探究性實驗教學中的概念圖應用策略

摘要 闡述概念圖被廣泛應用于概念獲得教學，但實驗教學不僅是技能的獲得過程，也應該是一個概念和知識的獲得過程，而且是通過實驗研究和發現主動獲得概念和知識的過程。將概念圖引入探究性實驗教學可以明顯提升學生的探究水平和知識水平，是值得推廣的教學策略。關鍵詞概念圖

探究性實驗教學教學策略生物學教學

中圖分類號 G633.91 文獻標識碼 B

概念圖利用圖示的方法來表達人們頭腦中的概念、思想、理論等，把人腦中的隱形知識顯性化、可視化，便于人們思考、交流、表達。它以直觀形象的方式表達知識結構，能有效呈現思考過程及知識的關聯，引導學生進行意義建構。使用概念圖進行學習，學生可以積極地對關鍵字進行加工、分析和整理，并和教師積極對話。概念圖還非常有利于開發學生的空間智能。因此新課程改革對概念圖進行了積極地推廣，為教學改革注入了新的活力。

1 探究性實驗教學中引入概念圖的必要性

新課程高中生物必修教材中出現的各種概念圖，廣泛應用于獲得概念的教學，如拓展延伸概念、建構物質的結構組成模型、梳理生理變化過程、組織概念復習、勾勒知識結構圖等。可是，探究性實驗教學不僅是技能的獲得過程，也是概念和知識的獲得過程，而且是通過實驗研究和發現主動獲得概念和知識的過程，因此，在探究性實驗教學中，概念圖應該有著廣闊的應用空間。

首先，探究是以知識為載體，培養學生的自主能力和思維能力的過程。探究的內容、方式、方法和探究的程度等，受到學生的知識基礎、能力水平和身心發展水平等各方面條件的制約。其中知識基礎又是學生能力水平建構發展的基礎，因此，探究中問題的提出、變量的確定、方法的選擇等首先離不開學生已有的知識基礎。

其次，科學包括科學知識和獲取知識的過程和方法，學生在學習過程中，只有通過自身的探究活動，才能真正掌握和感悟到的科學真諦。探究并不是生產科學知識的科學研究過程的簡單重復，而是科學生產過程的典型化、簡約化。

第三，《普通高中生物課程標準》對于學生的科學探究能力要求中明確提出了“分析問題，闡明與研究該問題相關的知識”、“用準確的術語、圖表介紹研究方法和結果，闡明觀點”等對“知識”的要求。

最重要的是，現有的探究性教學模式，學生從中獲得的往往是實驗本身的能力，僅是關于本實驗探究的知識，而不是完整的知識結構，換句話說，不知道新獲取的知識該如何和自己原有的知識相整合。而概念圖在知識的表征上具有不可替代的作用，正是基于這樣的事實，在探究性實驗教學中引入概念圖是很有必要的。

將概念圖應用于探究性實驗教學的主要目的是通過在探究實驗的教學中運用概念圖以及由學生自主構建概念圖，提高學生的探究能力、合作能力、實驗技能，掌握科學的方法，養成科學態度和科學精神，同時能回歸對生物學基本概念的內涵及外延認識，深入實現教學目標中的“知識”目標。

2 探究性實驗教學中應用概念圖的策略

筆者在一般的探究性實驗教學中融入了新的元素。

首先，在問題的提出階段，教師引導學生利用概念圖梳理探究中可能涉及到的知識(包括陳述性知識和程序性知識)，既為探究準備好知識基礎，又能夠清楚地知道自己在探究中獲得知識在原有知識結構中的地位。因此在這一環節中，筆者引導學生采用概念圖，將舊知識作為先行組織者，為探究準備好知識基礎，在新舊知識之間找到聯系點和沖突點，這樣學生就能順利地提出問題，找到變量了。

其次，增加了通過概念圖豐富和完善知識結構進行交流的程序。學生在探究活動結束后，將活動中獲得的新知識與舊知識進行整合，豐富完善自己的知識結構，并通過概念圖的形式呈現、交流，進一步完善。概念圖能有效地促進學生進行合作學習提供合作學習平臺，促進學生進行對話與合作，加強學生對知識的意義建構，共同建構知識。

其一般步驟如圖1所示。

根據以上分析，筆者構建了如圖2所示的策略。

需要強調的是，本流程設計的重點不是探究過程本身，而是在探究活動中如何應用概念圖策略達成模式構建的教學目標。概念圖在該模式中主要應用于兩個階段：①在問題的提出階段，學生在教師的引導幫助下，梳理原有知識，查閱相關資料，構建概念圖，找到問題并確定研究變量；②在實驗探究后，利用概念圖，將探究獲得的新知識納入原有的知識結構中。

