出重点,又能串接关系的作用。
利用概念图教学法,在高中生物教学过程中既可以快速清晰地运用板书结构展示知识,又可以运用逻辑思维来连接文字语言,传递教学信息。概念图,可以提纲挈领,明确重点,展示教学内容,体现教学结构和知识关联,强化记忆,展现美感,使学生感受到学习的简易化,从而感觉到成功的快乐,这样有利于学生长期有效地记忆知识[3-5]。
四、概念图教学模式的实践
尽管概念图的最初目的是为了评估学生对已有知识的系统掌握情况,但是它所蕴含的丰富教学功能不能仅将其视为评估工具,而是要尽可能地把概念图当做一种教学技能与策略。概念图可以促进教学过程的完成,并能清晰地展现,让学生看到概念和知识点之间的联系。例如,细胞增殖过程的教学,可以通过学生模拟探究细胞大小与物质运输的关系的实验为切入点,使学生得出细胞不能无限长大的原因是细胞体积越大,其相对表面积越小,细胞的物质运输的效率就越低。细胞表面积与体积的关系限制了细胞的长大。同时,细胞核是细胞的控制中心,细胞核中的DNA不会随着细胞体积的扩大而增加,如果细胞太大,细胞核的“负担”就会过重也限制了细胞不能无限长大。细胞既然不能无限长大,当其生长到一定阶段时就要通过增殖来产生新的细胞,进而引出细胞分裂的概念及真核细胞的三种分裂方式,再以有丝分裂的周期性引导学生理解细胞周期的概念及分裂间期与分裂期的区别和特点。在学生构建此概念图的过程中,学生通过实验验证了细胞不能无限长大,多细胞生物体要经过细胞的增殖和分化发育为成体,生物体内,也不断地有细胞衰老死亡,需要通过细胞增殖加以补充,明确细胞增殖是重要的细胞生命活动,是生物体生长、发育、繁殖、遗传的基础。在概念图主线构建完成后,教师可通过植物细胞的有丝分裂过程各期的特点引导学生继续补充新的知识节点,帮助学生形成本节课知识网络,突破本节教学的重难点,落实教学目标。学生在学习的过程中依托概念图教学模式,通过概念图构建主动生成知识,完善知识网络,课程改革中学生的主体地位也得以体现。
参考文献:
[1] 赵桂利.国内概念图研究现状分析[J].理工,2010,(10):94-95.
[2] 郑魏.利用概念图促进概念教学的教学模式研究[D].长春:吉林大学,2011.
[5] 刘恩山,徐洪林.运用概念图进行生物教学对学生认知方式的影响[J].学科教育,2003.
【关键词】生物学 概念性知识 学习方法
在近年来的高考生物学科评卷中,常常发现很多同学由于审题和表达不当而痛失分数,那么原因在哪里?如何避免此类失分呢,笔者认为原因是学生对生物学基本概念理解不透,下面结合例子谈谈生物学概念学习的几种方法。
一、提供丰富的直观材料,丰富感性认识
在生物教学中,通过对演示、实验、模型、标本、挂图、动画的观察和联系实际进行讲解,使学生理解掌握概念。苏联心理学家鲁宾斯坦说:“任何思维,不管它多么抽象多么理论,都是从分析经验材料开始的。”这里所说的经验材料就是指我们现在所说的感性材料。因为它比较直观,这样做也符合人们对事物的认知过程。而且我们生物学的发展过程也是由描述性生物学阶段到实验生物学阶段再到分子生物学阶段的,这也说明在生物学的学习过程中首先要通过观察。
二、分清事物现象,抓住本质属性
