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序论:写作是一种深度的自我表达。它要求我们深入探索自己的思想和情感,挖掘那些隐藏在内心深处的真相,好投稿为您带来了七篇生物学重要概念范文,愿它们成为您写作过程中的灵感催化剂,助力您的创作。
在高中生物学教学实践过程中,笔者发现不少学生对高中生物学的学习存在误区,主要表现在过于注重记忆孤立的生物学现象和大量的事实性知识,忽视了对生物学重要概念的深入理解,导致运用生物学知识分析、解决问题的能力相对薄弱,从而造成了学习成绩难以提高。有鉴于此,笔者认为在教学过程中应有意识地进行生物学重要概念为主导的模块教学,即借助重要概念对相关的生物学现象和众多的事实性知识进行逻辑整合,打破教科书章节的限制,实施模块教学,在此基础上引导学生自主构建知识网络。本文初步总结了生物学重要概念的模块教学方法。
一、联系生活实际,导入重要概念教学
在传统教学中,教师更倾向于直接进行重要概念的教学,由于缺乏与学生生活实际相联系,学生往往会产生陌生感,造成概念理解上的障碍。《普通高中生物课程标准》(实验)(下简称课标)提出“注重使学生在现实生活的背景中学习生物学”。可见,学生的生活实际是教学中的重要感性材料。在教学中,教师若能有意识地应用学生喜闻乐见的生活实际事例,并引导学生深入分析和思考,则会大大提高学生的学习积极性和主动性,从而对重要概念的教学也会起到事半功倍的效果。
在进行重要概念“可遗传变异”教学时,通过下列递进式的问题串,联系学生的生活实际,导入本节教学。“你知道什么是变异吗?”学生回答:变异是个体之间的差异。教师进一步追问:变异就一定是个体间的差异吗?学生回答:变异是亲代与子代之间的差异。教师继续提问“你在生活中观察到哪些变异的现象?”以此引导学生列举生活中观察到的变异现象,让学生建立“变异”的感性认识。
接着,笔者创设下列学习情境:要求学生针对人类的卷发与直发这一对相对性状,根据各自家族遗传史,判断自身的性状是否是变异现象,并提出下列问题,引导学生思考:①如果是人工卷发,那是不是变异?——学生赞同。②人工卷发是否可以遗传下去?为什么?——学生豁然。③想想看,生活中还有哪些不可遗传变异的实例呢?——学生深入思考。④试试看,能不能举出生活中可遗传变异的实例?——学生若有所思。通过上述这些问题的思考,为后续进行可遗传变异的概念教学作好了铺垫。
二、设置探究情境,自主建构重要概念
在教学中,教师如果直接向学生讲授重要概念的实质,那么学生往往会提不起学习的兴趣,很容易把概念的学习等同于记概念、背概念的枯燥过程,更为重要的是这种教学方式阻碍了学生思维能力的提高。课标倡导探究性学习,通过设置合理的情境,引导学生进行探究,在探究过程中自主建构重要概念。
生物学是一门实验性很强的科学,许多重要概念是建立在实验的基础上的。教学中,可以充分地利用教材中提供的生物学科学史,引导学生开展探究实验,自主建构重要概念。例如进行“光合作用”教学时:①要求学生阅读教科书中有关普利斯特利实验案例,分析该实验过程和结果,相互交流讨论其存在的问题——为什么植物更新空气的实验有时成功,有时失败?②教师强调英格豪斯重复进行普利斯特利实验500多次,可见,科学研究需要顽强的毅力,坚忍不拔的科学精神,借此开展科学情感态度价值观的教育。同时,要求学生通过讨论交流得出:普利斯特利的实验只有在光照和绿叶的条件下才能成立,帮助学生构建出光合作用的初步概念模型:光合作用需要光照和绿叶,而且会产生氧气。③教师从实验过程、实验变量(自变量、因变量)、实验现象、实验结论等四个方面引导学生分析萨克斯实验,并将光合作用的初步概念模型修正为:光合作用过程中还产生了有机物——淀粉。④引导学生从实验方法、实验变量(自变量、因变量)、实验过程、实验现象、实验结论等五个方面探究鲁宾和卡门的实验以及卡尔文的实验,以此完整地归纳出光合作用的概念模型:
通过上述生物学科学史的探究性学习,引导学生自主建构生物学重要概念的同时,还能够逐步培养学生阅读能力、处理科学信息的能力、获取新知识的能力、批判性思维的能力、分析和解决问题的能力以及交流与合作的能力。
三、进行反馈练习,深入理解概念
现以例题1说明,对于具有一定逻辑思维和批判性思维能力的高中生而言,如何通过做练习题的方式来深入理解重要概念,这样不仅可以增强学生的解题能力,更能让学生意识到如何运用重要概念去分析问题、解决问题,从而提高生物科学素养。
