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【关键词】:提高 生物科学素养 途径
生物学课程作为一门科学课程,不仅要传播科学的事实和概念,更要体现科学是一个探究的过程。生物学教育的宗旨应该是培养全体学生的生物科学素养。这一宗旨的确立,将使我国生物学课程产生一些重大变化。理解这一新的课程理念,也将有助于生物老师们的教学改革和实践。
一、关于科学素养的认知
我国基础教育的任务是培养未来的合格公民。在当今科技产品比比皆是、科学问题在我们的生活中无处不在的时代,在个人生活和社会生活中,要去面对各种各样与科学相关的问题,并做出决策。这些都要求生活在当今和未来社会中的公民具有一定的科学素养。
具备科学素养的人应该:①具有良好的科学态度和科学情感,包括探索自然的好奇心和求知欲、科学的价值观念、对科学学习的正确态度;②掌握了科学的基本概念和原理;③具有基本的科学探究能力,及对事物的观察能力,思考问题的能力,创造性地解决问题的能力,具有批判性思维的能力及在团队中的合作能力等。
二、关于生物科学素养的认知
“科学素养”是20世纪90年代以后许多国家的教育家在课程改革中的共同声音,
它已成为我国新一轮理科课程改革的基本目标。我国在2001年教育部颁布的《全日制义务教育生物课程标准(实验稿)》中指出:“义务教育阶段的生物课程是国家统一规定的,以提高学生生物科学素养为主要目的的必修课程,是科学教育的重要领域之一。”将提高生物学素养作为课程的主要目的和基本课程理念,标志着我国生物课程有了重大变化,这有助于将我国生物学教育提高到一个新的高度。
课程标准提出“提高学生科学素养”的理念,是期望学生通过生物课的学习能够在以下四个领域得到发展:①好奇心。生物学教师的任务就是培养学生对科学现象产生好奇,并将这种好奇心转变成对科学和对学习科学的积极态度。②诚实。在生物学教育中,培养学生诚实的品质就要求学生要真实地报告和记录在实验中观察到的东西,而不是他想象中应该是的东西,也不是他认为老师想要的东西。③合作。团体成员之间的合作意识是科学精神的重要组成部分。④创造力。培养学生的生物科学素养是我国中学生物学课程的总目标。生物学素养的高低是一个连续变化的过程,每个学生都处于这种连续变化的不同位置上,不同的位置反映了他们对生物学理解的程度。培养学生的生物学素养,主要有以下几个不同的层次:
1.肤浅的生物学素养
学生在日常生活中能够认出哪些是生物学的术语和概念,并能够将这些术语与自然界中的现象相对应。
但他们仍然有错误概念,对生物学概念的理解也很不准确。
2.功能化的生物学素养
学生能够使用正确的生物学词汇,对术语的定义表述也很准确。但大都是基于记忆。 转贴于 3.结构化的生物学素养
学生应能够理解生物学的概念体系,理解科学探究过程的知识和技能,能够用他们自己的话来解释概念。学生能将所学的知识与他们个人生活实际相联系,对于生物学的学习充满兴趣;他们从学习或实践的经历中构建了概念的意义和对概念的理解。
4.多维的生物学素养
学生理解生物学素养在诸多自然学科中的地位,知道生物学的发展史和生物学的本质、特点,理解生物学与社会之间的相互作用。学生能够意识到自己在知识或技能方面的不足,自己主动去获取更多的知识或技能;能够将学科知识应用于解决问题或寻找答案的行动之中。
三.学生生物学素养的培养途径
1.科学的世界观
科学的世界观是主要包括:①科学认为世界是能够被认知的,世间的万事万物都是以恒定的模式发生和发展,只要通过认真系统的研究都可以被认知。②科学知识是不断变化的,知识的变化是不可避免的。有些新的发现会对已有的理论构成挑战,从而要不断地对这些理论进行检验和修改。③科学虽然处于不断变化中,但这种变化只是处于缓慢的修正之中,绝大部分科学知识是非常稳定的,所以科学知识的主体具有连续性和稳定性。④科学不能为一切问题提供全部答案。人类面临的很多问题,是由政治、经济、文化和环境共同决定的,科学只是其中的因素之一。
此外还有爱国主义教育,包括积极培养热爱大自然,珍爱生命,爱家乡、爱祖国的情感,正确理解人与自然和谐发展的意义,从而增强振兴祖国和改变祖国面貌的使命感与责任感。
2.科学探究方法与技能
学校的科学探究活动通常是学生们获取知识、领悟科学的思想观念而进行的各种活动。学生们应该掌握科学探究的一般技能,包括:提出问题、做出假设、制定计划、收集证据、得出结论、表达和交流的科学探究能力。学生进行探究的真正意图,不仅在于掌握生物学知识本身,而更重要的是要让学生学会科学探究的一般方法,让他们亲身体会科学家是如何困惑于问题、如何假设问题的“答案”、考虑从哪些途径去解决问题,并以此渐渐地养成探究的态度和方法。
3.科学、技术与社会
生物学课程对学生进行社会的教育,目的在于突出科学、技术、社会之间的关系。学生要了解什么是科学,什么是技术,以及科学和技术的联系。科学、技术与社会是紧密相连的。社会可以影响科学和技术的发展,科学和技术又会影响社会。通常技术对社会的影响比科学对社会的影响更为直接。
关键词:初中生物;概念教学;方法探讨
中图分类号:G630 文献标识码:A 文章编号:1003-2851(2013)-09-0249-01
义务教育阶段的生物学课程,在教学内容的安排上采用了重要概念螺旋式发展的思路和编排方式。初中阶段建立的生物学概念不是一蹴而就,而是为后续的学习打下基础,以便在下一个学段进行更深入的学习,由于考虑了学生年龄的特征,初中阶段的重要概念陈述并不是十分严谨或完美无缺,但要表述出概念的实质,并准确无误。因此,教师在教学中要重视概念的教学,注意下工夫来帮助学生建立和理解生物学概念。
概念是对事物的抽象或概括,对学生认识世界、了解事物的本质或规律有重要的帮助。义务教育生物学课程所涵盖的知识可以划分为生物学事实、概念和原理,生物学概念是生物学课程内容的基本组成,也是教与学的重点。对于学习者来说,建立、理解和使用生物学概念是他们生物学素养水平的指标之一。我们在诸多生物学概念中还可以找到生物学重要概念(或核心概念),生物学重要概念是处于生物学中心位置,包括了对生命现象、规律、理论等的理解和解释,是生物学科知识的主干部分,对学生学习生物学及相关科学具有重要的支撑作用。生物学概念通常包括三个要素:概念名词(或概念术语)、概念的内涵和概念的外延。其中概念名词或术语是对概念的指代,概念的内涵揭示了概念的本质属性和特点。说到生物学概念,我们立即会想到“生态系统”“呼吸作用”“遗传”等生物术语所指代的概念。而实际上,在课堂教学中,教师可以使用术语来传递生物学的概念,如“光合作用”;也可以用描述概念内涵的方式来传递概念,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”。教师在教学中需要注意的是,学生在尚未了解概念内涵的情况下,教师使用术语来传递概念是困难和无效的。在教学中教师要通过教学活动帮助学生理解概念的内涵,当学生建立、理解了概念之后,再鼓励他们使用相应的术语进行交流。
有些人认为概念是用定义来描述的,定义就是概念。在生物教学中,许多定义并不是概念内涵的全部,所以不管是“科学探究”,还是“生态系统”这样的概念,仅仅靠一个定义往往是不能包含一个概念的全部内涵,教师不要过早的满足于学生对一个定义的记忆和背诵,虽然学生对定义的背诵和记忆在考试中有可能取得满意的分数,但当学生面对问题的时候其作用却是十分有限的。那么,在教学中如何帮助学生建立和理解生物学概念呢?
