基于自主探究的生物學概念建構

生物學概念的建構是指學生依據直接經驗，從大量的生物學事實出發，通過觀察、操作等活動形成概念表象，并對概念表象進行分析、抽象、概括，抽取出一類數量關系或空間形式的共同屬性，從而獲得初級概念，在此基礎上通過比較、辨析不同概念的內涵和外延，形成科學概念，然后以文字表達來抽象概括出科學概念的本質特征，建構概念模型。這個過程可以概括為：“生物學事實→概念表象→初級概念→科學概念→概念模型”。

下面以蘇科版《生物學》七年級下冊第4單元第8章第1節“生物體的基本結構”一節為例，說明如何通過自主探究幫助學生自主建構生物學概念。探究過程如圖1所示。

1 建立概念表象

在這一階段中，教師主要運用大量有代表性的生物學事實，讓學生對概念產生一些初步的感性認識。教師可以根據學習內容的特點，充分喚醒學生的已有經驗，有目的地給學生提供適當的圖文資料，并編擬相應的“探究提綱”，讓學生圍繞提綱進行有序的觀察與思考，感知具體事例，獲得感性認識，建立反映事物本質屬性的概念表象。

如，在學習本節課的新概念前，教師有目的地組織學生對與概念相關的資料進行觀察，并提出思考性問題，讓學生借助知覺，豐富感知性表象。

自主探究提綱如下：

① 閱讀教材，了解細胞發現和細胞學說的發現過程。思考顯微鏡的發明對人們了解生物體的結構作出了什么樣的貢獻。

② 觀察各種生物顯微圖片，并分析、歸納以下生物的基本結構：

動物：非洲爪蛙卵母細胞、輪蟲顯微照片、老鼠小腸細胞、小腦神經膠質細胞等;

植物：放大200倍的小草、直鏈藻、山毛櫸的橫切面等;

微生物：鏈孢霉、牙周細菌、一個人舌頭表面的細菌等;

病毒：乙肝病毒、禽流感病毒、煙草花葉病毒等。

表象形成通常是從動作開始的，人們通過親自操作，借助這些動作思維可以獲得鮮明的感知。學生通過對大量資料、圖片的閱讀和觀察，為建構初級概念做好了形象化模型，形成了比較清晰的表象——“除了病毒等生物外，生物體都是由細胞構成的”。

2 獲得初級概念

這一階段，主要是在學生通過感知活動獲得感性認識進而形成概念表象的基礎上，教師不失時機地引導學生將形成的概念表象進行提煉、概括，抽取出一類數量關系或空間形式的共同屬性，從而獲得初級概念。

自主探究提綱如下：

① 利用洋蔥鱗片葉、水綿、人口腔上皮細胞或其他動植物材料，制作臨時裝片。

② 觀察臨時裝片和其他動植物細胞永久裝片或切片。

③ 繪制動植物細胞結構簡圖。

④ 歸納、比較動植物細胞在結構上的異同。

從信息加工的角度來講，表象只是直觀的感性反映，教師必須指導學生對表象進行定量、定性地描述，從中抽取共性的部分才能初步形成概念。在這一階段中，教師指導學生通過層層遞進地自主探究活動，從觀察、繪圖直到歸納、比較，從而形成初級概念——“細胞是生物體結構的基本單位”，如圖2所示。

3 形成科學概念

這一階段的重點是分析、比較初級概念的各種屬性，充分運用正反例證，確定初級概念的內涵和外延，抽象出其中的“本質內涵”，激發學生思考，強化對概念的理解和對本質屬性的認識，從而形成科學概念。

自主探究提綱如下：

① 根據提供的圖文、數據等資料，分析細胞中各種結構的不同功能。

② 仔細觀察克隆羊“多利”產生過程的示意圖，分析細胞核在生命活動中的作用。

本節課中，學生只知道“細胞是生物體的基本結構單位”這一初級概念是遠遠不夠的，教師需要為學生準備可供研究的大量資料、圖表、數據，讓學生在自主探究的過程中，獲得更多新的信息，認識到細胞各部分結構的功能，體會生物體生命活動的基本過程都是以細胞的生理活動為基礎的，從而建立科學概念，如圖3所示。

4 建構概念模型

美國《國家科學教育標準》指出，學生的探究活動最終應該構造一種解釋或一個模型。生物課堂中，自主探究的最終成果也應該是讓學生自主建構概念模型。

概念模型是指以文字表達來抽象概括出概念間的意義聯系，并用具體事例加以說明，來展示概念間層級結構的模型。建構概念模型的主要目的和作用是理清生物學概念之間的獨立關系、從屬關系，使分散的生物學概念系統化，一般以概念圖、知識樹的形式呈現。

在學生學習了第4單元的其他知識，了解了細胞分裂、細胞的生長和細胞分化的知識，認識了生物體的結構層次后，教師指導學生自主建構相關概念模型，全面理解組成生物體的細胞結構和功能之間的辯證關系，從生物體的基本結構和結構層次認識到環境中生物的統一性，如圖4所示。

“發展學生正確的科學觀念，比讓他們掌握大量事實性的信息更應受到重視”，讓學生通過觀察、實驗、分析等方式自主探究，抽絲剝繭、層層遞進地建構生物學概念，既有助于學生全面理解生物學概念，也可以使學生主動獲取生物科學知識，體驗科學探究過程，培養科學探究的意識和能力，形成科學態度與價值觀，培養創新精神。