例题1:已知家鸡的突变类型无尾(M)对普通类型有尾(m)是显性。现用普通有尾鸡(甲群体)自交产生的受精卵来孵小鸡,在孵化早期向卵内注射微量胰岛素,孵化出的小鸡(乙群体)就表现出无尾性状。为研究胰岛素在小鸡孵化过程中是否引起基因突变,可行性方案是( )
A.甲群体×甲群体,孵化早期向卵内不注射胰岛素
B.甲群体×乙群体,孵化早期向卵内注射胰岛素
C.乙群体×乙群体,孵化早期向卵内不注射胰岛素
D.乙群体×乙群体,孵化早期向卵内注射胰岛素
出示问题,引导学生探究:①试着找出题目中反映的生物重要概念?——经过学生思考、讨论交流,学生意识到本题讨论的是:无尾性状是可遗传变异还是不可遗传变异。②利用重要概念“可遗传变异”进行推理,设计出你的解题思路?——学生以小组为单位展示解题过程,并相互评价。③解题过程中,你有哪些收获?——学生反思。
四、构建知识网络,深化重要概念
重要概念的深化其实就是系统化的过程,即由重要概念衍生出其他相关的概念,同时根据它们之间的逻辑关系,以图示的形式组成一定的结构,形成概念体系,接着把相关的生物学现象和事实性知识纳入该体系之中,这样学生就能获得一个条理清晰的知识网络,深化学生对生物学本质的认识,同时还能大大减轻学生的学习压力。下面以概念图的形式来展示可遗传变异的概念体系,并由此形成的知识网络,见图1。
从图1中可以看出“可遗传变异”这个重要概念可以统摄基因突变、基因重组、染色体变异、人类遗传病这些一般概念,而基因突变等一般概念又能统摄诱变育种、杂交育种、基因工程、多倍体育种、单倍体育种等下位概念,这样就明确概念之间逻辑关系,建构了可遗传变异模块的知识网络。只要学生形成了“可遗传变异”的概念之后,他就可以解释“为什么人类会出现遗传病;为什么会培育出杂交水稻等等诸如此类的本质问题,这样可以提高学生分析、解决问题的能力,培养学生良好的生物科学素养,同时也大大减轻了学生的负担,真正做到学习的有效性,这也是重要概念模块教学的价值所在。
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.
一是动物因适应环境,如逃避敌害、争夺食物、配偶和栖息地、完成繁殖等所进行的一系列运动,在神经系统和内分泌系统的调节下,由骨骼和肌肉共同完成。
二是动物的行为使其能适应环境的变化,提高其存活和繁殖机会。
三是动物的行为由先天遗传或后天学习而获得。
案例1:探究蚂蚁的觅食行为
苏科版八年级上第六单元第17章第2节―《动物的行为》,呈现的重要概念非常清晰,一是动物的行为及其类型;二是动物行为的特点和意义。本节书上建议活动是探究蚂蚁的觅食行为,这个探究活动与学生的生活密切相关,由于学生在日常生活中就能接触到这类常见的小动物,所以蚂蚁作为探究活动的研究对象非常适合。
为了让探究实验更加充分和科学,我首先抛出了探究蚂蚁觅食行为的重要问题:第一,决定到什么地方去探究蚂蚁的觅食行为;第二,取食什么类型的食物来作为蚂蚁觅食的对象。学生根据问题进行探究活动的方案设计并付诸行动。
取食什么类型的食物来作为蚂蚁觅食的对象这个重要问题,我们分为了两大组,A组主要是探究气味对蚂蚁觅食的影响,B组主要探究颜色对蚂蚁觅食的影响。两大组又分为若干小组,每一个小组可以设计不一样的探究方案,并选择校园中不同的环境为实验地点,如小花园、教学楼走廊、操场上等。具体探究方案及记录表如表1、表2所示。
食物的分布
1.如果找到蚂蚁洞穴:食物围绕洞口放一个圆形(如右图)。
2.如果未发现蚂蚁洞穴:食物分布距离均等(如下图)。
案例1的分析与反思:
“探究蚂蚁的觅食行为”给我印象最深刻的是第一个问题就让大家争论不休,有的学生认为要到校园里去探究蚂蚁的觅食行为,有的学生则是想先去抓蚂蚁,然后带回实验室进行探究。我本来已经从淘宝买了云南的大蚂蚁回来,准备当学生把探究方案设计出来就分给他们进行探究,没想到探究实验的活动地点就引起了大家的争论。突然有个学生说:“蚂蚁要是离开了自己生活的环境,还能找到回家的路吗?还能找到食物吗?”这个问题一下把大家都问住了,没有人能够给出肯定的答案。本学科课程标准要求“教师应帮助学生在学习过程中理解结构和功能的统一性,并注意引导学生到周围环境中去观察动物的运动和行为,培养学生的观察能力和学习兴趣”。本次的“探究蚂蚁的觅食行为”与以往的探究实验有不同的地方,动物的各种行为都是动物对复杂环境的适应性表现。所以我在网上买来的云南蚂蚁离开了它们习惯的生活环境,来到实验室,呈现出来的行为也许和它们原来的行为是有偏差的,没有对照,我也无法确定。我为什么不能引导学生先进行自然界的蚂蚁觅食探究,再把蚂蚁抓回实验室进行进一步探究,前后进行对照,这样得到的结论是不是更加科学准确呢?所以我制止了争吵,引导学生先进行自然界蚂蚁觅食的探究,再进行实验室蚂蚁觅食的探究,然后进行前后对照。