一、围绕生物学重要概念来组织并开展教学活动,所有的教学活动都应该帮助学生建立和理解概念
教师在设计和组织每个单元的教学活动时,应该围绕重要概念展开,依据重要概念精选恰当的教学活动内容和活动方式,在有限的课题内用尽可能多的课时和尽可能多的教学活动用于帮助学生建立重要的生物学概念。不管教师采用什么教学方式或策略,如讲解、演示、讨论、模拟、探究、动手等,都应该是帮助学生理解和建立相关的概念。
二、在教学中,为了帮助学生形成正确的生物学概念
教师一方面需要向学生提供各种丰富的有代表性的事实来为学生的概念形成提供支撑,帮助学生形成概念完成从感性认识到理性认识的过程和转变。另一方面,教学活动不应仅仅停留在让学生记住一些零散的生物学事实,而是要通过对事实的抽象和概括,建立生物学概念。教学中,呈现生物学事实的途径可以是老师的讲述、演示教材中的图片或数据以及视频提供的生命现象或过程,也可以安排学生动手实验,用直接或间接的证据和事实帮助学生建立抽象的概念。
三、当学生建立起一系列相关概念后,教师要帮助学生建立有意义的知识框架
而这个知识框架中的基础和主要知识点就是重要的生物学概念,使得包括重要事实在内的细节知识都在这个框架中有合理的位置,便于记忆和检索。
四、在理解的基础上积极的应用概念去解决与这个生物学概念相关的现实问题
在理解的基础上积极的应用概念去解决与这个生物学概念相关的现实问题,不仅能提高学生去掌握概念的积极性和主动性,还能进一步加强和巩固对概念的理解。
五、重视生物学概念,强调学生对概念的理解和建立时,教学评价工作要密切配合
随着我国教育事业的发展,新课程改革的推进,高中教学越来越受到教育部门的重视,生物教学是高中教学中的重要内容,生物学是一门研究生命现象和生命活动规律的学科,对于推动我国的生命科学科研、医学事业等都有着重要的作用。本文分析了目前我国高中生物教学中存在的问题,针对提升生物教学质量,创新概念教学模式提出了几点措施。
关键词:
高中生物;概念教学模式;应用探索
引言:
生物学是一门研究生命现象和挖掘生命活动本质的自然学科,学科基础理论学习主要就是针对生物概念而进行的,生物学概念是生物学领域的基本单位,生物学中的一些原理和规律都要通过概念的形式表现出来。概念教学模式是高中教育过程中应用较为广泛的教学方式,是培养学生能力的一种有效途径。目前我国高中生物教学还有一些做得不到位的地方,有一些问题急需解决,因此,构建创新的教学模式势在必行,是生物学科发展的需要,是素质教育对高中教学提出的要求,也符合教育改革的趋势。
1高中生物教学现状
1.1教师的专业水平有限,概念教学意识有待提高:
目前影响高中生物教学很大一方面因素是师资力量的因素,师资力量不足和教师专业素质较低,都会对教学效果和教学质量产生影响。教师是教育的引导者,使课堂教学的组织者,现在部分高中的生物教师不是生物专业毕业的,对于生物概念的掌握不够扎实,对生物概念的教学方法也不够熟练,加之,个别高中不重视生物教学,认为生物是副科,只重视语数外三大主科的教育情况,使得教师的教学压力较小,工作态度比较散漫,对教学不够上心,对自身素质和专业教学水平的提高不够重视,导致生物教学效果不佳,学生成绩平平。
1.2生物概念教学方式单一,教师采取的教学手段较少:
生物概念本身是比较理性的学习内容,教师的教学手段对学生学习积极性是有很大影响的,目前,高中生物教学呈现的特点都是课程设置不合理,课程内容较为枯燥,教师教育方法单一,在课堂教学过程中只是讲解,学生被动地听讲,师生之间的互动很少,关于生物概念知识的沟通和交流有限,使得教学难以吸引学生的注意力,难以提高学生的学习积极性,致使个别高中生对生物学系产生厌烦心理,这严重影响了生物课的学习效果,不利于生物概念的学习,不利于学生对生物概念的掌握。
1.3生物教学功利性较强,忽视对学生的能力培养:
我国大多数高中教育是为学生大学教育打基础的,这无可厚非,但是过分强调高中教学的应试性质就偏离了素质教育的轨道,现在的教育要以培养学生能力为主。目前高中生物教育受应试教育的影响,一些教师的观念不正确,只重视学生的生物考试成绩,忽视对学生生物意识和生物知识运用能力的培养,理论学习和实践严重脱离,生物教学不够贴近生活,学生不会用生物知识解释和解决身边的问题,难以将生物理论与实际结合起来。
2创新概念教学新模式的有效策略研究
2.1利用模型加强生物概念学习:
模型教学法是生物概念教学的重要方法之一,是有效提高教学效果的途径,具体分为概念示意图模型、物理模型、数学模型三种。概念示意图模型在高中生物教学中应用很多,考试内容也多以生物概念示意图的形式出现,教师在教学时要注意核心概念图的教授,让学生掌握概念图,认识并会简单绘制,概念图是生物概念的直接表达形式,有利于加强学生对生物概念的形象化理解。物理模型教学法,生物教师在教学时要组织学生进行物理模型创作,有了物理模型,可帮助学生对生物概念又一个立体的认知,教师可以设置物理模型课程,安排课时,使学生参与到物理模型制作中,有利于学生对生物概念的深入理解。数学模型教学法,生物学科和物理、数学都是相关联的,生物概念中有很多是有数据依据的,这就要求教师教学时要将数学与生物有机结合,构建件数学模型是学生有效掌握生物概念的途径。教师在教学时要注重模型教学法的结合,根据不同的教学内容使用不同的方法,提高教学水平。
2.2利用演绎-归纳-类比法进行生物概念教学:
演绎、归纳、类比的方法适用于生物概念的教学,是有效的教学方法之一。演绎法是指从一般生物原理和规律向个别生物现象推理的过程,运用演绎法可以有效使学生理解生物活动规律,对那些特殊生物知识印象更深;归纳即总结,在生物概念教学中,教师要注重对有相似特点的知识和概念加以归纳总结,确保将生物知识划分为各种体系,使学生的学习更有针对性和广泛性,使学生的学习探究精神得到升华;类比方法是通过不同事物之间的特点,或不同属性之间的比较,得到关于生物学结论的教学方法,类比方法重视形象思维和抽象思维的结合,能够充分调动学生的想象力和创造力的学习方法。这三种思维方法巧妙结合,共同为生物教学服务,教师要做好这三项思维教学法,进而提高生物教学质量。
2.3创设情境,鼓励学生参与讨论,深入理解生物概念:
任何一门学科的教学质量要想有所提升,创设情境是必不可少的,高中生物教学内容较为科普,学习起来比较复杂和枯燥,难免对学生的积极性有所影响,这时就需要教师对自己的教学加以调整,在教学活动中注意创设情境,预设学习问题,让学生带着问题进行预习。在课堂教学时,将学生分成小组对生物概念进行讨论,实现师生互动与生生互动。还可以运用案例教学法,将贴近生活的实例引入教学中,让学生对实际案例进行分析,进而得出结论,完成对生物概念的形象化教学。
2.4运用多媒体教学法,提高学生学习兴趣和积极性:
