高中生物科學概念學法 指導初探

摘 要：生物學概念是構建和傳承生物學科知識大廈的基本組成單位，又是提高學生科學素養的基本要求。科學概念的學法指導中要特別注重前科學概念的有效轉化和概念圖策略的應用。

關鍵詞：科學素養；科學概念；前概念；建構主義理論；意義學習；概念圖

福建省普通高中已經全面開展新一輪的課程改革試驗，《普通高中生物課程標準》（實驗）明確指出高中生物新課程的宗旨就是提高全體學生的生物科學素養。而讓學生掌握一定的生物學基礎知識既是生物課程所規定的基本任務之一，又是學生具有生物科學素養的基本要求和標志。這里所說的生物學基礎知識就包括基本的生物學概念、原理和規律。其中生物學概念是構建和傳承生物學科知識大廈的基本組成單位。有數據表明，高中生物教材中出現的概念超過300個！看來如何切實有效地開展科學概念的學法指導將是值得探討的實踐性課題。本文將就個人及備課組在近幾年對高中生物科學概念學法指導研究中做法進行階段反思。

概念是人們對事物本質的認識，是邏輯思維的最基本單元和形式。現代認知心理學家認為，“概念是人腦在感覺、知覺和表象的基礎上，對感性材料進行去粗取精、去偽存真、由此及彼、由表及里的思維加工和改造的過程” 。是“通過使用抽象化的方式從一群事物中提取出來的反映其共同特性的思維單位”。科學思維中我們所用的概念就是科學概念。我們在教學中多法并舉全面開展科學概念的學法指導。

1. 充分了解前科學概念，順利構建新的科學概念

前科學概念也稱為前概念，指“未經專門教學，在同其他人進行日常交際和積累個人經驗的過程中掌握的概念”，一般指在接受正規的科學教育之前已形成的概念。其內涵由于受狹隘的知識范圍限制，往往被不恰當地擴大或縮小。皮亞杰的建構主義理論研究表明，“新經驗的獲得需要以原來的經驗為基礎”，而“新經驗的進入又會使原來經驗發生一定的改變，使它得以豐富、調整或改造。因此，學習的過程包含了由新、舊經驗的沖突而引發的概念轉變和結構重組，是新舊經驗之間的雙向的相互作用的過程。而科學概念的學習實質是建立在原有概念基礎上概念的改變過程，由此實現了概念的重新建構與延續。下面就幾個學生學習科學概念前后我們集備組所做的調查為例來探討，見表1。

表1

看來，在對新概念的學法指導時，教師盡可能要通過多種方式對學生已有的前科學概念有一個充分了解，承認它們的存在，并對它們具有一定的預見性，充分發揮教師的教學智慧，巧妙引導，避免走太多的彎路，從而提高課堂效率又培養學生的科學素養。正如奧蘇貝爾的認知結構同化學習理論研究所表明，“當學生把教學內容與自己的認知結構聯系起來時，意義學習便發生了。”

2. 多方強化科學概念的本質特征，正確構建新的科學概念

科學概念是指在教學活動中獲得的對客觀事物的共同屬性和本質特征的反映。一個基本概念，總是由“內涵”和“外延”兩個部分組成的。概念的“內涵” 指的是一個概念區別于另一個概念的本質屬性，要理解一個概念首先要懂得抓住概念的“內涵”。因此，在概念教學中要特別注意引導學生共同剖析概念的本質特征，參與知識的建構過程，形成牢固的條件反射。

如在“基因突變”這一概念的教學中，通過介紹鐮刀型細胞貧血病的癥狀及病因分析得出的定義是“DNA分子中發生堿基對的替換、增添和缺失，而引起的基因結構的改變”，這個概念的實質是基因結構的改變。概念的“外延”實際上指的是一個概念的適用范圍。生物學概念一般具有其特定的運用范圍。基因突變概念的外延是只適用于具有細胞周期的細胞，而且改變的方式是通過細胞分裂期間DNA分子復制過程堿基對的替換、增添和缺失來實現的。理解好一個概念外延，以便提高學生運用概念的能力。如在本次月考中的一道試題檢測后的質量分析中我們備課組有很大的觸動。題目是：經檢測某生物發生了基因突變，但其性狀并沒有發生變化，其原因是 （ ）