在获取了一定的感性材料的基础上,要要求学生对已经获得的材料进行认真的思考和分析,对材料要进行“由外到内,由此及彼”的加工处理,达到去其糟粕,留其精华的目的。也就是说要通过分析比较,搞清楚材料的本质属性和非本质属性,主要特征和次要特征。并且对具体的现象进行概括、归纳,最后得到完整的概念。例如:在学习减数分裂的概念时,教师可以组织学生复习有丝分裂的相关知识,启发学生思考:细胞两两结合形成合子的有性生殖细胞中的染色体的数目,必然是两个细胞中染色体数目之和,从而引发出问题,以人为例,人的体细胞中有46条染色体,如果是有丝分裂得到的细胞结合,则下一代细胞中的染色体数目就是92,以此类推,我们就会发现问题。因此在形成合子的时候,生殖细胞的染色体数目和体细胞相比必须是减半的。在讲解减数分裂过程时,我们又可以和有丝分裂进行比较,明确两者在间期染色体都只是复制一次,减数分裂的关键是联会,分离,减半,从而保证了染色体均等的分成两组(由2n到n),这是减数第一次分裂。减数的第二次分裂与有丝分裂相似。最后归纳总结出减数分裂的概念:减数分裂是生殖细胞成熟之前进行的一种特殊的有丝分裂;在分裂过程中,细胞连续分裂两次,而染色体只复制一次;分裂后所形成的细胞中染色体数目比原来的细胞减少了一半。这一部分的知识必须要求学生有深刻的记忆,它对后面学习遗传的两大规律是非常重要的。
三、咬住关键字词,深入咀嚼推敲
面对一个概念,在总体上理解其文句意义的基础上,先从语法上分析其句子结构,找出并明确中心词和修饰成分,因为概念的关键字、关键词通常存在于中心词和修饰成分之中,然后再深入地推敲咀嚼、分析理解这些关键字词在概念中的确切含义。要“打破砂锅问到底”,要“知其然,知其所以然”,这样才能准确地理解概念。例如同源染色体的概念是这样叙述的:“配对的两条染色体,形状和大小一般相同,一条来自父方,一条来自母方。”通过句子结构的分析,明显可以看出:“两条染色体”是概念的中心词,“配对的”、“形状大小一般相同,一条来自父方,一条来自母方”是中心词的修饰成分,其中“两条染色体”、“形状大小”、“一般”、“相同”、“来自・・・”是概念的关键词。
四、联系相关知识,广泛延伸拓展
有些概念的理解,单纯理解其文句叙述和关键词的含义还不够,还要联系相关的结构生理,才能领会其深刻含义。因此,在学习概念时,广泛联系拓展延伸,对概念的学习也是重要的。例如“分化”是这样定义的:“在个体发育中,由一个或一种细胞增殖产生的后代,在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程。”理解这一概念时,如果单从这一叙述和有关的关键字词理解,是很难弄清其深层次的含义的,我们应联系相关的生理知识进行深入分析,从“由一个或一种细胞增殖产生的后代”一句,可联想到这实质上是指通过细胞有丝分裂产生的形态结构和生理功能相同的细胞群,即它们的遗传物质是相同的,但分化后却“在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异”,那么细胞在形态结构和生理概功能上从“相同走向不同”是如何产生的?引起细胞产生这种变化的原因是什么?是环境还是内部因素,还是二者兼而有之?为什么差异性变化是稳定的?在什么条件下能解除这种稳定性?通过深入的拓展延伸,刨根问底的分析,才能充分深刻地理解这一概念。
五、注重异同比较,力求融会贯通
效性。
关键词:创设情境;概念引入;有效性
生物学是一门研究生命现象及生命活动规律的自然科学。在生物学教材中有大量的专业性概念。据统计,仅初中生物人教版教材中比较核心的概念就有几十个,而这些概念,对于初中生来说,都是陌生的、抽象的。如果在初中阶段,没有掌握好这些基本的生物学概念,是难以学好生物学知识的,而且也会影响高中阶段生物学知识的学习,所以概念教学在初中阶段尤为重要。
