通用概念融入高中生物教學實踐研究

黃詩欣 李玲 謝瑩瑩

摘 要 通過闡明通用概念的內涵及教學策略，以通用概念中“因果關系：機制與解釋”融入“生長素的生理作用”的教學為例，探討與交流通用概念在高中生物教學實踐中的實施方法。

關鍵詞 通用概念 教學策略 教學實例

中圖分類號 G633.91 文獻標志碼 B

學科間的交叉、滲透與綜合是21世紀科學技術發展的基本特征，跨學科研究日益重要。物理、化學、生物是自然科學的分支，生物以物理和化學知識為基礎解決生命現象中的問題。它們都是以實驗為基礎的學科，研究過程中存在著許多通用的基礎研究方法和概括性的方法論。因此，基于自然科學的發展趨勢及其不同分支在基本原理、思維方式、研究方法上的一致性，通用概念應運而生。

《K-12科學教育框架：實踐、跨學科概念、核心概念》和《新一代科學教育標準》強調“核心概念”與“通用概念”的重要性，提倡樹立“少而精”的教育理念。劉恩山教授也指出：我國高中生物學課程標準需完善的內容之一是將跨學科通用概念融入生物學課程，促進生物科學素養的培養。因此，通用概念融入高中生物教學實踐尤為重要。目前，缺乏針對通用概念融入高中生物教學中的實踐研究，下面以通用概念中“因果關系：機制與解釋”融入“生長素的生理作用”教學為例，探討通用概念融入高中生物教學的實施方法、優勢與需要注意的方面。

1 通用概念

通用概念（也稱“跨學科概念”或“統一主題”，crosscutting concepts），是指一些可以超越學科界限，幫助學生建立一個連接不同學科知識的組織性框架，以建立連貫的科學視野。其主要內容包括：模式、因果關系：機制與解釋、尺度、比率和數量、系統與系統模型、物質與能量、結構與功能、穩定與變化。通用概念是自然科學中通用的上位概念，是指導科學研究的思維方式和方法論。

其中，“因果關系：機制與解釋”的含義為：通過科學研究探索自然界中具有規律性的事件得出原理，在特定的情境中檢驗，并在新情境中預測和解釋事件。該概念呈現了問題研究的一般思路，闡明了科學研究的方法。

2 通用概念融入高中生物課堂的教學策略

由于通用概念屬于指導科學研究的通用思維，教師在課堂上利用直接講授法難以讓學生理解。相反，以體驗式學習為教學理念，給予學生經歷該思維過程的體驗，更能實現上述目標。因此，在教學策略上，以通用概念指導教學設計，整個教學過程的思路體現了通用概念的思維方式，學生經歷該教學過程即完成該科學研究思路的體驗。目前，通用概念的教學易與學科交叉教學混淆，兩者的區別見表1。

3 通用概念融入高中生物教學實踐的實例

以“因果關系：機制與解釋”融入人教版高中生物學教材必修3中“生長素的生理作用”教學為例，按照“通過實驗得出原理——檢驗原理——應用于新情境”的步驟將該概念融入教學過程。具體教學過程如下。

3.1 探索及檢驗機制

3.1.1 布置任務，闡明目的

教師說明“生長素的生理作用”的教學目標：（1） 知識目標：概述植物生長素的生理作用；（2） 能力目標：嘗試探索生長素類似物促進插條生根的最適濃度；（3） 情感、態度與價值觀目標：領悟科學發現在生產中的應用價值。其中，本教學更需要突出的目標為：體驗通過實驗探索規律得出原理、檢驗原理，并將原理應用于新情境中的過程。接著，教師布置“探索生長素類似物促進插條生根的最適濃度”的實驗。在實驗前，教師闡明學習目標，讓學生明確通過整個學習過程可以理解該通用概念和科學研究方法。

3.1.2 開展實驗，探索與檢驗機制

利用生物選修課的時間，學生自然分成8個小組，以小組為單位，開展“探索生長素類似物促進插條生根的最適濃度”實驗，得出生長素類似物調節植物生根生長的規律——低濃度促進插條生根，高濃度抑制插條生根。該教學環節的設計讓學生親身體驗科學研究中通過動手實驗得出原理的知識生成過程。

實驗結束后，小組間自由討論和交流。此時，不同實驗小組間多組實驗結果的對比實際上完成了多次重復以檢驗所得原理的過程。

3.2 應用機制

3.2.1 課堂匯報，總結機制

實驗小組代表在生物課堂上匯報得出的生長素調節植物插條生根的規律。教師根據小組匯報的結果，總結并延伸生長素調節植物生長所涉及的生理原因，如生長素對植物的不同器官、插條基部細胞的不同成熟程度的作用效果相異等。

