構建系統論下的科學概念教學模式

高孝妃

倡導探究性學習、注重學生所學生物知識與現實生活的聯系從而有效提高學生的生物科學素養是新課程下鮮明的教學導向。2011年起我們教研組在教學的有關課題研究的問卷調查中經常發現，不論是我校還是本縣兄弟校學生，科學概念學習中普遍存在過于重視“特例”，而往往忽視其“普遍性”；過于注重“范例”或可能出現的現象而不明白其中的“道理”。即便經過高中一輪學習后，生物科學知識對于他們來說還是零散的，難以形成科學概念架構的知識體系。基于以上現象的思考，我們課題組進行了以系統論支持的校本研訓模式的嘗試，收到一定效果。

1 生物科學概念和系統論的含義

生物科學概念，簡單地說是對基本生物現象、生命活動規律等基礎上歸納、概括出來的事物本質屬性，具有較強的學科性。在高中生物學知識體系中，科學概念出現順序必須符合學生的認知規律。系統論“主張從整體出發，研究系統與系統，系統與組成要素部分以及系統與環境之間的普遍聯系”，揭示系統的整體規律，為解決、梳理較復雜問題提供新思路。每個系統由多個層級要素組成，是整體與局部的辯證關系。

2 系統論下的科學概念教學框架

2.1 確定主題 尋找系統切入點

從某個意義上說，任何生物科學概念都是以系統的形式存在，我們一線教師要善于引導學生探究發現客觀存在，幫助形成屬于自己的知識系統框架。以高中生物必修模塊為例，新課程設置思路是希望能夠“幫助學生從微觀和宏觀兩個方面認識生命系統的物質和結構基礎、發展和變化規律以及生命系統中各組分間的相互作用。”由此看來，必修的三個模塊中都有很強的系統可建構素材。如必修一的細胞的結構基礎、細胞的生命歷程；必修二的遺傳信息流體系；必修三的生態系統的穩定性體系等等，結合教學內容、教學目標、學生實際，二輪復習中可以尋找到很好的研究切入點，以全新角度去建構概念系統，激發學生學習熱情。

2.2 創設情境 探尋系統框架

以必修三的《人體內環境與穩態》專題為例，借著課題實驗課研究為契機，我們進行了一些嘗試。給定的問題情境是探究各個生命系統與其環境的關系，經過整理學生們通過探究后先初步設定的系統框架由6個要素組成：①單細胞生物草履蟲與其生活環境的關系→②紅細胞與其生活環境的關系→③普通體細胞與其生活環境的關系→④淋巴細胞與其生活環境的關系→⑤組織、器官、系統與其生活環境的關系→⑥有機體人體的穩定性，共六級層次系統要素。在第一個課題實驗班上完課后檢測中不難發現，原來構建的②紅細胞與其生活環境的關系→③普通體細胞與其生活環境的關系→④淋巴細胞與其生活環境的關系的系統結構不科學，容易造成紅細胞、體細胞、淋巴細胞的層級錯誤，進而形成錯誤的科學概念。

經過引導學生思考各個系統要素的相互關系后，有了第二個修改方案：①單細胞生物草履蟲與其生活環境的關系→②紅細胞、普通體細胞、淋巴細胞分別與其生活環境的關系→③組織、器官、系統與其生活環境的關系→④有機體人體的穩定性。系統結構由原來的六級變成了四級，②級所列出的三類細胞均為體細胞范疇。引導學生關注體細胞與其環境關系的普遍性和特殊性的問題，將會讓學生對體細胞有一個全面的認識。

2.3 分析情境 完善系統子結構

在確立了系統框架的基礎上，開始細化分析各個層次的系統要素的內在信息，使子系統進一步完善。

2.3.1 草履蟲：作為單細胞生物，與其生活環境的關系是直接從它生活的外界水環境中吸收水分和營養物質，同時將細胞代謝產生的代謝廢物也直接排到外界環境中去。在此基礎上學生不難得出，由于外界環境的劇烈變化，草履蟲機體的穩定性受到較大挑戰。