传统的生物学教学方法比较单一,教师教学手段应用较少,现在是网络科技时代,现代的教学技术在教育界被广泛应用,生物教学也不例外。生物教师可以有效运用多媒体课件讲解生物概念知识,例如将概念示意图展现在课件上,让学生直观的感受生物体的神奇,还有教师要在网络下载一些生物常识作为学生的课外学习内容,使生物常识更贴近生活和实际,更符合时展的趋势,有效提高学生的学习积极性和学习热情,进而加强生物教学质量。
结语:
高中教育在人的终身教育过程中是非常重要的一个阶段,是学生向大学教育的过渡阶段,对于学生的人生发展至关重要。高中生物是高中学科教育的重要组成部分,生物概念教学模式的创新和发展对学生的意义重大,是培养学生综合能力的重要途径。
作者:刘鹏 单位:吉林省东辽县第一高级中学
参考文献
关键词:生物学概念;概念图;概念辨析
中图分类号:G633 文献标识码:A 文章编号:1003-2851(2012)-12-0177-01
目前使用的人教版《生物》教材,注重新课程标准强调的要“关注概念的实际背景与形成过程,帮助学生克服机械记忆的学习方式。”在这个背景下,新教材带给生物概念教学许多新的理念,以下是笔者一些体会,与大家交流。
一、从生物学概念的发展过程学习概念
1.学习生物学概念的发展过程有助于理解概念
科学是一个发展的过程,任何概念都要经历产生、发展的过程,生物学概念的产生、发展的过程,就是生物学概念的发展史。目前笔者使用的人教版《生物》课本中就有很多以课文形式呈现的发展史料,如学习“细胞”概念时,要求分析细胞学说建立的过程;学习“光合作用”概念时,要求说明对光合作用原理的认识过程;学习“DNA是遗传物质”概念时,要求总结人类对遗传物质的探索过程;学习“生长素”概念时,要求概述植物生长素的发现和作用;学习“基因工程”概念时,要求了解基因工程诞生过程中的理论突破和技术创新;等等。通过这些真实的、直观的探索历程,使学生在对具体问题的体验中感知概念,形成感性认识,再通过对一定数量感性材料的分析、总结,提炼出感性材料的本质属性。
学习概念发展过程还有助于学生理解和掌握概念的内涵与外延,从而理解生物学概念的科学本质。如在学习重要概念“光合作用”时,充分利用教材中的“光合作用”探索历程:1771年普利斯特利“绿色植物—烛—小鼠”实验,证明植物光合作用可以更新空气;1779年英格豪斯重复“植物更新空气”实验,发现该实验只有在阳光照射下才能成功,植物体只有绿叶才能更新污浊的空气;1845年梅耶指出植物在进行光合作用时,把光能转换成化学能储存起来;1864年萨克斯“叶片半遮光—碘蒸气”实验,证明光合作用可能产生淀粉,并需要光;1880年恩吉尔曼“水绵—好氧性细菌”实验,证明光合作用产生的O2是叶绿体释放出来的,叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所;1939年鲁宾和卡门同位素标记法的探究,有力地证明光合作用释放的O2来自水;20世纪40年代,卡尔文利用放射性同位素14C做实验研究,探明了CO2中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径。通过学习、分析和归纳总结,学生自然而然地得出了光合作用概念的实质:把无机物(CO2和H2O)转变成有机物,把光能转变成化学能;同时也清晰地掌握了光合作用中物质转换的过程、发生场所及影响条件。
2.学习生物学概念的发展过程有助于了解相关的研究技术和方法
生物学一门实验科学,特别是实验生物学出现以后,研究手段和方法起着重要的促进作用,而学习生物概念的发展过程有助于学生了解相关的研究技术和方法。如学习“细胞器”的概念时,渗透“差速离心法”和“同位素标记法”;学习“叶绿素”概念时,渗透“层析法”和“光谱法”;学习“种群”概念时,渗透“标志重捕法”;学习“遗传定律”时,渗透统计学方法;等等。
另外,新教材很重视模型方法。所谓“模型”,是指模拟原型(所要研究的系统的结构形态或运动形态)的形式。它不再包括原型的全部特征,但能描述原型的本质特征。模型方法是以研究模型来揭示原型的形态、特征和本质的方法,是逻辑方法的一种特有形式。如“DNA分子结构”、“生物膜液态镶嵌模型”概念的学习中贯穿着物理模型的建构,“种群的特征”概念的学习中运用了数学模型方法。所以,结合生物学概念的教学,不断地渗透相关的研究技术和方法,不仅能完善学生对生物学概念的认知结构,而且还能提升思维能力,提高学生的生物科学素养。
二、通过构建概念图,系统概念知识
人教版《生物》课本很多章后的自我检测练习中要求学生完成概念图。概念图是由节点和连线组成的一系列概念的结构化表征,图中的节点表示某一主题或领域内的各概念,连线则表示节点概念间的内在逻辑关系,通过各种连线将相关的概念连接,进而形成该主题的概念网络。编制概念图,可以将零散的知识系统化,对知识进行全面巩固。学生运用概念图进行学习和复习,能更好地组织自己所学的概念,感知和理解概念在知识体系中的位置和意义,有效地降低自己的解题错误率,从而提高学习效率。
实例:构建有关蛋白质分子的概念图
通过构建有关蛋白质分子的概念图,可以清晰地反映出蛋白质各级结构之间的关系,蛋白质结构多样性与功能多样性的关系,以及蛋白质功能在多方面的体现等。如果学生通过学习能正确理解概念,再通过教师引导构建出概念图,说明学生对概念的掌握已经得到逐步深入和提高。生物概念图的绘制学习到一定阶段,完全可以放手让学生自己设计,每个学生的设计可能是不同的,可以通过张贴、幻灯展示等的方式展示交流、互补完善,激发学生兴趣的同时,也使学生的概念知识得以系统、深化。
一、借助情境——拓展概念引入的“宽度”
在传统的生物学概念教学中,教师的教学过程大致可分为呈现、讲解、理解、巩固四个阶段。这样的教学方式存在两个弊端:第一,抑制学生的思维发展;第二,学生处于被动接受地位。它直接决定了传统生物学概念教学不可能取得好的效果。莎士比亚曾经说过:“学问必须合乎自己的兴趣,方才可以得益。”生物学概念教学同样需要建立在学生感兴趣的基础上方能取得良好的教学效果。因此,教师要改变生物学概念教学的原有模式,从概念引入入手,通过创设有效情境,激发学生的学习兴趣,拓展概念引入的“宽度”。
1.创设生活情境,拓展概念引入的“宽度”
在生物学概念的引入教学中,教师要创设贴近生活的教学情境,尽可能地将抽象的概念还原到具体的生活中,从而起到激发学生学习兴趣的作用。
例如,在教学“人体内物质的运输”这个概念时,我引导学生将人体内的血管想象成城市里四通八达的道路,血管中的血液以及血液中包含的各种物质就是行驶在道路中的各种车辆。创设这样的情境引入学习,很容易让学生理解人体内物质运输的含义,从而加深了学生对这一概念的印象。
2.借助认知情境,拓展概念引入的“宽度”