设计探究方案的时候,我们还确定了气味和颜色两大影响蚂蚁觅食的重要变量,探究小组根据学生们感兴趣的方向进行了自由组合,并根据对照实验的要求,尽可能地减少误差来选择食物的种类、大小等。最后大家还设计了实验记录单,并做了课中、课后反思,分析探究中的方案的漏洞,以及改进的方案,力求探究活动在保持一个变量的情况下进行多方位、多层次的对照比较,最后得出科学准确的结论。
案例2:探究骨的成分和特性
苏科版八年级上第六单元第17章第1节―《人体的运动》,需要学生掌握的重要概念是骨、骨连结和骨骼肌组成了人体的运动系统。本节教材建议的实验内容是观察长骨的结构,因为骨是构成人体、动物体运动系统的重要载体,骨既具有坚固性又具有弹性。在学生看来这是一个很难理解的重要概念,所以本次实验我设计了2个课时,第一课时首先来探究骨的成分和特性,通过探究实验重点理解骨的成分及物理特性,进一步阐述人的一生中骨成分的动态变化,为下一课时观察长骨的结构做好准备。
根据本章信息库中的阅读材料“组成人体骨的成分”,学生初步了解到骨中含有无机物和有机物两类成分,无机物主要是钙盐,使骨脆硬;有机物主要是蛋白质,使骨柔韧。那么问题来了,如何鉴定出骨中的无机物和有机物呢?我鼓励学生利用课外的时间去化学老师那里进行请教并获取如何鉴定无机物和有机物的方法。通过同学们的努力,他们从化学老师那里知道了两个原理。
1.用煅烧法鉴定骨中有机物的原理:有机物一般容易燃烧。
2.用盐酸浸泡法鉴定骨中无机物的原理:无机物一般不易燃烧,但无机物在与盐酸发生化学反应时能被溶解出来。
方法找到了,现在要确定实验材料,学生带来了鲫鱼的鱼骨、鸡翅骨、猪长骨、羊的长骨等。通过小组讨论,他们选择了2种相对比较小的骨进行分组实验(鱼骨和鸡翅骨),如表3、表4所示。
探究实验的结果发现,鱼骨在被盐酸浸泡后能够弯曲打结,鸡翅骨也能很轻松弯曲,不像先前非常的坚硬,硬度和弹性都发生了变化。同时煅烧2种骨的时候都能够持续燃烧一段时间。最后得出的结论是:骨中既含有无机物钙又含有有机物,所以骨既坚固又有弹性。
案例2的分析与反思
“探究骨的成分和特性”是我在原有教材上建议的活动中增加的一个探究实验,因为一是这个探究实验能够突破“骨的特性”这个重要概念,为学生理解骨的结构做好准备;二是关于这个探究实验的原理,学生在生活中就有一定的知识储备,再通过小组讨论和请教化学老师,可以设计出有效的对照实验方案。
通过充分的探究,最后得出的结论是,“骨是由硬脆的无机物和柔韧的有机物组成的;骨的物理特性主要表现在硬度和弹性两方面,这是由它的成分决定的”。在这个过程中充分发挥学生的探索创新精神,鼓励学生敢于发表自己的不同见解,提高学生分析问题、解决问题的能力。
探究实验课临近尾声,我还在大屏幕上打出了一张“人的不同时期骨成分含量表”(如表5),引导学生根据实验结果来解释生活实际,事半功倍。
在实验教学中引导生物学重要概念学习的实例分析
当代生物教学的课堂不仅是教师讲解和演示的过程,更是师生交流、共同发展的互动过程,过去的灌输式教法在自然科学学科中的分量越来越少,本学科课程标准提出要引导并组织学生进行探究性学习,就是要让学生在探究实验中理解生物学的重要概念。可以看出,以上两个探究实验案例都是经过师生的精心准备和实践来完成的,使得本章的重要概念目标的达成水到渠成。
关键词:生物学;重要概念;教学
中图分类号:G633.91 文献标识码:B 文章编号:1006-5962(2013)07-0245-01
生物学中有许多概念都是通过重要概念连接起来的,作为主线,只有形成的完整的结构体系,才能促使学生对重要概念的理解更加透彻,更加深刻。同样的,只有加强对生物学中重要概念内涵的理解,真正的运用知识解决问题,才能实现重要概念在学习中的重要价值。
1生物学中重要概念的界定及重要性
1.1重要概念的界定。
在《现代汉语词典》中,概念的定义为:概念是思维的基本形式之一,反映了客观事物一般的、本质的特征。
不同于一般概念,重要概念则是更高度的概括并提炼出学科的核心知识,具有统摄一般概念的性能。在初中生物中,重要概念有许多个,而在《义务教育生物学课程标准(2011年版)》中更是有50个之多,这充分说明了重要概念在教学中占据着中心位置。
1.2重要概念的重要性。
作为高中生物初级阶段的初中生物,其最重要的作用不仅是帮助学生落实重要概念的思维方式,而且有利于教育教学工作者构建重要概念的完整体系。在教学过程中,重要概念其实就是对学生思维方式和方法的训练和渗透,帮助学生在学习的过程中形成良好的学习能力,完成学习任务。