A.遺傳信息沒有改變

B.基因的結構沒有改變

C.遺傳密碼沒有改變

D.控制合成的蛋白質中的氨基酸序列沒有改變

本題就是對基因概念的考查，正確答案是D，但是錯誤率較高，就抽樣調查顯示，23%的同學錯選A，各有10%的同學選B或C，我們備課組針對暴露出的問題進行研究，強化基因突變概念的內涵與外延的教學，在之后的周練習中明顯看出學生掌握情況有了顯著好轉。

3. 以生命科學史為依托，豐富構建新的科學概念

新課程的一大特色就是科學史的介紹。《標準》指出，科學是一個發展的過程。學習生物科學史能使學生沿著科學家探索生命世界的道路，領悟科學家的思想以及思想轉變與他們當時所從事的科學探究是密切相關的。這對培養學習者的科學素養有著重要的意義。

科學史的知識僅必修1就有“細胞學說的建立過程”、“對細胞膜結構的探索歷程”、“關于酶本質的探索”、“光合作用的探究歷程”等。教師通過介紹科學史“關于酶本質的探索”，引導學生逐漸達成共識，不難形成正確“酶”的概念——“酶是活細胞產生的具有催化作用的有機物，其中絕大多數酶是蛋白質”。

4. 強化實驗探究，正確構建新的科學概念

生物學是一門實驗性學科，實驗和其他實踐活動是讓學生心智和客觀事實發生聯系的最直接的途徑。這在“植物細胞的吸水和失水”實驗中有最好的詮釋：我們實驗室除了為學生提供教科書建議的所有材料外，還準備了0.5g/ml的蔗糖溶液、30%葡萄糖溶液、10%的硝酸鉀溶液、10%的氯化鈉溶液、乙二醇等等。學生通過設計一系列的對照實驗，實驗興趣高昂，不難形成“質壁分離與復原”的正確概念，而且對于概念的外延——“活的”、“成熟的”、“植物的”細胞才能夠發生質壁分離就有一個完整的認識了。

5. 師生共建概念圖，構建科學概念形成知識體系

概念圖是指將一組相關概念用線條和文字形式直接連成的空間結構圖形，形象地表示出這些概念之間的關系。概念圖中以綜合、分層的形式表示概念之間的相互關系的空間網絡結構圖，為其常見的結構形式之一（如圖1）。由節點、連線、連接詞、層級結構等4個部分組成。節點代表圓圈或方框內的概念；連線表示各概念間的邏輯關系；通過某個最概括、最簡短的連接詞形成意義的描述。

在幾個課時或一個章節的教學完成之后，師生嘗試共同構建階段核心概念的概念圖，借助概念圖，理清概念之間的內在聯系，構建完整的知識體系有著其他方式的學法指導所無法比擬的優勢，各個學生的知識儲備和個體因素不同，所構建的概念圖會有所差異而更加個性化，為學生所樂于接受。

另外，經過幾年的教學實踐表明，在應用中強化所學概念，能達到學以致用的目的又及時檢測科學概念的掌握情況是行之有效的方法，如通過課后訓練或單元檢測等多種形式。這種方法還易于教師對學生對于某一概念的掌握情況有一量化的把握。通過研究還發現，前科學概念普遍存在于學生的認知中，但是學生自我感知意識少，更加無視其存在的危害性，極大干擾了學生學習科學概念的方向性。因此，為了提高課堂教學的有效性，高中生物前科學概念的研究亟待發展。這些都是我們在今后的教學實踐中要特別予以關注的。為繼續探索出更讓學生樂于接受的指導學生概念學習方式我們還要不斷努力著。

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