借助“认知”是指通过创设有效情境,使学生在学习概念之前已有相关认识,再引入概念学习。
例如,在教学“绿色植物的光合作用”一课时,我为学生准备了一个实验——《绿叶在光下制造淀粉》。在实验中,我引导学生将绿叶比喻成工厂,然后在该厂中找到生产车间、生产机器以及所用原材料,同时提出“原料来自何方”“产物由什么运输”等问题,让学生在已有认知的情况下来学习光合作用的概念。
二、强调过程——延展概念形成的“长度”
概念形成是继概念引入后的一个重要阶段。在以往的教学中,教师通常让学生通过死记硬背的方式来形成概念,这样的教学方式不但与新课标要求背道而驰,同时容易导致学生反感,达不到理想的教学效果。因此,在概念形成阶段,教师应引导学生参与概念“产生背景、形成环境、最终结果”的全过程,在全面仔细地了解概念的基础上来形成概念,延展概念形成的“长度”。
1.在形象思维与抽象思维的转换中形成概念
概念形成后,学生对其具体化学习,再将具体化学习到的内容进行抽象化总结。在这个过程中,教师要做好自身的引导作用,使学生在“从抽象到具体再到抽象”的过程中认识到概念的本质属性。
例如,在教学“呼吸作用”这一生物学概念时,因为学生在之前的学习中已经掌握了有关光合作用的概念,因此,我首先引导学生回顾光合作用的相关知识。在回顾已学知识后,我通过多媒体给学生展示了植物的呼吸现象:种子在萌芽过程中吸收氧气,释放二氧化碳和能量。然后引导学生对这个现象展开思考,同时提出以下问题:呼吸作用的原理及意义是什么?呼吸作用发生在哪些细胞中?呼吸作用对光合作用的意义是什么?通过这些问题的指引,学生将抽象的呼吸作用的概念落实到具体的实际分析中,将其与光合作用进行对比分析,形成了自己对呼吸作用的认识。最后引导学生再将自己的认识加以梳理总结,成功形成概念。
2.在疑问与验证的反复中形成概念
自主探究学习的一个重要过程就是反复产生疑问,最后探索结果并验证,然后在这样一个反复的过程中形成概念。同时,通过自主探究学习,学生能更好地把握概念的关键点,找出事物的共同本质属性,从而形成概念。
例如,在初中生物学教材中,“能量”是一个看不见、摸不着的概念,但却是学生必须理解和掌握的生物学概念。因此,教师在教学这个概念时,可以让学生通过自主探究和猜想的方式,将“能量”化无形为有形。具体教学过程如下:第一步,体会不吃早餐上学的感觉,并记录“无力、无精神”;第二步,在第一步的基础上体会进食后的感觉,并记录“头不晕了,眼也不花了,精神倍棒”。在学生切身体验了“能量”之后,设计燃烧相同物质和不同物质(质量相同)的两组对比实验,使学生进一步了解“能量”的概念。实验过程如下:(1)分组:将学生按合适的人数分组。(2)分工:确定好每组中成员的负责内容。(3)开始试验。(4)归纳总结:①质量相同、材质不同的物质燃烧都能使试管内水温升高;②质量相同、材质不同的物质燃烧使试管内水温改变的数值不同;③燃烧食物释放的热能能使水温升高,并且脂肪越多的物质释放的能量生的操作技能。在分组实验中,教师应先针对实验的内容,设计一系列的思考题,让学生先自主学习,然后再每4人为一小组进行实验操作,手脑并用,体现自主合作的精神。在操作中学生遇到无法解决的问题时,可让学生先在小组内采取合作讨论的方式尝试解决,然后师生就实验操作中存在的共性问题做讨论分析,最后共同解决问题。例如,在进行“观察根尖分生组织细胞的有丝分裂”等显微镜操作实验时,教师可课前对几个操作能力强的学生进行实验操作指导,使他们提前学会实验操作方法。在分组实验课上,每个学生在教师做过显微镜示范操作后,自己独立进行显微镜的高倍镜的使用。如果有个别学生显微镜的操作不当,不能看见清晰的高倍物像,则可由小组内4位同学相互讨论、小组长指导来合作解决。通过实践发现,“学生教学生”的做法很有效,在合作交流中学生争论热烈,动手的兴趣也非常高涨,而且指导别人的学生很有成就感,最终整个小组的学生都获益匪浅,大家共同进步。另一方面,学生的动手实践能力也得到了一定的提升,学生的情感得到交流,获得和谐的同学情谊。
3.解放嘴巴,让学生学会实验分析
教师要改进教学方法,创设问题情境,以问题为中心展开教学,关注学生的学习过程和活动方式。在课堂教学中,教师应以提出问题及让学生积极思考、大胆想象猜测自主探究解决问题为主要手段,少讲多导,让学生自己去“发现”,把探究的机会留给学生;将新知识置于问题情境中,使学生在民主、和谐、开放、灵活的氛围中通过各种途径如实验、观察、阅读教材、交流讨论等发现和提出问题,使学生在提出问题、分析问题、解决问题的过程中获得认知。
例如,在检测组织中的糖类、脂肪和蛋白质的实验中,让学生根据实验中给出的实验原理和一些理想的检测材料来说出实验过程的巧妙之处,分析实验结果和一些步骤操作的原因,如双缩脲试剂为什么先加A液,再加B液,并且只有四滴。一些具有逆向思维的学生,还提出了“马铃薯汁中到底有哪些成分?”“鸡蛋清又有哪些成分?”等问题。再如生物教材中一些科学史的实验中(如光合作用的探究历程、生长素的发现过程),可让学生充当“科学家”讲他们的实验和实验分析,这比传统教学中教师直接讲解更能提升学生的实验分析能力。
4.解放头脑,让学生学会实验设计
创新思维是以创造性思维和创造性想象为内核的特殊思维形式,是指以新颖独特的方式,在一定探索未知世界的认知活动中解决问题的思维。在高中生物新教材中有大量的探究课型,目的就是要培养学生的创新思维,使学生像科学家一样创造性地解决问题。例如,在进行《分子与细胞》第五章第4节《能量之源——光与光合作用》教学时,我们以“光合作用的探究历程”为例,选择适合我校教学条件、学生学情的“探究光合作用产物”的教学内容实施探究实验课型,通过学生自主学习,形成探究“光合作用是否产生淀粉”“光合作用是否产生气体,产生什么气体”等课题,然后分组讨论完成实验设计,再进行探究实验。如探究“光合作用是否产生淀粉”的小组,在实验的过程中遇到了不少困难:(1)暗处理可以排除叶片中原有淀粉对实验结果的干扰,学生根据书本“萨克斯把绿叶先在暗处放置几小时”的说法对叶片进行了8小时的处理,结果发现还没有进行光照就已经可以检测到淀粉了。于是学生在8小时的基础上不断增加暗处理的时间,通过一次次的尝试,最后得出暗处理时间达到24小时,才能将叶片中原有的淀粉消耗完的结论。(2)学生有淀粉遇碘变蓝的基础知识,可是运用到叶片中淀粉的检测就遇到了问题:叶片本身有比较深的绿色,根本没有办法看到实验是否产生蓝色的反应现象。于是学生查找课本色素的相关知识,发现叶绿体中的色素能够溶解在有机溶剂中,于是想到先用有机溶剂去除色素。进一步查找资料,找到了酒精使叶片脱色的方法加入到原有的实验设计中。最后用碘液检测时,成功地看到了他们预期的蓝色。通过对实际实验的问题设计、分析与解决过程,学生的头脑得到了解放,学生实验设计能力得到了培养和提升。而传统教学中直接向学生分析这几个经典实验远达不到这样的教学效果。