概念教学的第一步就是要引入概念。概念如何引入,直接关系学生对概念的理解和掌握。我们知道鲜活的情境可以激发学生的情感体验,激发学生学习的欲望,而生物学概念正是在大量观察生物现象的基础上形成的。因此,通过创设各种情境,让学生观察、体验,从中发现一些生物概念,可以帮助学生有效地理解和掌握概念,减小学生学习的困难。
一、提供感性材料,引入概念
在初中生物教材中,涉及的概念大多是可以直接通过观察而获得的具体概念。如,被子植物、裸子植物、两栖动物、哺乳动物、昆虫等等。而这些概念都可以通过观察具体的实物、标本、模型、图片等形成。因此,在教学中,教师尽可能为学生提供典型的实物、标本、模型、挂图等丰富的感性材料,使生物概念形象化、具体化,便于学生理解和记忆。例如,在讲授“鸟类”这一概念时,教师可以先让学生观察一些鲜活的鸟类,比如,学生熟悉的麻雀、乌鸦、鸽子等,再结合一些鸟类的图片、鸟类活动的视频资料。组织学生去观察、去发现,学生在对这些直观材料的观察下,归纳鸟类的特点以及与其他生物类群的区别,鸟类的概念也就自然形
成了。
二、创设实验情境,引入概念
实验是研究自然科学的基本方法,通过实验和实践,可以提高学生对概念的认识,帮助学生理解概念的本质。例如,在学习“反射”这一概念时,我在学生不经意时,把手在他的眼前快速一晃,学生的眼睛就会不自觉地眨巴起来。我告诉学生这就是一种反射活动,然后与学生一起分析这一反射活动的形成。通过体验和分析,学生很容易得出反射的概念。这样引入生物概念既可以激发学生的学习兴趣,又能帮助学生轻松地理解概念。
三、开展模拟演练,引入概念
把讲台变舞台,让学生做演员,教师可根据教学的需要创设一些表演的情境,使生物概念生活化、具体化。例如,在学习“生物”这一概念时,有学生说教室里摆放的课桌也是生物,他认为树是生物,而课桌是用树木做成的,应当也是生物。针对这种情况,我在课堂上安排两个学生分别扮演小树和由树木做成的课桌,进行辩论。小树说:“我能呼吸。”课桌说:“我不能呼吸。”小树说:“我需要营养。”课桌说:“我不需要营养。”小树说:“我能长大,能繁衍后代。”课桌说:“我不能长大”……这样的引入,生动真实,费时不多,激发了学生参与课堂教学的积极性,发挥了寓教于乐的学习优势,使学生在情趣中理解了什么是生物及生物与非生物的本质区别。
四、多媒体展示,引入概念
在初中生物概念教学中,还有一些不能通过直接观察而获得的,相对较抽象的概念,如,光合作用、呼吸作用、基因、消化、吸收等,如果教师只是用语言描述,难免有些枯燥乏味。运用多媒体资源,能够有效地帮助学生理解概念,把握概念的本质。例如,在学习“光合作用”时,运用多媒体资源,再现了光合作用的研究过程和普里斯特利证明光合作用释放氧气的实验。学习“怀孕”这个概念时,运用科教短片播放怀孕的动态过程。学习“免疫”时,插入了Flas。这样有利于吸引学生的注意力,充分调动学生各种感官,将生物概念变抽象为生动,变难懂为易懂,促进学生对生物概念的接受和理解,并能很好地用这些生物概念解决实际问题。
五、用生物学史或生物学家的故事引入概念
在学习“细胞”一节时,学生对“细胞”这一概念的来历产生了好奇,在此我恰当地引入细胞的发现史和英国科学家罗伯特・虎克的故事:罗伯特・虎克用自制的显微镜观察植物软木塞的薄片,看到许多蜂窝状且中空的小格子,就称这些小格子为细胞(cell)。后来科学家发现,动、植物的身体都是由细胞构成的,于是便确立了细胞学说――细胞是构成生物体的基本单位。使学生轻松地了解了“细胞”一词的来历,并有效掌握了动植物细胞的结构。在学习“特异性免疫”这一概念时,首先给学生介绍我国发明的人痘接种法,不但有效地保障了儿童的健康,而且不久流传到国外,对世界的保健事业也作出了贡献。自从中国的种痘术传入英国以后,在英国流传达四十年。后来英国的一名乡村医生才证明了接种牛痘能预防天花。这段科学史有助于学生了解人类探索特异性免疫的漫长过程,了解了这一探索过程后,学生对特异性免疫这一概念的理解也就更加深入,应用也就更得心应手了。