重要概念处于生物学的核心位置,它们不是单独存在的,而是相互联系,并相互组合,构成了初中生物学科的结构骨架。作为生物学的基本框架,它们连接了基本的事实、原理及规律,并支撑起了新的事实、原理及规律。因此,老师需要充分利用这些重要概念来组织教学,深入浅出,使学生尽快内化重要概念,帮助学生建立起完整的生物学知识体系。
2生物学重要概念的教学实施方法
生物学重要概念的学习至关重要,就其教学实施方法而言,需要教师与学生的共同努力方可。就老师来说,一是要注重教学过程中重要概念的传递方式,要不断的扩展自己的知识面,提高自身的知识素养和能力,特别是对重要概念的内涵和外延的理解能力。二是要注重对学生正确概念的传授,帮助学生正确、科学的理解重要概念,而不仅仅是简单的对其定义。具体方法如下:
2.1帮助学生理清重要概念的本质。
掌握重要概念的首要前提便是正确理解其内涵。要理清其本质,摒除掉那些容易使学生产生误会的模糊字眼。比如对于"生物多样性"这个概念而言,它的定义便是仁者见仁,智者见智。蒋志刚曾在《保护生物学》一书中,将其表述为:"生物多样性是生物及其环境形成的生物复合体以及与此相关的各种生态过程的综合,包括动物、植物、微生物和它们所拥有的基因以及它们与其生存环境所形成的复杂的生态系统"。与《生物多样性》中的定义很是不同。对于这个不同的概念定义,我们就要积极的帮助学生,理清其是属于微观的还是宏观的抑或是二者兼具,以便学生更好的掌握。
2.2帮助学生正确认识构建图的价值。
重要概念的构建图,是帮助学生清晰明了的掌握知识不可缺少的重要部分,具有极高的价值。重要概念构建图中每一级的知识之间都是具有紧密联系的,呈网络式的结构很好的将学科里众多零散的知识点连为一体,建立起一个体系。其基本框架不会随意动摇,随着知识的学习和积累,会不断的快速发展并完善。因此,教师在教学过程中要及时有效的帮助学生建立起具有高价值的构建图。
2.3帮助学生正确理解重要概念之间的区别与联系。
在教学过程中,教师要教会学生正确区别重要概念之间的区别与联系。比如光合作用和呼吸作用。它们之间的联系是:光合作用为呼吸作用提供氧气和有机物,呼吸作用则为光合作用提供二氧化碳。它们的区别则是绿色植物利用太阳光进行光合作用,而呼吸作用则是生物体内的细胞通过分解糖类以获得能量。
特别是对于相似的重要概念的区别和理解,最好的办法,一是创设特定的生物实验情境或活动情境。概念学习和形成的过程其实是对事物探究的过程。老师将概念教给学生,会使学生被动学习的情绪和状况,无法体现学生学习的主动性和主体性。教师在教学过程中就要充分利用生活中的小事例,因为生物中的许多知识都是与生活生存息息相关的。使学生从生活探究活动中理解、总结并归纳出这个概念,引导并促进学生更好的实现自主学习。二是利用各种教学辅助手段,或教图,或挂件,或自制的工具,帮助学生学会观察和思考,以进一步的掌握不同的概念所呈现的不同现象,特别是其本质现象。
2.4帮助学生学会评价学习效果。
学习知识最主要的目的便是能够运用,这也是教育的价值所在。帮助学生学会评价自身的学习效果,引导学生将学习到的重要概念及其在学习过程中所形成的科学方法和思维方式运用到其他的学习情境中,达到举一反三,融汇贯通,促使学生自身学习能力及学习效果的进一步提高。
3生物学中重要概念教学的启发
随着科学技术的进步,我们的生活越来越受到科学知识和产品的影响。科学生产为我们带来的利惠让我们的生活日新月异。但不可忽视的是,我们的学生在生活中仍会碰到一些不可避免的负面问题,如我们的生态系统遭到严重破坏,我们所在的生物圈中物种灭绝的数量越来越多,转基因的植物越来越多但其带给我们的安全问题尚未明朗等等。因此,当前的教育教学工作者不仅要引导学生明白重要概念"生物多样性"的内涵,理解生物多样性存在的必要性和合理性,更要让学生学会利用所学到的生物学中的重要概念,提出合理的建议,培养和发展学生独立发现问题、提出问题、分析问题和解决问题的能力。
4结语
生物学与我们的生活息息相关,它能充分解释清楚我们周围所存在的事物,不管是宏观的还是微观的,并帮助我们解决实际生活中所存在的问题。重要概念的掌握不仅可以帮助学生积累经验,获得技能,进一步提升个人能力,还可以培养学生情感价值的养成,让学生更加关爱自然、关心世界,关注人类生活。
参考文献
[1]杨青青.重要概念在初中生物学中的重要价值.[J].北京教育学院学报,2012,27(6),22-26.