5.解放空间和时间,把生物实验与研究性学习有效整合,让学生学会科学探究
一、生物学前概念的迁移与矫正
学生在学习任何概念性知识之前,实际上都已经有了前概念。前概念是存在于人们头脑中相对于新知识的已有的认知,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。我们认识事物的过程,就是这样一个从前概念逐步发展到新概念的过程。无论对哪一门学科知识的学习,也无论是哪一个年龄段的认知,都有这样的特点,尤其生物学科与人类生活实际联系非常紧密,所以前概念非常丰富。奥苏贝尔(D.P.Ausubel)的同化论观点对概念的习得作了精辟论述,认为学习者头脑中已有的知识结构在新概念的习得中起着至关重要的作用,当新概念与头脑中前概念间存在某种类属关系时,若指导者能给予有效引导,使学习者能将新概念与头脑中已有概念间的这种类属关系进行正确链接,将有利于学习者将新概念同化到自己头脑的已有概念体系中,从而习得概念。因此,如何利用前概念进行有效的生物学概念教学,值得探讨研究。
正确的前概念是学习生物学科学概念的良好基础和铺垫,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。如学生在学习生物学概念前自己对生活中的一些生命现象和规律已有所了解,如:“向日葵随太阳转”“根的向地性与茎的背地性”,能促进对“生长素”概念的理解;“人感到寒冷时会打哆嗦”“一个球向你飞来时,你会接住或躲开它”,这些都能促进对“激素调节和神经调节”概念的理解;“种瓜得瓜,种豆得豆”“一猫生九崽,连母十个样”,可促进对“遗传与变异”概念的理解。这些已知正确的前概念,一方面有助于迁移到新概念的习得和有意义的建构,另一方面,有助于激发学生进一步学习生物科学的兴趣和动机。
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,将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。如学习“植物个体发育”概念前,学生头脑中就有农作物的“春天播种,秋天丰收”的前概念,片面地认为植物的个体发育从种子开始,这就阻碍了学生建构“植物个体发育从受精卵开始”的科学概念;由于绿色植物能吸收二氧化碳、产生氧气,学生自然形成植物呼吸作用吸入二氧化碳、放出氧气的前概念,这个错误的前概念阻碍了“呼吸作用”概念的建构。又如,前些时间媒体上猛然间刮起了“吃基因补基因”的风潮,在社会上形成“吃核酸长核酸”的错误前概念。对于这些片面、错误的前概念,必须给予矫正,否则不能建构科学的概念。例如,针对“吃基因补基因”的前概念,可以通过对核酸的消化、代谢、合成的分析,使新知识与学生的前概念产生冲突,让学生暴露出错误观念,正确看待自己原有的生活经验,把对事物表面现象观察所得到的经验与生物学知识不一致的地方提出来进行反思,找出矛盾所在,经历思想上的冲突和震撼,造成认知结构的不平衡,促成原有知识结构的顺应,用科学的概念代替原有的错误观念,实现错误前概念向科学概念的转变。
二、生物学概念的有效建构
瑞士著名心理学家皮亚杰(J.Piaget)在其《发生认识论原理》中指出:“认知的结构既不是在客体中预先形成了的,因为这些客体总是被同化到那些超越于客体之上的逻辑框架中去,也不是在必须不断地进行重新组织的主体中预先形成了的。因此,认识的获得必须用一个将结构主义和建构主义紧密地连接起来的理论来说明,也就是说,每一个心理结构都是心理发生的结果,而心理发生就是从一个较初级的结构过渡到一个不那么初级的(或较复杂的)结构。”[1]概念图的运用能较好地促进生物学概念的有意义的建构,如学习“光合作用”的概念时,指导学生利用概念图(如下图)建构光合作用的概念,不仅能拓展科学概念,还能培养学生的思维能力。它为学习者提供了一种学习科学语言的形式和建构科学知识的有效手段,有利于对概念知识的整合,有利于把握生物学概念的内涵与外延,能较好地提高学生生物学概念的结构化程度,有助于学生建立良好的认知结构。大量的研究表明:概念图可以帮助教师提高教学效率,概念图策略更适合于科学课程,且生物学上的显著性要大于化学和物理;它可以促进学习者进行有意义的学习;可以改变学习者的认知方式;有利于培养学生创造性思维。
三、生物学概念发展过程的展示
学习生物学的概念,不仅要学习概念的内涵与外延等理论知识,也要学习概念的产生、发展的演变过程。科学是一个发展的过程,任何生物学概念都要经历产生、发展的过程。其实学习生物学概念的产生发展的过程,就是学习概念的发展史。
(一)学习概念的发展过程是生物学科教学的需求
《普通高中生物课程标准(实验)》(以下简称《标准》)中建议安排的学习概念发展史有两类。一类是必修或选修课本中以课文形式呈现的史料,如学习“细胞”概念时,要求分析细胞学说建立的过程;学习“光合作用”概念时,要求说明光合作用及其对它的认识过程;学习“遗传物质”概念时,要求总结人类对遗传物质的探索过程;学习“生长素”概念时,要求概述植物生长素的发现和作用;学习“基因工程”概念时,要求简述基因工程的诞生过程;等等。另一类是建议学生自行搜集的相关资料,如学习“DNA”概念时,建议学生搜集DNA分子结构模型建立过程的资料;学习“进化”概念时,要求学生搜集生物进化理论发展的资料;学习“免疫”概念时,要求学生搜集有关干细胞研究进展的资料。除此之外,教材有些专题内容还涉及科学家进行探索的经典实验及资料,如孟德尔定律的发现、核酸是遗传物质的实验分析等。
(二)学习生物学概念发展过程有助于理解概念的科学知识
科学是一个发展的过程,任何生物学概念都要经历产生、发展的过程。学习概念发展过程不仅有助于了解概念的演变过程,而且有助于学生深刻地理解和牢固地掌握生物学概念的内涵与外延,从而理解生物学概念的科学本质。如在学习“光合作用”的概念时,让学生学习“光合作用”的发展史:古希腊学者亚里士多德提出,土壤是构成植物体的原料;1642年赫尔蒙特(J.vanHelmont)栽培的柳苗试验,证明柳树营养生长物质不是来源于土壤,而与空气和雨水相关;1771年普利斯特利“绿色植物—烛—小鼠”实验,证明植物光合作用可以更新空气;1864年萨克斯“叶片半遮光—碘蒸气”实验,证明光合作用可能产生淀粉,并需要光;1880年恩吉尔曼“水绵—好氧性细菌”实验,证明光合作用产生O[,2],叶绿体是绿色植物光合作用场所;上世纪30年代鲁宾和卡门同位素标记实验,证明光合作用产生的O[,2]全部来自H[,2]O。通过概念发展史的学习,学生自然得出光合作用概念的实质,把无机物(O[,2]和H[,2]O)转变成有机物,把光能转变成化学能,同时也清晰地掌握光合作用的物质变换的过程及场所。
