時間:2024-01-29 17:49:59
序論:寫作是一種深度的自我表達。它要求我們深入探索自己的思想和情感,挖掘那些隱藏在內心深處的真相,好投稿為您帶來了七篇生物學重要概念范文,愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑,助力您的創作。
在高中生物學教學實踐過程中,筆者發現不少學生對高中生物學的學習存在誤區,主要表現在過于注重記憶孤立的生物學現象和大量的事實性知識,忽視了對生物學重要概念的深入理解,導致運用生物學知識分析、解決問題的能力相對薄弱,從而造成了學習成績難以提高。有鑒于此,筆者認為在教學過程中應有意識地進行生物學重要概念為主導的模塊教學,即借助重要概念對相關的生物學現象和眾多的事實性知識進行邏輯整合,打破教科書章節的限制,實施模塊教學,在此基礎上引導學生自主構建知識網絡。本文初步總結了生物學重要概念的模塊教學方法。
一、聯系生活實際,導入重要概念教學
在傳統教學中,教師更傾向于直接進行重要概念的教學,由于缺乏與學生生活實際相聯系,學生往往會產生陌生感,造成概念理解上的障礙?!镀胀ǜ咧猩镎n程標準》(實驗)(下簡稱課標)提出“注重使學生在現實生活的背景中學習生物學”。可見,學生的生活實際是教學中的重要感性材料。在教學中,教師若能有意識地應用學生喜聞樂見的生活實際事例,并引導學生深入分析和思考,則會大大提高學生的學習積極性和主動性,從而對重要概念的教學也會起到事半功倍的效果。
在進行重要概念“可遺傳變異”教學時,通過下列遞進式的問題串,聯系學生的生活實際,導入本節教學?!澳阒朗裁词亲儺悊幔俊睂W生回答:變異是個體之間的差異。教師進一步追問:變異就一定是個體間的差異嗎?學生回答:變異是親代與子代之間的差異。教師繼續提問“你在生活中觀察到哪些變異的現象?”以此引導學生列舉生活中觀察到的變異現象,讓學生建立“變異”的感性認識。
接著,筆者創設下列學習情境:要求學生針對人類的卷發與直發這一對相對性狀,根據各自家族遺傳史,判斷自身的性狀是否是變異現象,并提出下列問題,引導學生思考:①如果是人工卷發,那是不是變異?——學生贊同。②人工卷發是否可以遺傳下去?為什么?——學生豁然。③想想看,生活中還有哪些不可遺傳變異的實例呢?——學生深入思考。④試試看,能不能舉出生活中可遺傳變異的實例?——學生若有所思。通過上述這些問題的思考,為后續進行可遺傳變異的概念教學作好了鋪墊。
二、設置探究情境,自主建構重要概念
在教學中,教師如果直接向學生講授重要概念的實質,那么學生往往會提不起學習的興趣,很容易把概念的學習等同于記概念、背概念的枯燥過程,更為重要的是這種教學方式阻礙了學生思維能力的提高。課標倡導探究性學習,通過設置合理的情境,引導學生進行探究,在探究過程中自主建構重要概念。
生物學是一門實驗性很強的科學,許多重要概念是建立在實驗的基礎上的。教學中,可以充分地利用教材中提供的生物學科學史,引導學生開展探究實驗,自主建構重要概念。例如進行“光合作用”教學時:①要求學生閱讀教科書中有關普利斯特利實驗案例,分析該實驗過程和結果,相互交流討論其存在的問題——為什么植物更新空氣的實驗有時成功,有時失?。竣诮處煆娬{英格豪斯重復進行普利斯特利實驗500多次,可見,科學研究需要頑強的毅力,堅忍不拔的科學精神,借此開展科學情感態度價值觀的教育。同時,要求學生通過討論交流得出:普利斯特利的實驗只有在光照和綠葉的條件下才能成立,幫助學生構建出光合作用的初步概念模型:光合作用需要光照和綠葉,而且會產生氧氣。③教師從實驗過程、實驗變量(自變量、因變量)、實驗現象、實驗結論等四個方面引導學生分析薩克斯實驗,并將光合作用的初步概念模型修正為:光合作用過程中還產生了有機物——淀粉。④引導學生從實驗方法、實驗變量(自變量、因變量)、實驗過程、實驗現象、實驗結論等五個方面探究魯賓和卡門的實驗以及卡爾文的實驗,以此完整地歸納出光合作用的概念模型:
通過上述生物學科學史的探究性學習,引導學生自主建構生物學重要概念的同時,還能夠逐步培養學生閱讀能力、處理科學信息的能力、獲取新知識的能力、批判性思維的能力、分析和解決問題的能力以及交流與合作的能力。
三、進行反饋練習,深入理解概念
現以例題1說明,對于具有一定邏輯思維和批判性思維能力的高中生而言,如何通過做練習題的方式來深入理解重要概念,這樣不僅可以增強學生的解題能力,更能讓學生意識到如何運用重要概念去分析問題、解決問題,從而提高生物科學素養。
例題1:已知家雞的突變類型無尾(M)對普通類型有尾(m)是顯性?,F用普通有尾雞(甲群體)自交產生的受精卵來孵小雞,在孵化早期向卵內注射微量胰島素,孵化出的小雞(乙群體)就表現出無尾性狀。為研究胰島素在小雞孵化過程中是否引起基因突變,可行性方案是( )
A.甲群體×甲群體,孵化早期向卵內不注射胰島素