[2]周静.围绕重要概念的初中生物教学.[J].教研,2012,26(11),54-55.
关键词:生物学;核心概念;教材研发;课堂教学
中图分类号:G633.91 文献标识码:A 文章编号:1009-010X(2011)12-0055-02
生物学概念是生物学科知识的重要组成部分,它是对生物的结构、生理乃至一切生命现象、原理及规律精确而本质地阐述。概念是构造理论的砖石,在众多的概念中,核心概念的地位尤为重要,它在学科知识中处于最为本质和核心的地位。《普通高中生物课程标准(实验)》(以下简称《标准》)中也明确提出要“倡导学生在解决实际问题的过程中深入理解生物学的核心概念”。因此,注重生物学核心概念的教学具有非常重要的意义。
一、什么是核心概念
1 概念和核心概念。
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。生物学概念就是通过抽象、概括而形成的对生物学现象、本质特征或共同属性的反映,如“酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物,其中绝大多数是蛋白质”这个概念,反映的就是所有酶在来源、生理功能和化学本质上的共同特征。
核心概念是位于学科中心的概念性知识,包括了重要概念、原理、理论等基本理解和解释。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,是生物学科结构的主干部分,是生物学知识领域的中心,获得了广泛的应用,且能经得起时间的检验。
2 核心概念的表述方式。
大部分人认为核心概念就是学科知识中的某个词或短语,如“光合作用”、“呼吸作用”等,实际上,这样的一个短语仅是一个相应的学科专业术语,并不等同于核心概念,或者可以认为这只是一个标记核心概念的符号。核心概念的表述,常采用“XX是XXXX”、“XXXX称作XX”、“XXXX叫做XX”或“XX是指XXXX”等形式。例如人教版高中生物教材中对有关核心的概念分别表述如下:“DNA分子的复制是一个边解旋边复制的过程,复制需要模板、原料、能量和酶等基本条件”、“由植物体内产生,能从产生部位运送到作用部位,对植物的生长发育有显著影响的微量有机物,称作植物激素”、“由生物群落与它的无机环境相互作用而形成的统一整体,叫做生态系统”、“细胞呼吸是指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解,生成二氧化碳或其他产物,释放出能量并生成ATP的过程”。
二、核心概念在中学生物学教材研发中的地位
依据《标准》编写的、经全国中小学教材审定委员会2004年初审通过的现行高中生物学教材有五个版本,分别由人民教育出版社、浙江科学技术出版社、江苏教育出版社、河北少年儿童出版社和中国地图出版社出版发行。这五个版本的教材都是围绕相关的核心概念来编写的,除了小部分概念的词语存在差异外,大部分核心概念的内涵是完全相同的。如“细胞的生命历程”部分内容各版本教材的章标题虽然有“细胞的生命历程”(人教版)、“细胞的生命周期”(中图版)、“细胞的增殖与分化”(浙科版)等不同的表述,但其内容都是围绕“细胞周期”(为表述简洁,此处及以下用相应专业术语代表核心概念的具体内容)、“有丝分裂”、“无丝分裂”、“细胞分化”、“细胞的全能性”、“细胞的癌变”、“细胞衰老”及“细胞凋亡”等核心概念来组织编写。这说明不同版本教材的编者们都充分意识到了核心概念的重要性,因为从某种程度上来说中学生物学教材就是由一系列的核心概念所构成的知识体系,其设计的框架也要有利于学生掌握核心概念。此外,各版本教材都用不同事例阐述了许多核心概念的发现、证实、发展、更新和变化的过程,让学生沿着先辈科学家们的足迹去体会科学探索的历程,有助于培养其实事求是的科学精神和严谨的科学态度。
三、核心概念在课堂教学中的地位
1 据核心概念确立教学目标。