总而言之,生物学中概念很多,教师在教学过程中,一定要认真把握教材中的素材,要善于运用多种方式方法适时地引入,引导学生正确理解和掌握生物概念,提高概念教学的有效性。
关键词:数学;思维意识;高中;生物教学;新课标
中图分类号:G632 文献标识码:B 文章编号:1002-7661(2016)15-239-01
数学是自然科学中的一大支柱,其思想渗透到所有自然学科中。在高中学习阶段,数学作为一门工具学科,在物理和化学上具有广泛的应用。而《2011年高考课程标准实验板考试大纲(生物)》明确提出:生物学科的命题要体现生物课程属于“科学课程”的性质,着重考查考生的理解能力、实验与探究能力、获取信息的能力以及综合运用能力。其中,特别在“理解能力”中增加了“能用数学方式准确描述生物学方面的内容”这一新要求。为适应这种变化,笔者在近3年的教学实践中,尝试着将“用数学”的意识通过课堂渗透给学生,主要的做法有以下几点,愿与广大同行交流,共同探讨。
一、利用数学符号,对学生进行渗透
在学习生物学概念时,让学生应用数学符号(+、-、=、)把相关的生物学概念联系起来,这样既能帮助学生更好地理解其内涵,又能直观地显示各概念之间的区别与联系,简化了语言叙述,加强了学生的记忆。例如,在区分血液与血浆,血浆与血清时,我们可以用等式直观地显示其联系与区别:血液=血浆+血细胞,血清=血浆-纤维蛋白原。还有很多的生物学概念也可以用等式的形式表示出来,如生态系统=生物群落+无机环境,1个四分体=1对同源染色体=2条染色体=4条染色单体=4个DNA分子=8条脱氧核苷酸链,自养生物=生产者=绿色植物+光能细菌+化能细菌。对于有些生物学概念我们还可以用一些不等式粗略地表示各概念的范围大小,例如,细胞核>染色体>DNA>基因>脱氧核苷酸,细胞的全能性大小:植物>动物,受精卵>生殖细胞>体细胞。通过上式我们可以看出,这些数学符号的妙用使得这些生物学概念之间的关系,直观化、简单化、明了化,便于学生理解与记忆,增强了学习的趣味性。
二、利用数学的概念、观点分析阐释生物学概念,对学生进行渗透
1、集合的观点
“集合”是高中数学的一个基本概念,与之相关的概念还有“元素”、“子集”、“包含关系”等。在人教版《普通高中课程标准实验教科书生物必修3 稳态与环境》第71页对“群落”这一概念的描述为:“同一时间内聚集在一定区域的各种生物种群的集合,叫做群落”。这便是从“集合”观点描述生物学概念的一典型实例。
在接触了这些概念以后,笔者从“集合”的角度,引导学生对其进行如下理解:
(1)种群是由生活在同一区域同种生物的全部个体构成的“集合”,组成它的“元素”是该区域该生物的全部个体。
(2)群落是由生活在同一区域的全部种群构成的“集合”,组成它的“元素”是该区域的全部种群。
(3)由以上观点,可以把种群看做是群落的“子集”,它们之间是“包含关系”
(4)生态系统是由生物群落与它的无机环境构成的“集合”,组成它的“元素”是生物群落与无机环境。
(5)由以上观点,可以把群落看做是生态系统的“子集”,它们之间是“包含关系。”
总之,从“集合”的观点分析理解生物学概念可贯穿整个高中三年的生物学教学,不仅可以让学生对概念的内涵及其相互之间的关系理解更加深刻,也很好地树立起了学生“用数学思维理解生物学”的意识。