B.甲群體×乙群體,孵化早期向卵內注射胰島素
C.乙群體×乙群體,孵化早期向卵內不注射胰島素
D.乙群體×乙群體,孵化早期向卵內注射胰島素
出示問題,引導學生探究:①試著找出題目中反映的生物重要概念?——經過學生思考、討論交流,學生意識到本題討論的是:無尾性狀是可遺傳變異還是不可遺傳變異。②利用重要概念“可遺傳變異”進行推理,設計出你的解題思路?——學生以小組為單位展示解題過程,并相互評價。③解題過程中,你有哪些收獲?——學生反思。
四、構建知識網絡,深化重要概念
重要概念的深化其實就是系統化的過程,即由重要概念衍生出其他相關的概念,同時根據它們之間的邏輯關系,以圖示的形式組成一定的結構,形成概念體系,接著把相關的生物學現象和事實性知識納入該體系之中,這樣學生就能獲得一個條理清晰的知識網絡,深化學生對生物學本質的認識,同時還能大大減輕學生的學習壓力。下面以概念圖的形式來展示可遺傳變異的概念體系,并由此形成的知識網絡,見圖1。
從圖1中可以看出“可遺傳變異”這個重要概念可以統攝基因突變、基因重組、染色體變異、人類遺傳病這些一般概念,而基因突變等一般概念又能統攝誘變育種、雜交育種、基因工程、多倍體育種、單倍體育種等下位概念,這樣就明確概念之間邏輯關系,建構了可遺傳變異模塊的知識網絡。只要學生形成了“可遺傳變異”的概念之后,他就可以解釋“為什么人類會出現遺傳??;為什么會培育出雜交水稻等等諸如此類的本質問題,這樣可以提高學生分析、解決問題的能力,培養學生良好的生物科學素養,同時也大大減輕了學生的負擔,真正做到學習的有效性,這也是重要概念模塊教學的價值所在。
關鍵詞:重要概念;構建;生物素養;歸納;探究
重要概念是指一個學習單元中以概念內涵的形式呈現的若干概念性知識。如果能深入地研究、探討生物學概念教學,特別是重要概念的教學,對把握和落實新課程標準精神、推動和促進當前的生物學教學的發展,是有很大的益處的。下面我就如何形成生物學重要概念談幾點個人的想法。
一、通過事實性知識來形成重要概念
所謂事實性知識就是指事實,它是一種重要的知識類型。它是學生解決一個問題必須知道的基礎性知識。生物學重要概念的形成往往要基于很多的事實性知識。例如:蘇教版八年級上冊在講述細胞核是遺傳信息的中心這個重要概念時,并沒有直接提出,而是通過一個實驗為什么白鼠會生下灰鼠這個實驗,列舉了很多事實性的知識,如灰鼠提供取出胚胎細胞的細胞核,黑鼠提供除去細胞核的受精卵,白鼠提供子宮等等,讓學生通過對這些事實性知識進行分析、總結、歸納,幫助他們形成細胞核是遺傳信息的中心這個重要概念。
二、通過了解前概念形成重要概念
前概念是生物學概念建立的基礎。包括學生已有的生活經驗和原有的概念都屬于前概念的范疇。生物學教學的目的不是為了讓新知識取代學生原來的知識。建構主義認為,學習不僅包括結構性知識,而且也包括背景經驗。學習者總是以其自身的經驗(包括正規學習前的非正規學習和科學概念學習前的日常概念)來理解和建構新的知識或信息。例如,蘇教版七年級上冊,探究種子萌發的外界條件這個重要概念。學生對于種子的萌發已具有一定的生活經驗,進而形成了一定的概念,但是,這個原來的概念是否正確還要與新的知識聯系起來,相互作用由此引發認知結構的重組。有的同學一直認為種子在萌發的過程中會受到光的影響,通過實驗探究發現原來光不會影響種子的萌發,但他們之前認為水、空氣、溫度等會影響種子的萌發,這些原有的概念都是對的。
三、通過創設問題情境形成重要概念
初中生物的很多重要概念可以通過創設問題情境來幫助形成。在創設問題情境時,一定要考慮到提出的問題是否貼近生活,是否具有趣味性或者能引起學生的認知沖突,從而喚起學生的求知欲望,激發學習興趣,把學生帶入一種與問題有關的情境中去,進行有效地學習。研究表明:問題和概念只有全部被展示不是單獨地被提出時,學生才能最投入地學習。例如,蘇教版七年級上冊細胞分裂這個概念。學生要對細胞分裂的過程完全理解是比較困難的。教師可以先給學生做一個簡單的算術題,一個人的體細胞含有23對染色體,這個細胞通過一次分裂以后形成新的細胞,每個細胞里面含有多少染色體?有的同學說還是23對,有的同學說23條。這道簡單的算術題引起了學生認知的沖突,從而激發了學生對探究細胞分裂過程的欲望,進而建立起這個概念。蘇教版七年級下冊血液的組成這個概念,教師可以結合日常生活,讓學生談談對血液的認識,根據這些生活經驗讓學生主動思索,進行探究,最終通過歸納,概括出血液的組成這個重要概念。
四、通過比較有關知識形成重要概念
比較是通過觀察、分析,找出研究對象的相同點和不同點,它是認識事物的一種基本方法。通過比較可以使學生把一些易混淆的重要概念加以區分,進而掌握概念之間的共同屬性和相關概念間的聯系和區別。例如:蘇教版七年級上冊細胞的結構這個重要概念。可以對比植物和動物細胞結構,找出兩者相同的結構和不同的結構,加深對細胞結構的認識。例如:蘇教版八年級上冊人的性別決定這節中染色體的類別這個重要概念,通過比較男、女體細胞中的染色體的圖,找出它們的相同和不同之處,進而歸納出染色體的類別。