(三)学习生物学概念发展过程有助于学生形成科学的观念
英国的“国家科学课程”中对于引入科学概念的解释为:学生应该理解科学概念随着时间而改变、发展的方式,理解这些概念及其应用是如何受社会、精神和文化背景影响的。由此不难看出,生物学概念的发展史中,不仅记载着生命科学知识的形成过程,而且蕴涵着科学家的创造思维方式和灵活多样的科学方法,体现科学家尊重事实、服从真理和实事求是的科学态度,以及勇于创新、善于合作和无私奉献的科学精神。所以学习生物学概念的发展史,不仅有利于更好地理解、掌握生物学概念,而且有利于学生形成科学的观念,提高生物学科学素养。
四、生物学概念负载研究方法的渗透
生物学是一门自然科学,也是一门实验科学。在生物学的发展过程中,尤其是实验生物学出现以后,研究手段和方法一直起着非常重要的促进作用。有些研究技术和方法的出现,甚至使生物学产生了飞跃性的发展,如显微镜技术和基因工程技术等分别导致了近代和现代生物学的产生。没有研究技术和方法的不断进步,也就没有生物学今天的巨大发展。所以学习生物科学,不仅要学习生物学的概念,还要了解生物学概念所蕴涵的科学技术和研究方法。
(一)渗透传统的生物学研究方法
生物学传统的方法较多,如观察法、调查法、显微镜法、放射性同位素示踪法、解剖法、实验法等,它们不仅是生物学积累事实材料的基本手段,而且是检验假说和理论的重要途径。如学习“生物体的化学元素”的概念时,渗透“放射性同位素示踪法”;学习“矿质元素”概念时,渗透“土培法”“沙培法”“水培法”;学习“叶绿素”概念时,渗透“层析法”和“光谱法”;学习“动物激素调节”的概念时,渗透临床观察法和动物实验法(如腺体摘除法、腺体移植法、结扎法、注射法、口服法等);学习“种群”概念时,渗透“标志重捕法”。
(二)渗透模型方法
美国《国家科学教育标准》把模型和科学事实、概念、原理、理论并列为科学主题的重点,并将构建、修改、分析、评价模型作为高中学生的基本科学探究能力。《标准》依据国际科学教育的发展,将模型和模型方法列入了课程目标。所谓“模型”,是指模拟原型(所要研究的系统的结构形态或运动形态)的形式。它不再包括原型的全部特征,但能描述原型的本质特征。模型方法是以研究模型来揭示原型的形态、特征和本质的方法,是逻辑方法的一种特有形式。如在高中生物课程中经常使用的物质模型有实物模型如生物体结构的模式标本,模拟模型如细胞结构模型、各种组织器官的立体结构模型等;思想模型是物质模型在思维中的引申,根据构建模型的思想方法的不同,又可以分为两类。一类是以形象化方法(或称为意象思维方法)构建的具象模型,它是人们在思维中通过对生物原型的简化和纯化而构思出来的。具象模型具有一定的形态结构特征,如DNA分子双螺旋结构、生物膜液态镶嵌模型等。它能使研究对象直观化,既可以促进研究,又可以简略描述研究成果,使之便于理解和传播。另一类是以理想化方法(或称抽象思维方法)构建的模型,是人们抽象出生物原型某方面的本质属性而构思出来的,例如,呼吸作用过程图解、光合作用过程图解等过程理想模型,食物链和食物网等系统理想模型。[2]《标准》很重视模型和模型方法。例如,“稳态与环境”模块中有两个活动建议:“探究水族箱(或鱼缸)中群落的演替”和“设计并制作生态瓶”,都是运用模型的探究。所以,生物学教学中,要结合生物学概念的教学,不断地渗透模型的方法,这不仅能完善学生对生物学概念的认知结构,而且能提升思维能力。
(三)渗透数学方法
数学方法指运用数学语言表述事物的状态、关系和过程,并加以推导、演算和分析,以形成对问题的解释、判断和预测的方法。目前,数学在生物学、医学等领域正起着越来越重要的作用,数学方法在科学教育中的价值更是不言而喻。高中生物课程对数学方法的使用主要有三个方面。第一,用数学式来定义抽象的生物学概念。《标准》没有明确要求用数学式定义概念,但“稳态与环境”模块中,列举“种群的特征”这个知识点,如果涉及种群密度,年龄结构和性别结构,出生率和死亡率等,就是用数学式定义的概念。这类定量的概念以数学方法揭示事物的本质及其发展变化规律,为研究工作提供一种简明精确的形式语言,具有重要的科学认识论价值和方法论价值。第二,用数学方法对生命现象的空间关系和数量关系进行描述、分析和计算。如以条形图、曲线图、统计图等来表现某一生命现象的统计数字大小及其变化。第三,用统计方法来研究随机现象的规律性变化。统计方法在生物界广泛存在,学习“遗传定律”时,渗透孟德尔是如何使用描述统计方法对豌豆杂交实验结果进行定量观察和数据分析,依据统计方法从样本到总体的推理,才发现了遗传性状的分离现象和自由组合现象。
(四)渗透系统分析方法
现代生物学的分析性研究已深入到分子、量子水平,但为了揭示生命运动的奥秘,还必须从生命系统的各个组成部分的联系和相互作用中,从它们和外界环境的相互联系和相互作用中了解整体。这就需要进行系统分析。现代系统分析包括定性分析和定量分析,高中生物学教育一般只能做定性分析,如同美国《国家科学教育标准》所要求的“学会从系统的角度思考和分析问题”。例如,学习“细胞器”的概念时,要让学生明白每个细胞器都具有一定功能,而且它们的结构与功能一般相互联系,但要完成某个具体功能时,细胞必须是一个完整的结构,否则就不行。又如,生物膜也是一个系统,它包括细胞膜、核膜、液泡膜、线粒体模、叶绿体膜、内质网膜、高尔基膜等,它们的组成成分是一样的,但具体的功能不同,它们是相互联系、相互制约、不可分割的统一的整体。又如“生态系统”的概念,是一个宏观的系统,它们的组成及营养结构组成一个典型的系统。
五、生物学概念蕴涵价值的体现
生物课程中的价值观具有丰富的内涵,价值观不仅强调对个人价值的判断,更强调对社会价值、科学价值、人文价值的判断。在生物学概念的教学中,要充分挖掘概念所蕴涵的价值因素,并有意识地贯穿于教学过程之中,这样才能使情感态度与价值观有机地渗透到课程教学内容中去。
(一)实用价值
生物学与人们的衣食住行、卫生保健以及环保密切相关。生物学对人类生活的实用价值是人类发展史上一个古老的话题,但在今天却被赋予新的意义。例如,在学习“细胞的分裂、分化、癌变、衰老”“生殖、发育”等概念时,可以让学生了解目前生物学在植物组织培养技术、克隆技术、生殖技术、器官移植、恶性肿瘤治疗等方面的应用价值;在学习“植物新陈代谢”概念时,可以让学生了解生物学在解决我国目前社会经济发展的一大热点——“三农”问题中的重大作用;学习“发酵”概念时,让学生了解利用酵母菌发酵制造啤酒、果酒、工业酒精,利用乳酸菌发酵制造奶酪和酸牛奶,利用真菌大规模生产青霉素,利用微生物发酵生产药品,如人的干扰素、胰岛素和生长激素等方面的应用价值。