3.2.2 應用機制，分析實例

教師列舉多個植物生長現象及生長素作用應用的實例，如根的向地性、植物的頂端優勢、利用生長素類似物田間除草等，讓學生應用探索獲得的原理預測或解釋上述實例現象。設計該教學環節的目的是讓學生體驗將實驗所得的原理應用于解釋根的向地性、植物的頂端優勢等新情境。

3.2.3 總結并深化通用概念

小結時，除了回顧本課生物學核心概念，教師需要介紹“因果關系：機制與解釋”的含義——通過科學研究探索自然界中具有規律性的事件得出原理，在特定的情境中檢驗，并在新情境中預測和解釋事件，呈現問題研究的一般思路。教師要引導學生回顧本課的學習過程：本課先通過學生動手實驗探索生長素生理作用的規律，得出原理（低濃度促進插條生根，高濃度抑制插條生根）；學習小組交流對比不同小組的實驗結果完成對該原理的多次檢驗；學習小組最終學生在課堂上將自己探究得出的原理應用于解釋根的向地性等新情境中，引導學生通過親身體驗上述整個學習過程建構該通用概念。

另外，教師要給予學生發散思考“在化學和物理的學習當中是否有過相似的探究思路”的機會。目的在于引導學生意識到該研究思路在其他學科中也是適用的，體會自然科學中科學研究方法的共通性。

4 通用概念融入高中生物教學實踐的思考

結合《普通高中生物課程標準（實驗）》的要求，“因果關系：機制與解釋”融入“生長素的生理作用”的教學中，其具備的優勢與需要注意的方面如下。

4.1 優勢

以通用概念指導教學設計，有助于培養學生問題探究的思維方式。在傳統教學中，盡管教師意識到通過實驗讓學生認識知識形成過程的重要性，但經常并未將其上升為理念指導教學設計。“因果關系：機制與解釋”闡述通過科學研究形成知識的途徑，體現了問題探究的一般思路。以其指導“生長素的生理作用”一節的教學設計，從探究生長素影響植物生根的生理作用開始，最終應用該原理預測與解釋其他生活實例，整個教學過程的思路體現了該概念中的科學研究方法，實現了將通用概念融入生物學教學，幫助學生建構問題探究的一般思路。

以學生為主體，在體驗式學習中內化科學研究思路。傳統教學盡管也提供了通過實驗讓學生體驗動手的過程，但在教學過程的設計時容易忽略學習過程的整體性可以給予學生模仿與體驗科學探究的一般思路的機會，從而忽略學習過程中隱含的能力培養。上述教學設計在實驗開始前明確闡述了學習目標，提醒學生注意體驗學習過程，最后也闡明整個教學過程及各教學環節與該通用概念的關系，讓學生明確通過該學習過程可以體驗問題探究的一般思路和過程，理解該通用概念。整節課以學生活動和體驗為主，實現了教學中以學生為主體，并給予學生領悟學科間共通性的機會。

4.2 需要注意的方面

將通用概念融入高中生物教學實踐時，教師需要注意：

① 注意生物教學中的核心任務是生物核心概念的傳遞，教師切勿因通用概念的融入而偏離教學重心。通用概念的融入是為了通過讓學生建構研究問題的一般思路，從而促進對生物核心概念的深刻理解。

② 通用概念與生物教學內容并非呈現一一對應的關系。通用概念可以作為教學設計的指導理念，因此對一個教學內容，教師可以根據實際情況引進多個通用概念；通用概念中的一個內容也可以融入到多個生物教學內容中，如上述概念還可指導光合作用、分離與自由組合定律等的設計。

③ 由于通用概念較為抽象，屬于科學研究的思維方式，因此學生對通用概念的理解，需要通過體驗長期培養與滲透，內化為自身的思維方式。

5 總結與展望

通用概念融入高中生物教學實踐有助于促進學生對自然科學中思維方式和方法論的理解，形成科學研究的一般思路。教師運用通用概念指導教學設計，以整個教學過程的思路體現通用概念涉及的研究思維，安排學生進行體驗式學習，可以達到將其融入高中生物教學的目的。但有關將通用概念融入高中生物教學實踐的方法及教學實例的研究還處于起步階段，今后的深入研究有助于教學效果的提高。

參考文獻：

[1] 劉恩山.課程內容少而精，教學過程重實踐——高中生物學課程標準修訂中期待完善的內容[J].基礎教育課程，2013（Z1）：67-70.

[2] 王威，劉恩山，李倩.將跨學科概念融入高中生物學課程初探[J].生物學通報，2012，47（8）：29-33.

[3] 李玲.模塊植物生理學實驗指導[M].北京：科學出版社， 2009.