《義務教育生物學課程標準》中明確提出:“生物學概念是生物學課程內容的基本組成。生物學重要概念處于學科中心位置?!苯處熢谶M行教學活動時應該重視生物學重要概念,緊緊圍繞生物學重要概念進行教學活動。學生通過生物學重要概念的形成,提高了生物學科學素養,這種科學素養將影響他們的一生。著名教育家先生說:“教育者,非為已往,非為現在,而專為將來。”
參考文獻:
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一是動物因適應環境,如逃避敵害、爭奪食物、配偶和棲息地、完成繁殖等所進行的一系列運動,在神經系統和內分泌系統的調節下,由骨骼和肌肉共同完成。
二是動物的行為使其能適應環境的變化,提高其存活和繁殖機會。
三是動物的行為由先天遺傳或后天學習而獲得。
案例1:探究螞蟻的覓食行為
蘇科版八年級上第六單元第17章第2節―《動物的行為》,呈現的重要概念非常清晰,一是動物的行為及其類型;二是動物行為的特點和意義。本節書上建議活動是探究螞蟻的覓食行為,這個探究活動與學生的生活密切相關,由于學生在日常生活中就能接觸到這類常見的小動物,所以螞蟻作為探究活動的研究對象非常適合。
為了讓探究實驗更加充分和科學,我首先拋出了探究螞蟻覓食行為的重要問題:第一,決定到什么地方去探究螞蟻的覓食行為;第二,取食什么類型的食物來作為螞蟻覓食的對象。學生根據問題進行探究活動的方案設計并付諸行動。
取食什么類型的食物來作為螞蟻覓食的對象這個重要問題,我們分為了兩大組,A組主要是探究氣味對螞蟻覓食的影響,B組主要探究顏色對螞蟻覓食的影響。兩大組又分為若干小組,每一個小組可以設計不一樣的探究方案,并選擇校園中不同的環境為實驗地點,如小花園、教學樓走廊、操場上等。具體探究方案及記錄表如表1、表2所示。
食物的分布
1.如果找到螞蟻洞穴:食物圍繞洞口放一個圓形(如右圖)。
2.如果未發現螞蟻洞穴:食物分布距離均等(如下圖)。
案例1的分析與反思:
“探究螞蟻的覓食行為”給我印象最深刻的是第一個問題就讓大家爭論不休,有的學生認為要到校園里去探究螞蟻的覓食行為,有的學生則是想先去抓螞蟻,然后帶回實驗室進行探究。我本來已經從淘寶買了云南的大螞蟻回來,準備當學生把探究方案設計出來就分給他們進行探究,沒想到探究實驗的活動地點就引起了大家的爭論。突然有個學生說:“螞蟻要是離開了自己生活的環境,還能找到回家的路嗎?還能找到食物嗎?”這個問題一下把大家都問住了,沒有人能夠給出肯定的答案。本學科課程標準要求“教師應幫助學生在學習過程中理解結構和功能的統一性,并注意引導學生到周圍環境中去觀察動物的運動和行為,培養學生的觀察能力和學習興趣”。本次的“探究螞蟻的覓食行為”與以往的探究實驗有不同的地方,動物的各種行為都是動物對復雜環境的適應性表現。所以我在網上買來的云南螞蟻離開了它們習慣的生活環境,來到實驗室,呈現出來的行為也許和它們原來的行為是有偏差的,沒有對照,我也無法確定。我為什么不能引導學生先進行自然界的螞蟻覓食探究,再把螞蟻抓回實驗室進行進一步探究,前后進行對照,這樣得到的結論是不是更加科學準確呢?所以我制止了爭吵,引導學生先進行自然界螞蟻覓食的探究,再進行實驗室螞蟻覓食的探究,然后進行前后對照。
設計探究方案的時候,我們還確定了氣味和顏色兩大影響螞蟻覓食的重要變量,探究小組根據學生們感興趣的方向進行了自由組合,并根據對照實驗的要求,盡可能地減少誤差來選擇食物的種類、大小等。最后大家還設計了實驗記錄單,并做了課中、課后反思,分析探究中的方案的漏洞,以及改進的方案,力求探究活動在保持一個變量的情況下進行多方位、多層次的對照比較,最后得出科學準確的結論。
案例2:探究骨的成分和特性
蘇科版八年級上第六單元第17章第1節―《人體的運動》,需要學生掌握的重要概念是骨、骨連結和骨骼肌組成了人體的運動系統。本節教材建議的實驗內容是觀察長骨的結構,因為骨是構成人體、動物體運動系統的重要載體,骨既具有堅固性又具有彈性。在學生看來這是一個很難理解的重要概念,所以本次實驗我設計了2個課時,第一課時首先來探究骨的成分和特性,通過探究實驗重點理解骨的成分及物理特性,進一步闡述人的一生中骨成分的動態變化,為下一課時觀察長骨的結構做好準備。
根據本章信息庫中的閱讀材料“組成人體骨的成分”,學生初步了解到骨中含有無機物和有機物兩類成分,無機物主要是鈣鹽,使骨脆硬;有機物主要是蛋白質,使骨柔韌。那么問題來了,如何鑒定出骨中的無機物和有機物呢?我鼓勵學生利用課外的時間去化學老師那里進行請教并獲取如何鑒定無機物和有機物的方法。通過同學們的努力,他們從化學老師那里知道了兩個原理。