(二)科学人文价值
人们常说,21世纪生命科学将成为带头科学,这一方面指生物科学技术的发展正在极大地影响着人们的生活和经济、技术的发展,另一方面指生物科学的发展正在深刻地改变着人类的思想和思维方式。生物学不仅具有科学价值,还具有巨大的人文价值。在生物学概念教学中,渗透人文性和科学性的统一,能拓宽学生的学科视野,使学生的抽象思维和形象思维协调发展,既有利于学生全面发展,又有利于培养学生创新的思维品质。例如,在学习“酶”的概念时,让学生了解有关酶的诺贝尔奖获得者及成就,同时,还可以讲解其中一些科学家不畏艰难、不畏权威,勇于攀登的科学精神。这样不仅能激发学生以后从事科学研究的动机,而且能激发学生形成勇往直前的精神。
(三)美育价值
【关 键 词】概念获得策略;生物学教学;核心概念建构;自主学习
中图分类号:G42 文献标识码:A 文章编号:1005-5843(2011)06-0147-02
一、问题的提出
概念获得理论是指概念是构建理论的基石。生物学概念是生物学学科体系的基本单位,是组成生物学学科的知识点。生物学学科知识是由众多的生物学概念,以及通过它们的相互联系而建构出来的知识网络框架。对生物学知识进一步总结形成生物学概念,在概念间建立联系而形成规律。核心概念的内涵是指概念反映生命规律,概念的外延是包括内涵适用的外部条件,理清概念关键是要分清概念的本质,在对感性材料的抽象过程中不要把附带属性作为概念的内容,这就需要我们在众多的生物学概念中提炼出能反映生物学本质的、构成学科框架的概念,因为这样可以统摄生物学学科的一般概念,可以揭示一般概念之间的联系,这样的概念就叫核心概念。
二、生物学核心概念获得的一般过程
1. 找出事物的表象特点,观察认识阶段。生物学核心概念的形成,最初来源于有关的生物学客观现象的观察认识,感性认识是概念形成的基础,感性认识越细致,越有利于概念的形成,感官认识的积累可以来自生活经验。例如,在生活中观察到某一群家畜的种群特点;实验观察玉米种子萌发时,根的生长方向受重力的影响;直观的教学语言,在教学过程中对豌豆七对相对性状描述等,感性认识也就是获得生物学事实的过程。
2. 概括总结,抽象理论形成阶段。在生物课堂教学中,学生对概念的认可往往是一个逐步加深的过程,一般都是由认知到理解、由低级到高级的完善过程。因此,在教学过程中,感性材料的认识和分析,感性到理性的提升,概念本质的剖析是教师进行概念教学的几个突破点。画图分析,动手制作模型有利于学生加强感性认识,使知识经验化、直观化,有助于概念的形成。从感性认识上升到理性认识的过程,是在感性认识的基础上,通过对客观事物的本质特征进行抽象,概括而形成的。通过整合,抽取出生物学对象的共同特征,通过概括,把抽取的共同特征推广到同类事物,形成一定的理论。例如,我们在观察了池塘中的生物以后,学生可以自发的总结出种群和群落的概念。
3. 深化知识形成体系,核心概念初成阶段。概念的深化就是将获得的概念整合到原有的认知结构中,成为整个概念系统的一部分,是运用概念进行推理、做出判断,解决问题的过程,是运用知识迁移的重要措施。以知识单元作为建构核心概念的基本单位,一方面,教师可以整体把握章节知识的教学核心,从整体设计出发突出各节内容的联系性和整体性;另一方面,作为承上启下的桥梁,将学科的核心概念与课时核心内容的内在逻辑关系联系起来。审视整体知识章节的内容,建构本章节的核心概念体系,从整体的角度,系统分析教学章节内容的相关性和层次性,建构本章节的核心概念体系。
4. 知识拓宽,核心概念应用阶段。教师要认真学习新课程的知识,熟悉学科特点、知识模块安排,熟悉生物学科的网络知识体系。教师要不断转变教学方法,根据新课改的要求,教会学生怎样去学,通过课堂精讲点播、实验归纳、模型制作建构,充分调动学生学习的积极性,发挥内驱力,深入了解核心概念的实质,在运用核心概念进行教学时,放手让学生自己去建构,画概念图,列好知识体系,教师在此过程中主要进行合理引导,发挥好教师的导演角色。
三、生物学核心概念教学
1. 建构概念图,提升概念获得的准确性。如果我们能够成功地提炼章节知识的核心概念,并且将它们组合成能够概括生物知识基本面貌的核心体系,然后围绕该体系选择相关内容,淡化与该体系不相关的知识,这样选择出来的较少的骨干知识体系,比课程中庞杂的知识网络具有更强的学科教育功能。教师难以把握考纲的内容和要求,是当前高中生物课面临的现实问题。核心概念体系的构建将为教师教学提供明确的导航,能够促进教师对新教材的理解,更准确地掌握教学信息,从而提高课堂教学质量。同时,核心概念好比学科的纲领,能使学生很容易和其它知识融会贯通,把新掌握的知识纳入所建立的知识体系之中。当遇到没有学过的其他知识时, 并且运用学科主题的思维方法, 经过自学而获得所需的知识, 并能归纳形成完整的知识体系。例如,在讲到人体内环境时我们设置了内环境的核心概念体系:
2. 搭建学习支架,改善概念获得的有效性。核心概念的建构是生物课堂教学成功的保证。教学设计合理的主要表现:搭建的从教学起点到教学目标的各种学习阶梯,学生敢于攀登、便于攀登。全班通过学习阶梯,达成教学目标的人越多,教学设计就越合理。搭建学习阶梯是形成教学设计合理特征的主要策略。搭建学习阶梯时,要从其合理性、实用性、有效性等方面综合考虑。
执教高中生物“遗传信息的携带者――核酸”时,将DNA结构的核心概念作为学习阶梯:①DNA的组成单位是什么?它由哪三部分组成?②DNA的组成单位有几种?怎样制作它们的纸质模型?③怎样将制作的脱氧核苷酸纸质模型连接成长链?如果一个同学的躯干表示脱氧核糖、向前伸出的左手表示磷酸基团、向右伸出的右手表示碱基,也即一个同学可表示一个脱氧核苷酸。那么,多个同学表示的脱氧核苷酸之间应如何连接?两组同学表示的脱氧核苷酸链之间又该如何连接?搭建的学习阶梯要让学生在动手动脑的活动中,顺利地获取知识和发展能力。
3. 理清主干知识,发挥概念的统领性。核心概念的概括和整理,需要按照知识的内在联系找出规律,将零碎的知识整体化,条理清晰,相互之间建构起、条理分明、脉络清晰的有机联系的整体。这样一个具有逻辑内聚力的体系在建构过程中,需要挖掘核心概念。细胞的有丝分裂过程是一个连续的、变化的过程,如果我们一味地讲四个时间各自的特点,甚至将各自特点还编成上述口诀,让学生去死记硬背,最终的结果只会使有丝分裂的相关知识支离破碎,缺乏有机联系,学生大脑中形成的只是几个静态的画面,并不能理解有丝分裂的本质,不能真正地理解生物学事实的原貌,而是迷失在一些零碎知识之中,表面记住了一些名词和概念而已。
