基于生物學概念理解的教學策略

趙志誠

(中國科學院蘭州分院中學 730000)

《義務教育生物學課程標準(2011年版)》(以下簡稱《2011年版課程標準》)將凸顯重要概念的傳遞作為課程標準修訂的標志性成果，力求以此引導加強對概念理解的教學。然而，在教學實踐中發現，由于受傳統教育的影響，許多教師在課堂教學中還注重對具體事實的記憶，缺少引導學生對概念進行深入的理解。筆者在初中生物學教學中就如何實現從記憶事實向概念理解的轉變進行了探索，從以下幾方面提出了促進學生概念理解的教學策略。

1 引導學生歸納事實，幫助概念理解

生物學概念是人們通過抽象、概括而形成的對生物學對象本質屬性的反映。從科學概念形成的過程來分析，事物的本質屬性主要是從大量的事實中歸納提煉出來的。因此，事實是形成概念的基礎，引導學生歸納事實，可幫助學生加深理解。《2011年版課程標準》在“教學建議”中指出：“教學活動不應僅僅停留在讓學生記住一些零散的生物學事實，而是要通過對事實的抽象和概括，建立生物學重要概念，并以此來建構合理的知識框架”[1]。基于此，在圍繞重要概念進行教學設計時，教師應遵循從感性到理性的認知規律，對生物學事實進行精心梳理和篩選，創設貼近學生生活的驅動性問題，引導學生深度思考，在歸納事實形成概念的過程中，幫助學生對概念的理解。

例如，“反射”是“人體的神經調節”一節的重要概念之一，如何幫助學生理解“反射”概念中“需要神經系統的參與”“對接受的信息作出規律性的反應”的概念內涵呢？在教學過程中，可先組織學生完成膝跳反射實驗，讓學生嘗試描述膝跳反射的過程要點(“叩擊膝蓋下面”是給予刺激；“小腿前伸”是反應)，再組織學生觀察縮手反射實驗(讓學生摸裝有開水的水杯，會立即縮手)，找出膝跳反射與縮手反射的共同點(接受信息，作出反應)，并結合生活實際，引導學生列舉其他“接受信息，作出反應”的實例(例如“紅燈停、綠燈行”、上課鈴聲響起學生直奔教室、排尿反射、眨眼反射等)，播放含羞草的葉子受到觸碰后馬上閉合的視頻。接著，引導學生看教材、思考、討論、交流以下問題：在膝跳反射中，受到刺激的部位是膝蓋下緣，而小腿前伸的反應是由大腿前面的股四頭肌收縮引起的，是什么把刺激部位與發生部位連接起來的呢? 每個正常人對叩擊膝蓋下緣的韌帶的正常反應都應該是小腿前伸嗎？在其他反射活動中每一個人每次對刺激的反應是否相同？含羞草的葉子受到觸碰后馬上閉合是否屬于反射呢？教學中，教師通過組織學生觀察、分析膝跳反射實驗、縮手反射實驗，列舉其他具有“接受信息，作出反應”的生物學事實，幫助學生從生物學事實中歸納提煉“反射”的共性特征；在引導學生對驅動性問題展開深層次討論、交流中，歸納出只有神經系統的參與，才可以將刺激部位與發生部位連接起來，完成反射活動；在分析回答“每個人對叩擊膝蓋下緣的韌帶的正常反應都應該是小腿前伸的”等問題中，幫助學生理解“對接受的信息所發生的反應是有規律的”概念內涵。

2 引導學生修正前科學概念，促進概念理解

前科學概念指學生對生物學概念的內涵不準確理解、外延的擴大和縮小，或者對概念擁有不恰當的例證[2]。在教學實踐中發現，學生在生活實踐中對各種生命現象通過觀察、體會與理解會產生一些非本質認識，這些認識可干擾或阻礙學生對概念的正確理解，假如教學中將其作為教學資源加以利用，不但可以修正前科學概念，而且能促進概念理解。教師在平時教學中，應通過問卷調查、教學經驗的判斷、檢測等措施了解學生存在哪些前科學概念，并以此為教學資源，通過設置一定的問題情境，引發認知沖突，讓學生自主發現自己的原有經驗與新發現的現象或事實之間的不一致或矛盾之處，促使其審視、反思并修改原有的經驗和認識，建構科學概念，促進學生概念理解，是一種非常有效的教學策略。