1.用煅燒法鑒定骨中有機物的原理:有機物一般容易燃燒。
2.用鹽酸浸泡法鑒定骨中無機物的原理:無機物一般不易燃燒,但無機物在與鹽酸發生化學反應時能被溶解出來。
方法找到了,現在要確定實驗材料,學生帶來了鯽魚的魚骨、雞翅骨、豬長骨、羊的長骨等。通過小組討論,他們選擇了2種相對比較小的骨進行分組實驗(魚骨和雞翅骨),如表3、表4所示。
探究實驗的結果發現,魚骨在被鹽酸浸泡后能夠彎曲打結,雞翅骨也能很輕松彎曲,不像先前非常的堅硬,硬度和彈性都發生了變化。同時煅燒2種骨的時候都能夠持續燃燒一段時間。最后得出的結論是:骨中既含有無機物鈣又含有有機物,所以骨既堅固又有彈性。
案例2的分析與反思
“探究骨的成分和特性”是我在原有教材上建議的活動中增加的一個探究實驗,因為一是這個探究實驗能夠突破“骨的特性”這個重要概念,為學生理解骨的結構做好準備;二是關于這個探究實驗的原理,學生在生活中就有一定的知識儲備,再通過小組討論和請教化學老師,可以設計出有效的對照實驗方案。
通過充分的探究,最后得出的結論是,“骨是由硬脆的無機物和柔韌的有機物組成的;骨的物理特性主要表現在硬度和彈性兩方面,這是由它的成分決定的”。在這個過程中充分發揮學生的探索創新精神,鼓勵學生敢于發表自己的不同見解,提高學生分析問題、解決問題的能力。
探究實驗課臨近尾聲,我還在大屏幕上打出了一張“人的不同時期骨成分含量表”(如表5),引導學生根據實驗結果來解釋生活實際,事半功倍。
在實驗教學中引導生物學重要概念學習的實例分析
當代生物教學的課堂不僅是教師講解和演示的過程,更是師生交流、共同發展的互動過程,過去的灌輸式教法在自然科學學科中的分量越來越少,本學科課程標準提出要引導并組織學生進行探究性學習,就是要讓學生在探究實驗中理解生物學的重要概念??梢钥闯?,以上兩個探究實驗案例都是經過師生的精心準備和實踐來完成的,使得本章的重要概念目標的達成水到渠成。
關鍵詞:生物學;重要概念;教學
中圖分類號:G633.91 文獻標識碼:B 文章編號:1006-5962(2013)07-0245-01
生物學中有許多概念都是通過重要概念連接起來的,作為主線,只有形成的完整的結構體系,才能促使學生對重要概念的理解更加透徹,更加深刻。同樣的,只有加強對生物學中重要概念內涵的理解,真正的運用知識解決問題,才能實現重要概念在學習中的重要價值。
1生物學中重要概念的界定及重要性
1.1重要概念的界定。
在《現代漢語詞典》中,概念的定義為:概念是思維的基本形式之一,反映了客觀事物一般的、本質的特征。
不同于一般概念,重要概念則是更高度的概括并提煉出學科的核心知識,具有統攝一般概念的性能。在初中生物中,重要概念有許多個,而在《義務教育生物學課程標準(2011年版)》中更是有50個之多,這充分說明了重要概念在教學中占據著中心位置。
1.2重要概念的重要性。
作為高中生物初級階段的初中生物,其最重要的作用不僅是幫助學生落實重要概念的思維方式,而且有利于教育教學工作者構建重要概念的完整體系。在教學過程中,重要概念其實就是對學生思維方式和方法的訓練和滲透,幫助學生在學習的過程中形成良好的學習能力,完成學習任務。
重要概念處于生物學的核心位置,它們不是單獨存在的,而是相互聯系,并相互組合,構成了初中生物學科的結構骨架。作為生物學的基本框架,它們連接了基本的事實、原理及規律,并支撐起了新的事實、原理及規律。因此,老師需要充分利用這些重要概念來組織教學,深入淺出,使學生盡快內化重要概念,幫助學生建立起完整的生物學知識體系。
2生物學重要概念的教學實施方法
生物學重要概念的學習至關重要,就其教學實施方法而言,需要教師與學生的共同努力方可。就老師來說,一是要注重教學過程中重要概念的傳遞方式,要不斷的擴展自己的知識面,提高自身的知識素養和能力,特別是對重要概念的內涵和外延的理解能力。二是要注重對學生正確概念的傳授,幫助學生正確、科學的理解重要概念,而不僅僅是簡單的對其定義。具體方法如下:
2.1幫助學生理清重要概念的本質。
掌握重要概念的首要前提便是正確理解其內涵。要理清其本質,摒除掉那些容易使學生產生誤會的模糊字眼。比如對于"生物多樣性"這個概念而言,它的定義便是仁者見仁,智者見智。蔣志剛曾在《保護生物學》一書中,將其表述為:"生物多樣性是生物及其環境形成的生物復合體以及與此相關的各種生態過程的綜合,包括動物、植物、微生物和它們所擁有的基因以及它們與其生存環境所形成的復雜的生態系統"。與《生物多樣性》中的定義很是不同。對于這個不同的概念定義,我們就要積極的幫助學生,理清其是屬于微觀的還是宏觀的抑或是二者兼具,以便學生更好的掌握。
2.2幫助學生正確認識構建圖的價值。