2.3.2 紅細胞：作為人體內特殊的細胞，其生活的液體環境是血漿，紅細胞從血漿中吸收水分和營養物質，同時將其代謝廢物排到血漿中去。通過比較分析，學生不難得出相對于草履蟲，紅細胞所生活的體內環境血漿讓它的穩定性大大增加。

普通的體細胞：以骨骼肌細胞為例，直接生活在組織液中，與其生活環境的關系是可以從組織液中吸收水分、葡萄糖、氨基酸、核苷酸等物質，進入骨骼肌細胞內后作為細胞代謝如有氧呼吸、無氧呼吸的原料，還參與合成肌糖原、蛋白質、核酸等，同時將細胞代謝的產物二氧化碳、水、乳酸等排到內環境中。在遺傳物質指導下骨骼肌細胞的核糖體以氨基酸為原料合成蛋白質，組織液中的葡萄糖來自血糖的跨膜運輸。經過如此細化的分析探究，學生能夠形成骨骼肌細胞這個層次要素的較完善的印象，為研究其他體細胞，進行遷移應用有了良好的鋪墊。

淋巴細胞：淋巴液環境為淋巴細胞的穩定性提供良好的保障。對于其直接生活的液體環境的分析相對就容易了。

紅細胞、骨骼肌細胞、淋巴細胞等體細胞直接生活在血漿、組織液、淋巴等液體環境中，這些液體統稱為細胞外液，由細胞外液構成人體的內環境，學習小組的歸納就顯得水到渠成。

2.3.3 組織、器官、系統：上一層次中的各類體細胞都需要不斷地從外界環境吸收營養物質，又需要不斷地將細胞代謝產物排到內環境中，要維持內環境的穩態，需要組織、器官、系統這個層次要素的參與。這部分內容對于學生來說比較抽象，對于學生認識下一級——人體這個有機體的整體性又是基礎，我們利用多媒體課件，通過人體循環系統動畫展示，增加感性認識，我們發現學生容易得出呼吸系統、消化系統、循環系統、泌尿系統和皮膚參與了內環境成分的更新，通過內環境組織細胞才能與外界環境間接進行物質交換，“內環境是細胞與外界環境物質交換的媒介”這個核心概念就輕松形成。

2.3.4 人體：作為研究整體性的更大的系統，人體正是在各個器官、系統的協調下，主動適應環境，參與人體穩態調節的系統有神經系統、內分泌系統、免疫系統。至此，系統的整體已經呈現。

2.4 由小到大 升華系統核心概念

通過對單細胞生物、普通體細胞的液體環境的探究，由小到大系統的層層構建，細胞外液概念的獲得，內環境組成成分和理化性質的分析，以及內環境核心概念、穩態核心概念的形成，都顯得十分自然，而且能夠還原每個核心概念在本系統中的科學合理位置，學生參與了系統的精心構建，概念不再零散呈現，知識體系更加豐富、完整，這才是系統論最大的優勢所在。

2.5 拓展延伸 實現概念的遷移應用

科學概念間的相關性越高，與科學知識、基本技能的遷移性可能就越大，對學生的終生學習和發展意義的時效性也可能越長久。在前面分析的基礎上，我們引導學生舉例其他體細胞與其生活環境的關系？拓展視野，避免了硬記“特例”現象。設問“內環境中有什么？不可能存在什么？”、“內環境中可能發生的生理過程有什么？”通過小組討論，經典考題的分析，順利實現概念的遷移應用，很多學生體驗到了成就感。

2.6 教學反思、課堂評價的校本研訓模式，促進系統進一步完善

隨著本組教師的課堂觀察、課堂評價、課后反思等校本研訓環節的跟進，集眾家之長，我們又對第二次形成的四級系統進行修改，將組成細胞外液的血漿、組織液、淋巴三大主要部分，在原有系統基礎上補充它們之間的具體物質變化情況，使知識結構系統更加完善。

總之，我們教研組在近幾年的教學實踐中，在系統論的支持下，進行科學概念的教學模式的研究，以核心概念為主線展開教學，能夠幫助學生建立完善的科學概念系統，同時重視學生對于概念的遷移應用，對學生科學探究能力的培養，有效提高學生的科學素養。

參考文獻：

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