有丝分裂过程主要应该从染色体变化这个核心概念入手,让学生理解染色体在各个时期的变化状态和数量,教学中一定要让学生观察有丝分裂的分裂过程,从中观察染色体在整个分裂过程中的动态变化过程,学生只要从植物细胞和动物细胞的分裂过程中归纳和引申,就会发现染色体的变化过程是有规律可循的。遗传物质都经历复制和均分两个过程,经过有丝分裂实现了前后代细胞遗传物质的稳定,要让学生明白有丝分裂的过程,也是自然选择的结果,所以教学中一定要抓住核心概念,防止深陷细节之中,要学会整体把握,形成完整知识网络。
4. 创设生活情境,增强概念获得的应用性。科学的领域存在着可以反映事物内在联系的核心概念,对于学科核心概念的理解可以联系实际生活,这样学生学会整体的、全面的看问题,形成科学的认知规律,掌握了有效的学习方法,就会提高学习能力。教学起点联系生活实际是成功生物课堂教学的基础。教学起点准确的主要表现:学情分析准确、教学设计面向全体学生。教学起点准确,教学的针对性就强,学生学习的生长点就容易生成,在情感上也容易引起学生的共鸣。
生活化教学是核心概念形成并应用的主要策略。学情包括学生已有的知识水平、学习能力、生活经验和实践经历等。例如,在讲浙科版普通高中课程标准实验教科书生物必修1第3章第5节“光合作用”之前,先了解学生初中时学习了哪些光合作用的内容,现在还知道多少,学生现在对光合作用原理在农业生产上、在蔬菜或花卉栽培中的应用知道哪些,是否参观过温室大棚,是否有过养花种草的经历等,这些内容的获得有助于学生把握光合作用的核心概念。
总之,新课程采用模块方式进行教学,有利于学生掌握生物学核心概念。生物学是研究生命现象并探究规律的科学,离不开对事物和现象的描述,并抽象理解,要能从众多的生物学知识体系中提炼出核心概念,及作为生物教师应有渊博的生物学知识。概念获得理论指引我们要有善于总结和概括的本领,在教学中帮助学生梳理好生物学核心概念。在教学设计中要注意多思考,多归纳,多提炼,让学生在情景中理解核心概念的本质,有效地构建学科纲要,培养学学习生物科学的兴趣和爱好。
参考文献:
[1]赵静.生物教学中的概念图理论[J].文理导航,2011,(20).
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。
生物学特长生的概念源于生物学奥林匹克竞赛。随着一年一度的竞赛活动的开展以及优异的竞赛成绩的取得,生物学特长生的概念也在逐步得到强化,牢牢地限定在生物学竞赛这一活动上面。可是随着社会的发展,人口、粮食、资源、环境等已成为摆在人们面前的重大生物学难题,人类为了生存,就要研究、解决这些问题。由此在资源开发、能源利用、环境保护等方面提出了“可持续发展战略”的思想,也就是使人口、经济、社会、环境、资源等相互协调,既能满足当代人的需求,又不对后代人满足需求能力构成威胁的发展。可见生物学研究的范围很大,内容十分丰富。社会发展需要多种多样多层次的人才。21世纪是生物学领先的世纪,生物学知识将应用于21世纪的方方面面,各种生物学人才在21世纪将发挥各自的巨大作用,创造出较多的成果。如果仅把参加生物学竞赛的学生作为生物学特长生来培养,这是远远不符合社会发展需要的。我们培养的生物学特长生,应当是能够在将来应用各种生物学知识和技能,解决与人类生活有关的各种问题,能够在促进人类持续发展方面做出一定贡献的人才。
可以看到,为适应21世纪社会发展的需要,依据生物学知识涉及的范围,中学生物学特长生的含义应当具有较为广泛的意义,从而使生物学特长生培养适应教育改革发展的要求。在中学生的学习过程中,能够努力学习生物学知识,对生物学具有浓厚的兴趣,立志从事生命科学事业,能够运用生物学知识,积极参加生物学科技活动,具备一定能力,并有突出表现,这应当就是中学生物学特长生。
中学生物学特长生的培养
在中学生物学特长生培养方面,弄清生物学知识的涉及范围及其在日常生活和社会生产实践中的应用状况至关重要,它有利于我们搞清楚生物学特长生的发展和培养方向。
1.课堂教学应是培养中学生物学特长生的主要阵地 中学生物学课程主要有植物学、动物学、人体生理卫生和高中生物学。实施新教材后,初中教材统编为生物,分为第一册(上)、第一册(下)和第二册3册。中学生物学研究的内容主要涉及生物的形态、结构、生理、分类、演化、遗传和变异、生态等方面。这些生物学知识主要通过课堂教学使学生掌握,并在掌握知识的过程中发展学生的兴趣,培养学生学习的能力。这是培养生物学特长生的基本途径。教师课堂教学水平的高低直接影响着培养生物学特长生的数量和质量。丰富的课堂内容、良好的教学方法、生动的教学场面能够全面提高教育教学质量,促使学生更加热爱生物学。持之以恒,能够使学生对生物学由一时的兴趣转化为志趣,从而树立从事生物学事业的远大理想。这些学生在生物学的学习上,具有浓厚的学习兴趣,良好的学习方法,有锲而不舍的探索精神,对生物学问题的研究达到废寝忘食的程度,并能够取得优异的学习成绩。因此,课堂教学应是培养中学生物学特长生的主要阵地。
2.选修课是发展中学生物学特长生的重要阵地 教师应结合生物科技发展的状况及生物学知识在实践中的应用情况,不断地向学生介绍最新的科技成果以及在生产实践中的应用事例,进一步深化课堂学习的内容,拓宽知识视野。要努力使学生看到生物学发展的前景,看到生物学知识的应用价值,从而进一步增强学生学习生物学的信心。学生通过参加选修课的学习,达到对生物学知识的熟练掌握,能够运用生物学知识,初步解决日常生活和生产实践中的一些问题。通过辅导学习,自学能力、实验技能、心理素质大为提高。在各门课程的学习中,学生对生物学的学习表现更为突出,参与意识和竞争能力都比较强,能成为奥林匹克竞赛选手的好苗子,再通过全面的培养和锻炼,使之成为21世纪的生物科技后备人才。
3.活动课是培养中学生物学特长生的又一重要阵地生物学活动课的开设要注意体现全面性、主动性,面向全体学生,进一步突出学生的主体地位,明确教师的主导作用。联系有关部门,结合当前实际,寻找存在的一些生物学问题,确立课题进行研究,使学生掌握学习的方法,这也是培养学生研究能力和创新意识的重要途径。通过活动课的开设,学生能够初步掌握一定的研究方法,运用所学的生物学知识和掌握的生物学技能,对日常生活和社会生产实践及实验中的生物学问题提出自己的看法,并有解决问题的方法、途径,取得课题研究项目的成果,得到社会有关部门的认可,产生一定的社会效应。通过活动课,还要引导学生进行制作研究,通过创造技能学习,研制一些生物技术产品,进行小创造、小发明活动。这样,使学生产生进行生物学研究和创造的萌芽。学生掌握的生物学知识是全面的,并注重理论联系实际,具有实事求是的科学态度,顽强不屈的研究探索精神。通过一定时间的培养,使之具有生物科学知识、科学精神、科学方法、科学态度以及生物科学价值观。
4.劳动技术教育课是发展学生生物学特长的又一领地劳动技术教育课的内容涉及多门学科,其中含有丰富的生物学内容;况且,生物学知识与生产实践联系广泛。生物学既