重要概念的構建圖,是幫助學生清晰明了的掌握知識不可缺少的重要部分,具有極高的價值。重要概念構建圖中每一級的知識之間都是具有緊密聯系的,呈網絡式的結構很好的將學科里眾多零散的知識點連為一體,建立起一個體系。其基本框架不會隨意動搖,隨著知識的學習和積累,會不斷的快速發展并完善。因此,教師在教學過程中要及時有效的幫助學生建立起具有高價值的構建圖。
2.3幫助學生正確理解重要概念之間的區別與聯系。
在教學過程中,教師要教會學生正確區別重要概念之間的區別與聯系。比如光合作用和呼吸作用。它們之間的聯系是:光合作用為呼吸作用提供氧氣和有機物,呼吸作用則為光合作用提供二氧化碳。它們的區別則是綠色植物利用太陽光進行光合作用,而呼吸作用則是生物體內的細胞通過分解糖類以獲得能量。
特別是對于相似的重要概念的區別和理解,最好的辦法,一是創設特定的生物實驗情境或活動情境。概念學習和形成的過程其實是對事物探究的過程。老師將概念教給學生,會使學生被動學習的情緒和狀況,無法體現學生學習的主動性和主體性。教師在教學過程中就要充分利用生活中的小事例,因為生物中的許多知識都是與生活生存息息相關的。使學生從生活探究活動中理解、總結并歸納出這個概念,引導并促進學生更好的實現自主學習。二是利用各種教學輔助手段,或教圖,或掛件,或自制的工具,幫助學生學會觀察和思考,以進一步的掌握不同的概念所呈現的不同現象,特別是其本質現象。
2.4幫助學生學會評價學習效果。
學習知識最主要的目的便是能夠運用,這也是教育的價值所在。幫助學生學會評價自身的學習效果,引導學生將學習到的重要概念及其在學習過程中所形成的科學方法和思維方式運用到其他的學習情境中,達到舉一反三,融匯貫通,促使學生自身學習能力及學習效果的進一步提高。
3生物學中重要概念教學的啟發
隨著科學技術的進步,我們的生活越來越受到科學知識和產品的影響??茖W生產為我們帶來的利惠讓我們的生活日新月異。但不可忽視的是,我們的學生在生活中仍會碰到一些不可避免的負面問題,如我們的生態系統遭到嚴重破壞,我們所在的生物圈中物種滅絕的數量越來越多,轉基因的植物越來越多但其帶給我們的安全問題尚未明朗等等。因此,當前的教育教學工作者不僅要引導學生明白重要概念"生物多樣性"的內涵,理解生物多樣性存在的必要性和合理性,更要讓學生學會利用所學到的生物學中的重要概念,提出合理的建議,培養和發展學生獨立發現問題、提出問題、分析問題和解決問題的能力。
4結語
生物學與我們的生活息息相關,它能充分解釋清楚我們周圍所存在的事物,不管是宏觀的還是微觀的,并幫助我們解決實際生活中所存在的問題。重要概念的掌握不僅可以幫助學生積累經驗,獲得技能,進一步提升個人能力,還可以培養學生情感價值的養成,讓學生更加關愛自然、關心世界,關注人類生活。
參考文獻
[1]楊青青.重要概念在初中生物學中的重要價值.[J].北京教育學院學報,2012,27(6),22-26.
[2]周靜.圍繞重要概念的初中生物教學.[J].教研,2012,26(11),54-55.
關鍵詞:生物學;核心概念;教材研發;課堂教學
中圖分類號:G633.91 文獻標識碼:A 文章編號:1009-010X(2011)12-0055-02
生物學概念是生物學科知識的重要組成部分,它是對生物的結構、生理乃至一切生命現象、原理及規律精確而本質地闡述。概念是構造理論的磚石,在眾多的概念中,核心概念的地位尤為重要,它在學科知識中處于最為本質和核心的地位?!镀胀ǜ咧猩镎n程標準(實驗)》(以下簡稱《標準》)中也明確提出要“倡導學生在解決實際問題的過程中深入理解生物學的核心概念”。因此,注重生物學核心概念的教學具有非常重要的意義。
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屬性的事件、物體或現象的抽象概括,是一種由相近、相似的事件、想法、物體或人所組成的集合。生物學概念就是通過抽象、概括而形成的對生物學現象、本質特征或共同屬性的反映,如“酶是活細胞產生的具有催化作用的有機物,其中絕大多數是蛋白質”這個概念,反映的就是所有酶在來源、生理功能和化學本質上的共同特征。
核心概念是位于學科中心的概念性知識,包括了重要概念、原理、理論等基本理解和解釋。生物學核心概念即那些能夠展現當代生物學科圖景的概念,是生物學科結構的主干部分,是生物學知識領域的中心,獲得了廣泛的應用,且能經得起時間的檢驗。
2 核心概念的表述方式。
大部分人認為核心概念就是學科知識中的某個詞或短語,如“光合作用”、“呼吸作用”等,實際上,這樣的一個短語僅是一個相應的學科專業術語,并不等同于核心概念,或者可以認為這只是一個標記核心概念的符號。核心概念的表述,常采用“XX是XXXX”、“XXXX稱作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對有關核心的概念分別表述如下:“DNA分子的復制是一個邊解旋邊復制的過程,復制需要模板、原料、能量和酶等基本條件”、“由植物體內產生,能從產生部位運送到作用部位,對植物的生長發育有顯著影響的微量有機物,稱作植物激素”、“由生物群落與它的無機環境相互作用而形成的統一整體,叫做生態系統”、“細胞呼吸是指有機物在細胞內經過一系列的氧化分解,生成二氧化碳或其他產物,釋放出能量并生成ATP的過程”。
