高中生物學概念體系的構建及其教學意義

陳　欣陳英水

（1.福建教育學院理科研修部，福建 福州 350025；2.晉江第二中學，福建 晉江 362212）

高中生物學概念體系的構建及其教學意義

陳欣1陳英水2

（1.福建教育學院理科研修部，福建 福州 350025；2.晉江第二中學，福建 晉江 362212）

以“生物2：遺傳與進化”模塊為例，用描述概念內涵的方式陳述有關重要概念，并以類似于動植物分類檢索表的形式，表示該模塊的重要概念及其與一般概念之間的相互關系。以期在高中生物學教學中，教師能圍繞重要概念這一教學重點設計與實施科學探究活動，幫助學生建構、理解與應用概念，并形成概念體系，提高學生生物科學素養以及教師的單元設計能力，創造優質教學。

概念體系；重要概念；生物科學素養；優質教學

《義務教育生物學課程標準 （2011年版）》（以下簡稱《義教生物學課程標準》）有一重大的變化，即明確提出了“關注重要概念的學習”，建議教師圍繞著生物學重要概念組織并開展教學活動。這標志性變化啟示我們應該加強高中生物學重要概念的研究與教學，緊跟國內外生物學課程發展的趨勢，促進高中生物學課程改革持續、有效地推進。

一、概述生物學重要概念

《義教生物學課程標準》明確指出：生物學重要概念處于學科中心位置，包括了對生命基本現象、規律、理論等的理解和解釋，對學生學習生物學及相關科學具有重要的支撐作用。由此可見，重要概念的外延較一般的概念更廣，它不僅是概念，還可以是原理、規律和理論等。同時，重要概念一般抽象程度較高，屬于上位概念，是生物學科的主干知識，它能夠有效地組織起與其他生物學一般概念以及大量的生物學事實之間的相互聯系，如圖1所示。且在目前科學發展水平下，這種對生命基本現象、規律、理論等的理解與解釋是正確的。

圖1　重要概念的概念圖

二、例析高中生物學概念體系的構建

（一）遴選重要概念的依據

根據《普通高中生物課程標準（實驗）》（以下簡稱《高中生物課程標準》）的內容標準，遴選高中生物學重要概念。現以“生物2：遺傳與進化”模塊為例說明。

“生物2：遺傳與進化”模塊包括遺傳的細胞基礎與分子基礎、遺傳基本規律、生物的變異、人類遺傳病及生物的進化等六部分內容。選取的概念性知識主要有減數分裂和受精作用、DNA分子結構及其遺傳基本功能、遺傳和變異的基本原理及應用、現代進化理論和物種形成等，有利于學生從分子水平和細胞水平理解生命的延續和發展；了解生物進化及其原因，認識生物多樣性，形成生物進化的觀點，樹立正確的自然觀。同時，幫助學生了解有關遺傳變異原理在促進經濟與社會發展、增進人類健康等方面的作用。

從生命系統的角度分析（如圖2），可以將“生物2：遺傳與進化”模塊六部分內容及選取的概念性知識概括為“遺傳、變異與進化模型”，如圖3所示。

圖2　生命系統模型

圖3　遺傳、變異與進化模型

（二）構建“生物2：遺傳與進化”模塊概念體系

為了能準確表達對“生物2：遺傳與進化”模塊重要概念的理解和解釋，根據人教版《生物·必修2·遺傳與進化》中有關概念的表述，用描述概念內涵的方式陳述“生物2：遺傳與進化”模塊重要概念，并以阿拉伯數字表示重要概念相互之間、與一般概念之間的關系［1］。

以“2生物通過生殖、發育和遺傳實現生命的延續和種族的繁衍，通過進化形成物種多樣性和適應性。”對生物2：遺傳與進化有關概念性知識進行概括性陳述。

接著，從遺傳的物質和結構基礎、遺傳信息傳遞和改變的規律、遺傳信息的表達、遺傳和進化與環境的關系等四個方面陳述生物2：遺傳與進化模塊中有關重要概念，并搭建概念體系的框架。

一是DNA和染色體分別是生命系統在分子水平、細胞水平上的遺傳物質和結構。

二是遺傳信息的傳遞和改變是遵循一定規律的。

三是DNA通過控制蛋白質的合成而表達遺傳信息。蛋白質的合成包括轉錄和翻譯。

四是生物的遺傳及變異與進化和環境變化是相互作用的。

在第一個條目之下，進一步陳述DNA、DNA與基因、性狀的關系、染色體、減數分裂和受精作用等重要概念的內涵，體現分子水平和細胞水平上的遺傳物質和結構基礎的特點。

“肺炎雙球菌轉化實驗和噬菌體侵染細菌實驗表明：親代的各種性狀是通過DNA遺傳給后代的。DNA是絕大多數生物的遺傳物質，即DNA是主要的遺傳物質。

1.DNA分子的雙螺旋結構模型的主要特點是：DNA分子是由兩條鏈組成，這兩條鏈按反向平行方式盤旋成雙螺旋結構；DNA分子中的脫氧核糖和磷酸是交替連接、排列在鏈的外側，構成基本骨架，堿基排列在鏈的內側；兩條DNA分子鏈上的堿基按照堿基互補配對原則連接成堿基對。