教材的每一单元、每一节的知识体系都是围绕相关的核心概念而建构的,核心概念指引了学习目标,因此在教学中应根据核心概念来确立教学目标。如《降低化学反应活化能的酶》(人教版)一节,教材首先介绍了本章的核心概念“细胞代谢”,然后引出了“酶在细胞代谢中的作用”,通过科学家们对酶本质的探索历程来揭示“酶的本质”,最后通过设计实验来探究“酶的特性”。根据这些核心概念我们可以确定本节的教学目标为:(1)知识方面:①能说出细胞代谢的概念,②能理解酶在细胞代谢中的作用、本质和特性;(2)情感态度与价值观方面:通过阅读分析“关于酶本质的探索”的资料,①认同科学是在不断地探索和争论中前进的;②认同科学家不仅要继承前人的科研成果,而且要善于吸收不同意见中的合理成分,同时要具有质疑、创新和勇于实践的科学精神与态度;(3)能力方面:①进行有关的实验和探究,学会控制自变量,观察和检测因变量的变化,以及设置对照组和重复实验;②在实验设计、资料分析、探究等问题讨论中,运用语言表达的能力以及获取资料、共享信息的能力。在制定教学目标的过程中,教师需要思考核心概念之间的联系,必要时还需对核心概念进行细化处理。
2 围绕核心概念组织教学。
【关键词】生物学概念 科学本质 教学探索
【中图分类号】G 【文献标识码】A
【文章编号】0450-9889(2017)02B-0079-02
自 2011 年初中生物课改以来,在生物学乃至整个理科教育的改革中都强调重要概念的教学。生物学概念成为生物学课程内容的重要组成部分,它帮助学生搭建“少而精”的知识框架,有利于学生更好地适应信息化和学习化的社会。生物学概念的形成,实际上是传递客观事物的本质特征与科学属性,即对事物科学本质的认识。而这种认识对于知识的记忆、理解、掌握和运用都起到了重要的支撑作用。
一、生物W概念的内涵
概念通常是对事物的特征和表现进行的抽象或概括。而生物学概念处于学科的中心位置,包括对生命现象、规律、理论等的理解和解释,是生物学学科知识的主干部分,对学生学习生物学及相关学科具有重要的支撑作用。概念有助于学生形成内化的逻辑结构,在有限的学习时间内掌握相关的学习内容,并且能用它来解决生活中遇到的实际问题。一般来说,在教学中要更加注重重要概念,因为它不同于一般概念,它是更为系统和更为重要,起着统帅的作用。学生不可能全盘吸纳所有的知识,这就需要运用科学的教育原则,即“少而精”的原则,将各类零散的知识点相互串联从而形成有机整体,抓住重要概念进行重点学习。
二、生物学概念的教学策略
(一)探究式教学。探究式教学是帮助学生理解和掌握生物学重要概念的有效方式之一。而实验探究是最熟悉和最常见的方式,原因就在于生物学本身就是前人在不断的实验中发展起来的。因此要使学生理解重要概念的内涵也应回到原点,用最初的认识方式――实验来理解。例如,对“生态系统”这个概念,学生不仅仅要知道生产者、消费者、分解者这些生态系统的组成部分,而且还应知道它的内涵,即所包含的物质与能量是如何传递的。这时,教师可以引导学生设计一些生态容器,如鱼缸,比较哪种鱼缸中生物的生存状态更好或生存时间更长,分析其原因,说明鱼缸中各种生物所发挥的作用。从而感受到维持生态系统稳定的必备条件,理解生态系统的真正含义。又例如,食物中“能量”这个概念是比较抽象的,为了让学生清楚地理解它的含义,教师可以通过能量转换,燃烧一些食物来加热水温,让学生理解能量这个概念。同时,还可以进行拓展,比较不同食物中所包含的能量大小。由此可见,通过实验探究重要概念比教师反复用语言强调要更形象、更易理解。生物教材中有很多类似的重要概念,教师都可以将之转化为实验的方法来加以探究。在教师的指导下,只要学生多思考、多动手、多探索,就能将抽象的概念转化为形象的概念,方便理解和记忆。
(二)STS教学。STS 是科学 Science、技术 Technology、社会 Society 三个英文单词字母的缩写。Yager 教授(1990)将 STS 定义为:“将技术当作科学与社会的桥梁;以地方、全国或全球性与科学有关的社会问题来设计科学课程,让学生对这些与科学有关的社会问题产生兴趣及好奇心,从而以科学的态度、科学的探究过程、科学的概念知识寻找解决问题之道,让学生产生创造力并应用于社会上。”这给了生物学概念教学予启示,即概念教学应与社会生活相联系。教师要让学生知道概念来源于现实生活,要求学生创造性地运用概念去解决现实生活中的问题。例如,关于“酶”这个概念可以和生活中的加酶洗衣粉、人类酶缺乏症联系起来;关于“呼吸作用”这个概念可以和发酵、食品工业联系起来;关于“有性生殖”这个概念可以和计划生育、试管婴儿联系起来;关于“无性生殖”这个概念可以和嫁接、扦插、克隆技术联系起来,等等。通过 STS 教学,活跃课堂气氛,增强教学的趣味性,激发学生对概念进行主动学习和应用。