二、核心概念在中學生物學教材研發中的地位
依據《標準》編寫的、經全國中小學教材審定委員會2004年初審通過的現行高中生物學教材有五個版本,分別由人民教育出版社、浙江科學技術出版社、江蘇教育出版社、河北少年兒童出版社和中國地圖出版社出版發行。這五個版本的教材都是圍繞相關的核心概念來編寫的,除了小部分概念的詞語存在差異外,大部分核心概念的內涵是完全相同的。如“細胞的生命歷程”部分內容各版本教材的章標題雖然有“細胞的生命歷程”(人教版)、“細胞的生命周期”(中圖版)、“細胞的增殖與分化”(浙科版)等不同的表述,但其內容都是圍繞“細胞周期”(為表述簡潔,此處及以下用相應專業術語代表核心概念的具體內容)、“有絲分裂”、“無絲分裂”、“細胞分化”、“細胞的全能性”、“細胞的癌變”、“細胞衰老”及“細胞凋亡”等核心概念來組織編寫。這說明不同版本教材的編者們都充分意識到了核心概念的重要性,因為從某種程度上來說中學生物學教材就是由一系列的核心概念所構成的知識體系,其設計的框架也要有利于學生掌握核心概念。此外,各版本教材都用不同事例闡述了許多核心概念的發現、證實、發展、更新和變化的過程,讓學生沿著先輩科學家們的足跡去體會科學探索的歷程,有助于培養其實事求是的科學精神和嚴謹的科學態度。
三、核心概念在課堂教學中的地位
1 據核心概念確立教學目標。
教材的每一單元、每一節的知識體系都是圍繞相關的核心概念而建構的,核心概念指引了學習目標,因此在教學中應根據核心概念來確立教學目標。如《降低化學反應活化能的酶》(人教版)一節,教材首先介紹了本章的核心概念“細胞代謝”,然后引出了“酶在細胞代謝中的作用”,通過科學家們對酶本質的探索歷程來揭示“酶的本質”,最后通過設計實驗來探究“酶的特性”。根據這些核心概念我們可以確定本節的教學目標為:(1)知識方面:①能說出細胞代謝的概念,②能理解酶在細胞代謝中的作用、本質和特性;(2)情感態度與價值觀方面:通過閱讀分析“關于酶本質的探索”的資料,①認同科學是在不斷地探索和爭論中前進的;②認同科學家不僅要繼承前人的科研成果,而且要善于吸收不同意見中的合理成分,同時要具有質疑、創新和勇于實踐的科學精神與態度;(3)能力方面:①進行有關的實驗和探究,學會控制自變量,觀察和檢測因變量的變化,以及設置對照組和重復實驗;②在實驗設計、資料分析、探究等問題討論中,運用語言表達的能力以及獲取資料、共享信息的能力。在制定教學目標的過程中,教師需要思考核心概念之間的聯系,必要時還需對核心概念進行細化處理。
2 圍繞核心概念組織教學。
【關鍵詞】生物學概念 科學本質 教學探索
【中圖分類號】G 【文獻標識碼】A
【文章編號】0450-9889(2017)02B-0079-02
自 2011 年初中生物課改以來,在生物學乃至整個理科教育的改革中都強調重要概念的教學。生物學概念成為生物學課程內容的重要組成部分,它幫助學生搭建“少而精”的知識框架,有利于學生更好地適應信息化和學習化的社會。生物學概念的形成,實際上是傳遞客觀事物的本質特征與科學屬性,即對事物科學本質的認識。而這種認識對于知識的記憶、理解、掌握和運用都起到了重要的支撐作用。
一、生物W概念的內涵
概念通常是對事物的特征和表現進行的抽象或概括。而生物學概念處于學科的中心位置,包括對生命現象、規律、理論等的理解和解釋,是生物學學科知識的主干部分,對學生學習生物學及相關學科具有重要的支撐作用。概念有助于學生形成內化的邏輯結構,在有限的學習時間內掌握相關的學習內容,并且能用它來解決生活中遇到的實際問題。一般來說,在教學中要更加注重重要概念,因為它不同于一般概念,它是更為系統和更為重要,起著統帥的作用。學生不可能全盤吸納所有的知識,這就需要運用科學的教育原則,即“少而精”的原則,將各類零散的知識點相互串聯從而形成有機整體,抓住重要概念進行重點學習。
二、生物學概念的教學策略
(一)探究式教學。探究式教學是幫助學生理解和掌握生物學重要概念的有效方式之一。而實驗探究是最熟悉和最常見的方式,原因就在于生物學本身就是前人在不斷的實驗中發展起來的。因此要使學生理解重要概念的內涵也應回到原點,用最初的認識方式――實驗來理解。例如,對“生態系統”這個概念,學生不僅僅要知道生產者、消費者、分解者這些生態系統的組成部分,而且還應知道它的內涵,即所包含的物質與能量是如何傳遞的。這時,教師可以引導學生設計一些生態容器,如魚缸,比較哪種魚缸中生物的生存狀態更好或生存時間更長,分析其原因,說明魚缸中各種生物所發揮的作用。從而感受到維持生態系統穩定的必備條件,理解生態系統的真正含義。又例如,食物中“能量”這個概念是比較抽象的,為了讓學生清楚地理解它的含義,教師可以通過能量轉換,燃燒一些食物來加熱水溫,讓學生理解能量這個概念。同時,還可以進行拓展,比較不同食物中所包含的能量大小。由此可見,通過實驗探究重要概念比教師反復用語言強調要更形象、更易理解。生物教材中有很多類似的重要概念,教師都可以將之轉化為實驗的方法來加以探究。在教師的指導下,只要學生多思考、多動手、多探索,就能將抽象的概念轉化為形象的概念,方便理解和記憶。