組成DNA分子的堿基只有4種，但堿基對的排列順序則千變萬化。堿基序列的多樣性構成了DNA分子的多樣性，DNA分子由此能夠儲存豐富的遺傳信息。堿基的特定的排列順序，則構成DNA分子的特異性。DNA分子的多樣性和特異性是生物體多樣性和特異性的物質基礎。

2.DNA分子上分布著多個基因，基因是具有遺傳效應的DNA片段。

（1）基因指導蛋白質的合成而實現控制生物體的性狀。基因控制酶的合成從而控制代謝過程，進而控制生物體的性狀。基因還能控制蛋白質的結構而直接控制生物體的性狀。

（2）基因與性狀之間不是簡單的對應關系。有些性狀是由多個基因共同決定的，有的基因可決定或影響多種性狀的。

3.摩爾根的果蠅雜交實驗證實了基因位于染色體上，基因與染色體的行為具有平行關系。

位于性染色體上的基因控制的性狀在遺傳中總是與性別相關聯，這種現象稱為伴性遺傳。”

同理，在其他三個條目之下還可以進一步細分，分別陳述遺傳信息傳遞和改變的規律及其應用方面的重要概念，如分離定律、自由組合定律、DNA半保留復制、基因突變、基因重組、染色體變異、生物育種、人類遺傳病、人類基因組計劃等等。遺傳信息的轉錄、翻譯及中心法則等遺傳信息表達的重要概念，反映生命系統在遺傳和變異過程中DNA、RNA和蛋白質等各組分間的相互關系。以及遺傳和進化與環境的關系方面的重要概念，如遺傳、變異、生物進化、自然選擇、生物的多樣性等。

此外，還可以應用概念圖、生物圖表等概念模型形式構建概念體系［2］。

三、概念體系構建的教學意義

（一）提高學生生物科學素養

教師備課時梳理重要概念、一般概念以及生物學事實及其相互之間的關系，有利于教師把握教學重點、教學深度與廣度。并在教學過程中，根據學生認知水平及教師自身素質，圍繞重要概念這一教學重點，充分利用各種課程資源，應用閱讀、思考、討論、演示、講授、動手實驗、探究等多種教學方法，幫助學生以豐富、形象、生動的生物學事實為基礎，建構、理解與應用概念。同時，有計劃、有步驟地指導學生先嘗試以文字描述或概念圖等形式歸納1課時的重要概念，再嘗試總結單元的、模塊的、乃至高中生物學課程的重要概念。通過構建不同形式、不同層次的概念性知識結構，幫助學生形成概念體系。有利于引導學生在“做生物學”的過程中“學生物學”“理解生物學”，并掌握概念性知識學習的方法，這對提高學生生物科學素養具有重要的意義。

（二）促進高中生物學的優質教學

構建概念體系有利于促進教師研究教材、深入分析教學內容，根據《高中生物課程標準》的要求，制定切實可行的教學目標，合理組織各種科學探究活動，幫助學生習得生物學概念的同時，更為重要的是幫助學生學會運用諸如結構與功能相適應、生物進化等生物學基本觀點認識生命世界解釋生命現象；體驗歸納與概括、演繹與推理、模型與建模及批判性思維等科學思維方法；能夠針對特定的生物學現象，開展觀察、提問、實驗設計和實施、結果交流與討論等探究性學習。為此，教師有必要提高分析 （Analysis）、設計（Design）、開發（Development）、實施（Implement）、評價（Evaluation）等單元設計能力［3］，這對促進高中生物學的優質教學具有重要的意義。

［1］李紅菊，劉恩山.中小學生物學課程中生態學重要概念的篩選及其表述［J］.生物學通報，2010（10）.

［2］陳欣.概念模型在高中生物學重要概念教學中的應用［J］.中學生物教學，2014（10）.

［3］鐘啟泉.學會單元設計［N］.中國教育報，2015-6-12.

G633.91

A

1673-9884（2016）05-0100-03

2016-03-15

教育部2014年重點課題（DHA140330）、2015年福建省社會科學規劃項目一般課題（FJ2015B168）

陳欣（1963-），女，福建福州人，福建教育學院理科研修部副教授。