(三)发展史教学。让学生学习生物学概念的发展过程有助于学生理解生物学概念的内涵和外延,从而理解生物学概念的科学本质。生物学概念的产生和发展过程即生物学概念的发展史。就目前广泛使用的人教版生物教材来说,其中包含了许多生物学重要概念的发展史。教师若能充分地运用这些发展史材料进行教学,那么学生就能很好地掌握相应的生物学概念。例如,“光合作用”这一概念,教师可以运用教材中展示的探索历程带领学生逐步地探索和思考。一展示 1771 年普利斯特利的小白鼠实验过程,让学生思考并说明其原因;二展示 1779 年英格豪斯多次重复的植物更新空气的实验,让学生思考并归纳得出结论;三引导学生进一步思考,光能去哪了?并指出 1845 年梅耶提出植物在进行光合作用时,把光能转换成化学能储存起来的结论;四继续探讨 1864 年萨克斯的叶片半遮光实验;五展示 1941 年鲁宾和卡门利用同位素氧 18 标记法进行的探究实验和 20 世纪 40 年代的卡尔文利用同位素碳 14 标记法进行的小球藻实验;最后让学生清晰地发现氧气和有机物的生成是来自于无机物二氧化碳和水。运用发展史进行教学能让学生自然而然地得出“光合作用”的实质,即将无机物转变成有机物,将光能转变成化学能,并掌握其物质转换的过程。在教学中,教师还可以拓展一些概念的发展史。例如,关于酶定义的演变。原先“酶是活细胞产生的有催化作用的蛋白质”,伴随着新的科学发现,人们发现有些 RNA 也具有催化功能,也符合酶的概念。于是对酶的认识有了新的理解,即“酶是活细胞产生的有催化作用的有机物”。除此之外,教材中的“细胞”概念、“生长素”概念、“DNA 是遗传物质”概念等都有相关的发展史材料。在教学中,让学生在教师的指导下对这些材料进行分析和思考,就能将感性认识升华为科学的认识,从而更好地理解和掌握概念。
(四)对比教学。生物学中的很多概念具有相似性,学生若没能掌握其内涵,那么往往就会混淆不清。此时,教师如果能引导学生对比分析,把握它们之间的差异,那么学生就能准确地理解不同概念。例如,“赤道板”与“细胞板”、“半透膜”与“选择透过性膜”、“中心体”与“中心粒”、“细胞液”与“细胞内液”、“生长素”与“生长激素”,等等,这些概念在字眼上很相似,但其实质是截然不同的。教师要引导学生进行比^,找出各自的特点和实质,展示其相同和差异的部分,使两个概念之间的联系与区别一目了然。在教学中教师要根据实际情况灵活选择不同的比较方法,如表格法、图解法都是比较有效的方法。例如,对“细胞分裂”和“细胞分化”这两个概念,单从文字的叙述上比较难以理解,如果通过下面的图像方式来比较,那么就能更清晰明了地理解和掌握。
又例如,对“光合作用”和“呼吸作用”,可以运用如下的表格来对比两个概念的相似性与差异性。运用对比概念的方法,不仅可以使学生更好地学习生物概念,而且使学生在更深层次上把握概念的实质,从而能够运用概念来解决问题。
(五)概念图教学。生物学中的很多概念并不是单独存在,而是与其他概念之间存在着一定的联系,因此要了解一个概念与其他相关概念间的关系,才能准确地理解和掌握其含义。由于概念之间的存在这样的关系,因此教学中可以运用概念图来进行辅助教学。概念图具有四个图表特征:节点、连线、连接词和层级。节点表示置于圆圈或方框中的概念,是指感知到的同类事物的共同属性。连线表示两个概念之间存在的意义联系。连接没有方向的限制,可以单向或双向也包含着交叉连接。连接词是置于连线上的两个概念之间的意义联系词。层级即概念间的等级关系。位于最顶层的是最抽象、涵盖面最广的概念,即重要概念。较具体的概念称为一般概念,位于其次,依此类推。下面我们用概念图来展示概念间的层级结构,以帮助我们很好地理解概念与概念之间的关系,巩固对概念的理解。如下图:
这是我们利用 1984 年诺瓦克和高文绘制的普通层级概念图模式画出的生物教学概念图。