(二)STS教學。STS 是科學 Science、技術 Technology、社會 Society 三個英文單詞字母的縮寫。Yager 教授(1990)將 STS 定義為:“將技術當作科學與社會的橋梁;以地方、全國或全球性與科學有關的社會問題來設計科學課程,讓學生對這些與科學有關的社會問題產生興趣及好奇心,從而以科學的態度、科學的探究過程、科學的概念知識尋找解決問題之道,讓學生產生創造力并應用于社會上?!边@給了生物學概念教學予啟示,即概念教學應與社會生活相聯系。教師要讓學生知道概念來源于現實生活,要求學生創造性地運用概念去解決現實生活中的問題。例如,關于“酶”這個概念可以和生活中的加酶洗衣粉、人類酶缺乏癥聯系起來;關于“呼吸作用”這個概念可以和發酵、食品工業聯系起來;關于“有性生殖”這個概念可以和計劃生育、試管嬰兒聯系起來;關于“無性生殖”這個概念可以和嫁接、扦插、克隆技術聯系起來,等等。通過 STS 教學,活躍課堂氣氛,增強教學的趣味性,激發學生對概念進行主動學習和應用。
(三)發展史教學。讓學生學習生物學概念的發展過程有助于學生理解生物學概念的內涵和外延,從而理解生物學概念的科學本質。生物學概念的產生和發展過程即生物學概念的發展史。就目前廣泛使用的人教版生物教材來說,其中包含了許多生物學重要概念的發展史。教師若能充分地運用這些發展史材料進行教學,那么學生就能很好地掌握相應的生物學概念。例如,“光合作用”這一概念,教師可以運用教材中展示的探索歷程帶領學生逐步地探索和思考。一展示 1771 年普利斯特利的小白鼠實驗過程,讓學生思考并說明其原因;二展示 1779 年英格豪斯多次重復的植物更新空氣的實驗,讓學生思考并歸納得出結論;三引導學生進一步思考,光能去哪了?并指出 1845 年梅耶提出植物在進行光合作用時,把光能轉換成化學能儲存起來的結論;四繼續探討 1864 年薩克斯的葉片半遮光實驗;五展示 1941 年魯賓和卡門利用同位素氧 18 標記法進行的探究實驗和 20 世紀 40 年代的卡爾文利用同位素碳 14 標記法進行的小球藻實驗;最后讓學生清晰地發現氧氣和有機物的生成是來自于無機物二氧化碳和水。運用發展史進行教學能讓學生自然而然地得出“光合作用”的實質,即將無機物轉變成有機物,將光能轉變成化學能,并掌握其物質轉換的過程。在教學中,教師還可以拓展一些概念的發展史。例如,關于酶定義的演變。原先“酶是活細胞產生的有催化作用的蛋白質”,伴隨著新的科學發現,人們發現有些 RNA 也具有催化功能,也符合酶的概念。于是對酶的認識有了新的理解,即“酶是活細胞產生的有催化作用的有機物”。除此之外,教材中的“細胞”概念、“生長素”概念、“DNA 是遺傳物質”概念等都有相關的發展史材料。在教學中,讓學生在教師的指導下對這些材料進行分析和思考,就能將感性認識升華為科學的認識,從而更好地理解和掌握概念。
(四)對比教學。生物學中的很多概念具有相似性,學生若沒能掌握其內涵,那么往往就會混淆不清。此時,教師如果能引導學生對比分析,把握它們之間的差異,那么學生就能準確地理解不同概念。例如,“赤道板”與“細胞板”、“半透膜”與“選擇透過性膜”、“中心體”與“中心?!?、“細胞液”與“細胞內液”、“生長素”與“生長激素”,等等,這些概念在字眼上很相似,但其實質是截然不同的。教師要引導學生進行比^,找出各自的特點和實質,展示其相同和差異的部分,使兩個概念之間的聯系與區別一目了然。在教學中教師要根據實際情況靈活選擇不同的比較方法,如表格法、圖解法都是比較有效的方法。例如,對“細胞分裂”和“細胞分化”這兩個概念,單從文字的敘述上比較難以理解,如果通過下面的圖像方式來比較,那么就能更清晰明了地理解和掌握。
又例如,對“光合作用”和“呼吸作用”,可以運用如下的表格來對比兩個概念的相似性與差異性。運用對比概念的方法,不僅可以使學生更好地學習生物概念,而且使學生在更深層次上把握概念的實質,從而能夠運用概念來解決問題。