3 研究案例分析

筆者對于在探究性實驗教學中應用概念圖的策略進行了實踐研究，順利完成了多個教學案例的實施。這些教學案例是按順序進行的。由于教師、學生、科目相同，采用縱向比較發現教學模式中存在的問題，以改進、驗證教學模式有效性和可行性。限于篇幅，僅選擇其中一個教學案例“一”探究酵母菌呼吸作用的方式進行簡單介紹(重點介紹其中應用概念圖的部分)。

教學實施背景與準備：(略)。

教學觀察、實施過程：

(1)問題的提出

學生根據教師創設的問題情境創建概念圖舉例，如圖3所示。

(2)主動探究

各小組進行討論，學生參考教材有關內容，并根據本小組提出的問題，分析課題要素中的自變量、因變量和無關變量有哪些以及如何控制等，如圖4所示。接著設計實驗，并進行實驗，觀察和記錄實驗現象。學生交流討論、得出相應結論。

(3)完善知識結構

通過探究，學生已經了解了酵母菌的呼吸方式包括有氧呼吸和無氧呼吸兩種方式，將探究獲得的新知識整合到原有的知識結構中。學生已知酵母菌是“真核生物”，具有的“線粒體”為“有氧呼吸”提供了有關“場所”，酵母菌是“單細胞生物”。學生能順利地將新知識從個別延伸到普遍，即從“酵母菌的呼吸方式”延伸至“細胞呼吸方式”，為后續的關于細胞呼吸的場所、過程、產物等學習建立固著點。這樣，學生在探究結束后的后續學習中獲得的新知識也會很順利地整合到自己原有的知識結構中去。具體過程如圖5所示。

(4)遷移運用(略)。

4 效果與反思

通過教學實踐活動。從對課堂教學過程的觀察與反思、學生做出的各具特色的概念圖及同行的評價來看，也通過與同行專家的交流和反饋進行了反思和總結，初步驗證了概念圖應用于探究性實驗教學的有效性，可以明顯提升探究水平和知識水平。

(1)概念圖的應用使探究中的交流合作更有效。學生通過概念圖對前期的知識有了深入的理解和歸納，在課堂交流中，能有效傾聽，并有實質性的討論交流，真正展開對話。探究中的對話本身就是一種用詞語表達的探究，是通過語言、文字、符號表達的每個人對探究問題的認識和理解。概念圖為學生交流提供知識基礎和問題思路，學生可以在其他參與者的觀點的基礎上重新建構以前從沒有人提出的一種新的觀點和解釋。在合作性互動中與同學間的交流和建構不同的觀點，提高了學生的創新能力。

(2)概念圖的應用可以引領創造性探究。在探究活動中，學生不再回避失敗，而是從中發現問題，并嘗試用原有的知識尋找解決的方法。不僅體現了對原有知識的遷移運用能力，同時也進一步完善了自己的方法體系。

(3)概念圖的應用可以提升知識水平。知識的獲得通常有兩種方式：通過傳授法獲得和通過發現法獲得。學生通過發現法獲得的知識比教師直接傳授獲得知識更有價值。概念圖可以檢測出學習者的知識結構及對知識間相互關系的理解，使學生隨時對探究的過程反思與評價，從而加強學生對探究過程的自我監測。通過概念圖，教師可及時了解學生學習的進展，診斷學生的問題，了解學生知識基礎的全貌及缺陷，這樣教師可以更有效地指導學生的探究，同時對學生的探究過程、探究能力作出更全面的評價。

綜上所述，將概念圖策略引入探究性實驗教學是可行的、有效的，值得推廣。由于時間、精力和研究水平的限制，有些方面研究沒能進行得更加深入，有待筆者或者同行進一步研究。

首先，對學生主動收集資料獲得的知識強調不夠。實踐探索中，強調了學生用概念圖對于探究主題相關知識的概括，而對學生通過主動運用多種媒體收集獲取的相關資料未在構建的概念圖中予以強調，在后續的研究中，可以嘗試指導學生將收集資料中獲得的知識提煉出來，分類歸入概念圖，即納入自己原有的知識結構中。

其次，在實踐探索中，筆者發現男女生在構圖能力上存在著一定的差異。因時間等因素，未能深入研究性別差異對概念圖應用產生的影響。這也許能成為后續研究的一個很好的方向。

參考文獻：

[1]楊淑蓮，概念圖在促進非良構領域知識結構化中的應用[J]，中國電化教育，2004.8

[2]鄭春和，中學生物學探究教學模式的研討[J]，課程#8226;教材#8226;教法，2001.11

[3]朱學慶，概念圖的知識及其研究綜述[J]，上海教育科研，2002(2)

[4]趙國慶，黃榮懷，陸志堅，知識可視化的理論與方法[J]，開放教育研究，2005.1