2、函数的观点
“函数”是高中数学的一个重要概念,是高中数学的一条主线,学生对其的理解较为深刻。若能在高中生物教学中,将“函数”的观点引入,做到两者的有机结合,便能对学生在高中生物中的“数学思维意识”的培养起到潜移默化的作用。教材第85页描绘了温度和pH对酶活性影响的曲线。在讲解分析这两个坐标曲线的时候,笔者从函数的观点,引导学生对其含义做以下理解:
(1)温度和pH是“自变量”,酶活性是“因变量”。
(2)酶活性可以看做是温度和pH的“函数”。酶活性的大小随着温度和pH的变化而变化。
(3)坐标曲线是酶活性随温度和pH变化的“函数图像”。
通过这样的理解,在学生首次接触坐标曲线时便进行了渗透,引导他们以后有意识地从函数的观点认识生物学中的变化规律。
三、利用数学思想解题,对学生进行渗透
在高中生物中,有些习题若单纯从生物学过程角度分析,不容易找到解题的突破口,若从数学思维的角度,便很容易理解。
生物学科的知识主要是由生物科学的概念构成的,生物学概念反映了生命现象和生命活动规律的本质属性。高中生物新教材的重要价值取向之一就是重视以生物学基本概念构建主线突出、结构合理的知识体系,努力促进学生认知结构的发展。学生只有在深刻理解和准确把握各种生物学概念的基础上,才能建构良好的生物学知识结构并在实践中加以运用。
传统高中生物课堂主要存在两种概念教学模式:一是“注入式”的生物概念教学模式,还有一个是“说文解字式”的生物概念教学模式。这两种模式有其共同特征:只重结论,不重过程;只重定义,不重现象;只重记忆,不重运用;只限于概念本身,不注意结构联系;只重概念知识,不重科学人文素养。学生在学习过程中经常会出现一系列判断、推理及结论的错误,使学生、教师都不胜其烦。究其原因,都是由于没有掌握概念学习的要领,而出现“概念不清楚”、“概念掌握不完整”或“概念理解错误”等问题。培根在《新工具》中写道:“我们不能像蚂蚁,单是收集,也不可像蜘蛛,只从肚子中抽丝,而应像蜜蜂,既收集又整理,这样才能酿出香甜的蜂蜜。”培根强调的“既收集又整理”,就是提示我们要善于应用归纳、演绎、比较、类比等多种思维方法让学生从多角度、多方位把握概念的内涵与外延,从而深刻理解概念,同时改善概念学习的方法和品质。为此,笔者在高中生物教学中尝试应用归纳、演绎、比较、类比等多种思维方法进行概念教学,取得了较好的教学效果。
一、演绎
从某个具有普遍意义的一般性生物学原理或生命活动规律出发,推理解释某些个别的或特殊的生物现象,这种从一般到个别,从普遍到特殊的推理方式叫做演绎法。运用演绎法进行生物学概念教学实质上是为学生提供新的问题情景,指导学生运用所学的概念进行合理的分析解释,并提出解决问题的措施。这种方法既能让学生较好地理解概念的内涵和外延,又能提高学生运用所学概念解决实际问题的能力。演绎思维应用于概念教学中的常见模式为:呈现概念举例说明。
如在学习“酶”的概念后,学生基本能掌握该概念的
外延——酶的催化作用需要适宜的温度,即在一定的温
度范围内,随温度的升高,酶的活性增强,在最适温度时,酶的活性最强,超过最适温度后,酶的活性随温度的升高而降低,直至高温破坏酶的分子结构而使之完全失活。如何指导学生演绎和应用酶的这一特点呢?可以列出一些生物学现象让学生解释。①为什么高烧病人往往胃口不好?②为什么加酶洗衣粉在温水中去污效果更好?③人们常在冷泉中找到嗜热细菌而很少在热泉中找到嗜冷细菌,这是为什么? ④高温灭菌消毒的主要生物学原理是什么?