(五)概念圖教學。生物學中的很多概念并不是單獨存在,而是與其他概念之間存在著一定的聯系,因此要了解一個概念與其他相關概念間的關系,才能準確地理解和掌握其含義。由于概念之間的存在這樣的關系,因此教學中可以運用概念圖來進行輔助教學。概念圖具有四個圖表特征:節點、連線、連接詞和層級。節點表示置于圓圈或方框中的概念,是指感知到的同類事物的共同屬性。連線表示兩個概念之間存在的意義聯系。連接沒有方向的限制,可以單向或雙向也包含著交叉連接。連接詞是置于連線上的兩個概念之間的意義聯系詞。層級即概念間的等級關系。位于最頂層的是最抽象、涵蓋面最廣的概念,即重要概念。較具體的概念稱為一般概念,位于其次,依此類推。下面我們用概念圖來展示概念間的層級結構,以幫助我們很好地理解概念與概念之間的關系,鞏固對概念的理解。如下圖:
這是我們利用 1984 年諾瓦克和高文繪制的普通層級概念圖模式畫出的生物教學概念圖。
下面將生物中物質出入細胞方式這部分的各概念之間的關系,以概念圖的形式繪制出來。
綜上所述,生物學概念教學可以采用多種策略,但無論采用何種教學策略,都應注重其內涵的把握與滲透,更好地幫助學生理解、掌握和應用概念,學好概念。
【參考文獻】
[1]中華人民共和國教育部.義務教育生物學課程標準(2011年版)[M].北京:北京師范大學出版社,2012
[2]王 健,劉恩山.“科學本質”的研究及其進展[J].生物學通報,2007,42(6)
學生的學習是基于自身與世界相互作用的獨特經驗去建構自身的知識并賦予經驗和意義。學生頭腦中本就存在著一類與科學概念不一致的認識,稱之為迷思概念,也有稱為先前概念、直覺概念等等。經過同化、順應、平衡等過程,他們的認知水平不斷得到提高。在教學中充分利用學生已有知識進行同化和順應學習,可以有效促進迷思概念轉變為科學概念。筆者主要從以下四個方面例談生物學概念教學策略。
一、例證式教學,體驗概念形成過程
例證式教學也稱分析歸納法,從某些個別或特殊生物現象出發,可以推導出具有普遍意義的一般性生物學原理或規律。生物概念的教學中較為常見的做法是:舉出一定數量的有效例證讓學生進行分析和歸納,這些例證應包含有關該概念的相同的本質屬性和不同的非本質屬性。也就是說這些例證應該不斷變換概念的非本質屬性和概念應用的情景,以便學生正確辨別概念的本質屬性和非本質屬性。這種教學方法有利于提高學生的推理能力和創新能力,是概念形成的基本教學方法之一,也是行之有效的方法之一。
二、直觀感知,形成具體概念
利用直觀教具通過感知來識別具體客體的特征或屬性,形成具體概念。一個概念在學生頭腦中的構建更需要學生的積極參與才能理解識記。如何讓學生動起來?靈溪二高王道磊老師在《在微觀教學中應用肢體語言》中建議:用肢體語言讓微觀內容宏觀化,抽象概念直觀化,互動演示,既有助于概念理解,又有利于發揮學生主體性。此類方法在初中生物學概念教學中有著很廣的應用前景,如神經元細胞.、氨基酸、核昔酸分子結構等基本概念一旦由手勢等肢體表現的方式呈現出來,無需多言,學生已然領會。
三、靈活變式,多角度把握概念本質
變式法概念教學是指從不同的層次、不同的角度對概念進行定義,從根本上把握概念的本質屬性。具體的變式有以下四種做法:
1.要點提煉法
理解生物概念不是死記硬背,要在理解的基礎上,抓住關鍵內容,掌握概念要點。要點提煉法主要是將一個完整的概念科學地進行細化和解構,形成幾個要點,強化學生理解概念的內涵、外延、條件和適用范圍等等。
2.列表比較法
對于兩個或多個相似或相關概念,學習者最容易走入迷思狀態,這個時候,發現并列舉它們在某一方面的類似點、不同點或者它們之間的內在聯系就顯得尤為重要。筆者認為列表比較是最簡單易行又行之有效的方法。
四、編制生物學概念圖,建構知識結構
所謂概念圖,實質上是一種組織和表現知識的工具。它通常是將有關某一主題的不同級別的概念或命題置于方框或圓圈中,再以各種連線將.相關的概念和命題連接,形成關于該主題的概念或命題網絡,旨在幫助學生梳理所學過的概念,建立良好的概念體系和知識結構。概念圖包括節點、命題、連線和層次結構等要素,有助于建立正確的概念體系和準確把握概念的本質,其方式包括完成概念圖和繪制概念圖兩種類型。
五、系統化教學
初中生物學的基礎知識由許多概念體系組成,概念體系包含一個章節或單元課題內容的全部概念。奧蘇貝爾認為,學習概念有兩種方式:概念形成和概念同化。教學實踐證明:初中學生主要是通過概念同化方式掌握概念及其體系的,即以學生已知概念為基礎,通過揭示未知概念與已知概念之間的關系,將新概念納入原有概念體系,或者用新概念來充實和完善原有概念體系。因此,奧蘇貝爾的認知同化理論在概念教學上具有重要的指導意義,并奠定概念教學深厚的理論基礎。
筆者在教學實踐過程中深刻地感受到概念教學策略對指導生物學教學的重要性。由于教學過程的復雜性、教學內容的豐富性和教學目標的多層次性,在教學過程中要有許多概念教學策略與之相適應,因此需要教師熟練掌握概念教學策略和教師實踐技能。教學實踐表明,選擇適合的概念教學策略對高效率的實施生物學教學具有重要的價值。同時一節課的教學策略不僅僅只有一種,往往是多種教學策略結合使用,幫助學生有效地完成概念的引入、形成、鞏固和深化。