下面将生物中物质出入细胞方式这部分的各概念之间的关系,以概念图的形式绘制出来。
综上所述,生物学概念教学可以采用多种策略,但无论采用何种教学策略,都应注重其内涵的把握与渗透,更好地帮助学生理解、掌握和应用概念,学好概念。
【参考文献】
[1]中华人民共和国教育部.义务教育生物学课程标准(2011年版)[M].北京:北京师范大学出版社,2012
[2]王 健,刘恩山.“科学本质”的研究及其进展[J].生物学通报,2007,42(6)
学生的学习是基于自身与世界相互作用的独特经验去建构自身的知识并赋予经验和意义。学生头脑中本就存在着一类与科学概念不一致的认识,称之为迷思概念,也有称为先前概念、直觉概念等等。经过同化、顺应、平衡等过程,他们的认知水平不断得到提高。在教学中充分利用学生已有知识进行同化和顺应学习,可以有效促进迷思概念转变为科学概念。笔者主要从以下四个方面例谈生物学概念教学策略。
一、例证式教学,体验概念形成过程
例证式教学也称分析归纳法,从某些个别或特殊生物现象出发,可以推导出具有普遍意义的一般性生物学原理或规律。生物概念的教学中较为常见的做法是:举出一定数量的有效例证让学生进行分析和归纳,这些例证应包含有关该概念的相同的本质属性和不同的非本质属性。也就是说这些例证应该不断变换概念的非本质属性和概念应用的情景,以便学生正确辨别概念的本质属性和非本质属性。这种教学方法有利于提高学生的推理能力和创新能力,是概念形成的基本教学方法之一,也是行之有效的方法之一。
二、直观感知,形成具体概念
利用直观教具通过感知来识别具体客体的特征或属性,形成具体概念。一个概念在学生头脑中的构建更需要学生的积极参与才能理解识记。如何让学生动起来?灵溪二高王道磊老师在《在微观教学中应用肢体语言》中建议:用肢体语言让微观内容宏观化,抽象概念直观化,互动演示,既有助于概念理解,又有利于发挥学生主体性。此类方法在初中生物学概念教学中有着很广的应用前景,如神经元细胞.、氨基酸、核昔酸分子结构等基本概念一旦由手势等肢体表现的方式呈现出来,无需多言,学生已然领会。
三、灵活变式,多角度把握概念本质
变式法概念教学是指从不同的层次、不同的角度对概念进行定义,从根本上把握概念的本质属性。具体的变式有以下四种做法:
1.要点提炼法
理解生物概念不是死记硬背,要在理解的基础上,抓住关键内容,掌握概念要点。要点提炼法主要是将一个完整的概念科学地进行细化和解构,形成几个要点,强化学生理解概念的内涵、外延、条件和适用范围等等。
2.列表比较法
对于两个或多个相似或相关概念,学习者最容易走入迷思状态,这个时候,发现并列举它们在某一方面的类似点、不同点或者它们之间的内在联系就显得尤为重要。笔者认为列表比较是最简单易行又行之有效的方法。
四、编制生物学概念图,建构知识结构
所谓概念图,实质上是一种组织和表现知识的工具。它通常是将有关某一主题的不同级别的概念或命题置于方框或圆圈中,再以各种连线将.相关的概念和命题连接,形成关于该主题的概念或命题网络,旨在帮助学生梳理所学过的概念,建立良好的概念体系和知识结构。概念图包括节点、命题、连线和层次结构等要素,有助于建立正确的概念体系和准确把握概念的本质,其方式包括完成概念图和绘制概念图两种类型。
五、系统化教学
初中生物学的基础知识由许多概念体系组成,概念体系包含一个章节或单元课题内容的全部概念。奥苏贝尔认为,学习概念有两种方式:概念形成和概念同化。教学实践证明:初中学生主要是通过概念同化方式掌握概念及其体系的,即以学生已知概念为基础,通过揭示未知概念与已知概念之间的关系,将新概念纳入原有概念体系,或者用新概念来充实和完善原有概念体系。因此,奥苏贝尔的认知同化理论在概念教学上具有重要的指导意义,并奠定概念教学深厚的理论基础。
笔者在教学实践过程中深刻地感受到概念教学策略对指导生物学教学的重要性。由于教学过程的复杂性、教学内容的丰富性和教学目标的多层次性,在教学过程中要有许多概念教学策略与之相适应,因此需要教师熟练掌握概念教学策略和教师实践技能。教学实践表明,选择适合的概念教学策略对高效率的实施生物学教学具有重要的价值。同时一节课的教学策略不仅仅只有一种,往往是多种教学策略结合使用,帮助学生有效地完成概念的引入、形成、巩固和深化。