例如，在學習“人體和外界環境的氣體交換”一節時，有的學生認為“人體先進行呼吸后進行呼吸運動”，其理由是空氣進出肺的原因是鼻子或嘴在用力吸和呼。顯然，學生對呼吸和呼吸運動的認知是表面性的，對概念內涵的理解是錯誤的。從教學內容來分析，呼吸運動引起胸廓變化、肺容積變化、肺內氣壓變化，最終引起肺內氣壓與外界大氣的壓力差等過程比較抽象，又由于初中學生對壓力等物理知識欠缺，大部分學生對呼吸運動“實現了肺與外界大氣的氣體交換”的事實性概念不能全面理解。那么，怎么引導學生修正前科學概念，促進概念理解呢？教師在教學中先可以提出這樣的問題，為什么外界的空氣能夠進入肺？肺內的氣體能夠排出肺？人體先進行呼吸還是先進行呼吸運動呢？然后讓學生將手放在胸部，有意識地吸氣和呼氣，感受胸廓的變化并追問，胸廓的擴大或縮小(變化)是怎么引起的？接著PPT呈現自學指導：呼吸運動包括哪兩種狀態？吸氣時，呼吸肌處于什么狀態？引起胸廓的變化是怎樣的？為什么外界的空氣能夠進入肺？請分別說出呼吸過程中胸廓、肺容積、肺內氣壓、肺內氣壓與外界大氣的壓力差的變化？讓學生自主學習教材內容，在自學的基礎上，教師引導學生制做玻璃鐘罩模型(制作過程略)，模擬呼吸運動實驗(圖1：鐘罩代表胸廓；玻璃管1代表氣管；氣球2代表肺或肺泡；橡皮膜4代表膈肌)，演示并分析呼吸運動的過程：當用手拉下橡皮膜4時，鐘罩容積增大，內部氣壓降低，氣球擴張，氣球(肺內)內氣壓低于大氣壓，空氣進入氣球表示吸氣過程；當用手向上頂橡皮膜4時，鐘罩容積縮小，內部氣壓增大，氣球回縮，氣球(肺內)內氣壓大于大氣壓，空氣從氣球排出，表示呼氣過程。通過模擬實驗，得出結論：先進行呼吸運動，后才有呼吸。教學中，教師通過引入問題、激活經驗、活動體驗、感知概念，讓學生通過自主學習，在經歷事實(觀察、分析模擬實驗現象)的過程中，意識以前對呼吸和呼吸運動概念是有認知偏差的，進而在教師的引導下修正不正確的認知，理解吸氣和呼氣的過程就是呼吸運動，吸氣時胸廓擴大，呼氣時胸廓縮小，胸廓的擴大和縮小主要與呼吸肌的運動狀態(收縮和舒張)有關，呼吸運動實現了肺內氣體與外界氣體的交換(肺通氣)。接著，教師再補充呼吸是人體與外界進行氣體交換的過程，剛好是下一節的教學重點。

3 引導學生比較概念，深化概念理解

比較是根據一定的認識和實踐目的，把一事物與其他事物的屬性和特征加以比較，以確定事物之間的共同點和差異點的思維方法。采用比較的策略引導學生辨析概念、甄別原理，可深化對概念的理解。通過比較讓學生抓住概念本質，深化概念理解。教學實踐表明，教師可以針對學生往往抓不住概念本質特征的現象，引導學生對相關聯概念比較尋求異同，來加深相近概念和容易混淆事實的理解，會更加明晰概念的實質，深化對概念的理解。

例如，生殖是生物的基本特征之一，生物的生殖包括無性生殖和有性生殖兩類，教學中可引導學生通過對有性生殖和無性生殖的概念進行比較，歸納總結得出，無論是有性生殖還是無性生殖都能繁殖后代、延續種族；有性生殖和無性生殖概念的本質區別是“是否經過兩性生殖細胞的結合”；無性生殖的特點是繁殖速度快，其中營養生殖能夠使后代保持親本的優良性狀；有性生殖的特點是產生的后代具備兩個親本的遺傳特性，具有更大的生活力和變異性。

4 引導學生搭建概念圖，深化概念理解

概念圖是由概念節點和連線組成的一系列概念的結構化表征，概念節點是表示某一命題或知識領域的各概念，連線表示各概念的邏輯關系[3]。它能清晰地反映概念之間的聯系，厘清各概念間的關系，幫助理解概念的本質。教學中，引導學生通過對概念圖的建構與使用，能更好地幫助學生理解概念的上下位關系以及在知識體系中的位置，提高學習效率。

例如，在學習“人體對食物的消化和吸收”(第一課時)時，“小腸是食物消化吸收的主要器官”是本節教學的重要概念，也是本節教學的重難點。由于本節課中相似的事實性概念較多，如消化道與消化腺、消化液與消化物質、胰腺與胰液、胃腺與胃液、腸腺與腸液等易于混淆，各消化腺術語及消化液作用的概念比較抽象，它們之間既有聯系又有區別，其相似性干擾著學生對概念的理解與知識的建構。在教學的總結環節中可通過PPT依次呈現消化系統概念圖(圖2，實線箭頭部分為師生共同建構；虛線箭頭部分為學生建構)，以概念圖建構為教學載體，通過教師的逐步引導，幫助學生梳理相關概念，厘清概念關系，突破教學難點。

5 引導學生經歷概念的應用，強化概念理解

圖2 消化系統概念圖

引導學生應用概念，是使學生牢固掌握概念和深化概念理解的必由之路。因此，學生構建起概念后，教師要通過聯系學生生活實際或設置新情境，把學生帶到真實的生活中，在解決問題的過程中發現或暴露對概念理解上的缺陷，及時修正，完善概念，以強化概念理解。在引導學生運用所學的概念或原理對身邊所發生的各種生命現象的解釋中，訓練和提升學生的思維能力，促進學生對概念內涵的領悟，強化概念理解。

例如，學習了植物的“呼吸作用”的概念后，可設置問題情境“有人在冬季將許多生長旺盛的植物移入到臥室內，這樣做對人體健康是否有利？為什么？”引導學生從“呼吸作用”的原理、發生的條件等角度進行分析討論：在夜間，旺盛的植物只有呼吸作用，會消耗氧氣，釋放二氧化碳，與人體爭奪有限空間中的氧氣，不利于人體健康……強化學生對呼吸作用本質的理解；學習了“苔蘚植物的主要特征”后，可設置“某新聞媒體報道某地發現了身高2 m的苔蘚植物，引起了許多生態學者的高度關注”你認為這則新聞報道屬實嗎？讓學生運用所學概念對新聞事實作出分析、判斷，以加強對“苔蘚植物主要特征”的理解和遷移應用。