二、归纳
归纳是从特殊性知识的前提出发,推理得到一般性知识的结论的思维方法。归纳思维应用于概念教学中的常见模式为:呈现实例总结概念。教科书内容的组织应当实现学科逻辑与学生认知逻辑的统一。所谓学科逻辑,指组织教学内容时先概念后应用。但我们知道,如果先举例讨论,然后由学生自己总结出概念的内涵和外延,这样在活动中建构知识,一定能极大地激发学生的探究动机,也才更符合学生的认识逻辑规律。
例如,学习必修2中“单倍体”的概念时,学生常误解单倍体一定只有一个染色体组,具有3个以上染色体组的一定是多倍体,这说明学生没有真正把握概念的本质属性。 “单倍体”的概念在课本中是这样描述的:单倍体是体细胞中含有本物种配子染色体数的个体。若照本宣科地讲解单倍体概念,学生不易理解,难以激活学生的学习兴趣,学生只会机械记背这一概念,不能灵活地运用。笔者在教学中选择从学生熟悉的实例引入。师:同学们知道蜂群中有几种蜂?生:蜂王、雌蜂、雄蜂(蜂王、工蜂、雄蜂)。师:哪位同学来说一说三类蜂在蜂群中各有何责任? (学生七嘴八舌,非常兴奋)师:其中雄蜂的职责就是与蜂王,完成后,它们将被工蜂推出巢外,离开家的雄蜂不久便死亡,因为它们发育不良,不能自食其力,为什么呢?原来雄蜂与蜂王和工蜂出身不一样,雄蜂由未受精的卵发育而成,它的体细胞中只含有该物种的一半染色体。接着笔者又呈现其他单倍体的材料,如“用二倍体黄瓜的花粉进行花粉离体培养得到的植株”“含有3个染色体组的普通小麦的单倍体”,通过分析事例最终使学生归纳出单倍体的本质特征是“本物种配子染色体数目”,而含有几个染色体组并非其本质特征。然后在学生形成概念的基础上,再设置问题情境加以应用。实践表明通过这样的方式习得的概念,学生理解更深刻,记忆更牢固,应用更灵活。
三、比较
比较是通过对两个或两个以上对象进行求同和求异两个方面的对照分析而加强对知识的理解和获得新知识的方法。在生物学知识体系中存在大量或字面相似或本质接近的概念,如染色体与染色单体、基因与DNA、基因突变与基因重组、线粒体与叶绿体、细胞质与细胞质基质、种群与物种、无籽西瓜与无籽番茄、生长素与生长激素等,还有一类是生理过程相关的概念,如有丝分裂与减数分裂、细胞分裂与细胞分化、转录与翻译、细胞凋亡与细胞坏死……正因为这些容易混淆的概念,使学生的学习难度增大,学习效果下降。要解决这些问题,比较法可以起到较好的效果。比较法应用于概念教学的常用形式有表格比较、图解比较。例如,DNA与RNA的比较、有氧呼吸与无氧呼吸的比较、光反应与暗反应的比较、跨膜运输3种方式的比较等。
四、类比
类比是根据两个或两类事物在某些属性或关系上的相同或相似,推出它们在其他方面也可能相似或相同的一种思维方法。类比思维就其本质而言,是一种把抽象思维与形象思维相结合而进行的猜测性思维,它的突出特点是能够充分发挥学生的想象力。
如学习必修2“基因突变”的概念时,教师可以利用“问题探讨”中抄写错误的3个英文句子与基因突变的3种类型,碱基对的增添、缺失、替换类比分析,引导学生掌握基因突变的概念。又如在学习细胞器时,可将“溶酶体”比作酶仓库、将“线粒体”比作动力工厂、“叶绿体”比作能量转换站或养料制造厂等,这些比喻对学生理解这些细胞器的功能是非常有利的。但是比喻一定要贴切,在本体和喻体之间要存在较强的相似性。只有这样,抽象、生僻的概念才会变得通俗易懂。
总之,要实现高效的高中生物概念教学,教师必须突破传统的概念教学模式,综合应用演绎、归纳和类比交替或齐头并进的多元模式,使学生在概念学习过程中感悟多种逻辑思维方法的魅力,让学生从多视角、多方位立体地透视概念的内涵和外延。
参考文献
[1] 赵光武.思维科学研究[M].北京:中国人民大学出版社,1999.
[2] 李维.学习心理学[M].成都:四川人民出版社,2000.