生物學核心概念教學中的情境創設策略

丁 于

（福州銅盤中學，福建福州350001）

生物學核心概念教學中的情境創設策略

丁 于

（福州銅盤中學，福建福州350001）

通過具體的教學案例闡述如何創設生物科學探究史情境、聯系學生生活情境、類比情境以及激發學生認知沖突的情境。使得抽象的核心概念具體化、形象化，激發學生的探究欲望，增進學習的主動性和積極性，幫助學生建立、理解與應用核心概念。

核心概念；情境創設；科學史；類比；認知沖突

近年來核心概念教學已成為國內外教育研究熱點。《義務教育生物學課程標準（2011版）》明確提出“關注核心概念的學習”；《普通高中生物課程標準（實驗）》“倡導學生在解決實際問題的過程中深入理解生物學的核心概念”；生物學高考也逐漸轉向評價學生對核心概念的理解與應用。美國課程專家艾里克森認為核心概念是居于學科中心，具有超越課堂之外的持久價值。并且明確指出“教學內容應該圍繞各學科的核心概念進行選擇。”

一、情境創設對核心概念教學的重要作用

情境創設是指教師在教學過程中運用各種教學手段和方法創設的適于教學的氛圍，從而為教學目標的完成奠定基礎。建構主義認為，知識是認知個體在與周圍環境的相互作用中逐漸構建起來的關于外部世界的認識。因此學生建構知識總是與一定的情境相聯系。學生在情境中，利用已有材料，通過意義建構的方式習得知識。核心概念好比鹽巴，是知識的精華，而教學情境好比湯。單獨吃鹽巴，難以下咽。但若加入湯中則可能形成“美味”的湯，那么學生在享用“美味”的湯汁的同時就能不知不覺地把鹽吸收了。

二、情境創設策略在生物學核心概念教學中的應用

教學情境的創設可以根據需要應用在課堂教學的不同時間段，可以是課的開始、課的中間或課的結束，也可以貫穿于整節課。可以在新課授課時創設情境為核心概念教學“鋪路”，也可以在復習鞏固時應用情境幫助學生修正錯誤概念，強化核心概念。甚至在試題中創設情境考察核心概念在新情境下的遷移應用能力。

1.創設生物科學史情境

科學知識的獲得總是充滿了困難和曲折。正是科學家利用自己的智慧和創造才不斷地突破，取得科學成果。教師利用生物科學史上知識的發現、探索過程來設置教學情境，能夠讓學生身臨其境，在特定的情境中理解核心概念的形成和內涵，從而鍛煉其科學思維能力，提高生物科學素養。

案例1.光合作用探究歷程（節選）。

教師：公元前3世紀，亞里士多德提出，土壤是構建植物體的唯一原料。果真如此？

展示海爾蒙特柳樹實驗。

教師：海爾蒙特實驗得出了什么結論？（水分是建造植物體的唯一原料）你同意海爾蒙特的觀點嗎？

展示普里斯特利實驗。

教師：普里斯特利得出了什么結論？為什么重復實驗時，有的成功有的失敗？

展示英格豪斯實驗。

教師：英格豪斯發現植物在陽光下才能更新空氣。那么更新了什么氣體？

展示金魚藻集氣排水實驗。

教師：植物產生的氣體是O2。

教師：1785年明確植物光合作用吸收CO2。1775梅耶提出光合作用中光能轉化為化學能。根據以上幾個實驗能否簡單概括光合作用反應式？

教師：反應式平衡了嗎？C與H等元素去哪了呢？

展示薩克斯實驗。

教師：（1）為什么對天竺葵先進行暗處理？（2）為什么讓葉片的一半曝光，另一半遮光呢？（3）這個實驗說明什么問題？

展示恩格爾曼的實驗。

教師：（1）恩格爾曼為什么選擇水綿作為實驗材料？（2）為何要設置無光、缺氧的環境？（3）為什么用極細光束照射？完全曝光時自變量是什么？（4）該實驗能得出什么結論？（光合作用的場所是葉綠體，產物是氧氣，條件是光照）

師生：所以光合作用的反應式又可以表示為：

通過反應式指導學生提煉出光合作用的概念：“綠色植物通過葉綠體，利用光能，把二氧化碳和水轉化成儲存著能量的有機物，并且釋放出氧氣的過程。”

案例1是應用生物學科學探究史情境教學的典型案例。通過創設科學家探究光合作用的經典實驗情境，展示了人們對光合作用認識的發展過程，讓學生跟隨科學家探究的足跡，逐步明確光合作用的原料、場所、產物、條件，幫助學生建立、理解光合作用這一生物學核心概念。其次通過恩格爾曼、魯賓卡門等實驗組織學生開展小組討論，不僅使學生掌握了同位素標記法等科學實驗方法，同時也幫助學生了解科學家的科學思維方法，促進學生科學思維、提高創造力。此外科學家英格豪斯為了找到原因重復進行了500多次實驗，使學生體會到科學家在探究時所表現出來的堅韌不拔、執著追求的精神。

2.創設聯系學生生活的情境

利用常見的、與學生日常生活密切相關的現象來創設情境，由于學生比較熟悉，但又不完全了解，因此既能增加學生的親切感、激發學生探究的興趣，又能鍛煉學生理論聯系實際的能力和透過現象看本質的探索精神。

案例2.降低化學反應活化能的酶（節選）。

教師：同學們，你們知道我們一日三餐的食物中都有哪些成分？

學生：淀粉、蛋白質、脂肪……

教師：我們吃了這些食物要怎樣才能吸收？

學生：消化成葡萄糖、氨基酸等小分子吸收。

教師：我們要多久能消化完？

學生：兩個小時？

教師：如果在實驗室中用化學方法分解它們需要多久？要什么條件嗎？

學生：……

教師：蛋白質用化學方法分解的話需要比較高的條件，必須在酸或堿中加熱進行分解，如在濃鹽酸中加熱到110℃，并且要持續加熱24小時。人體中有這樣的條件嗎？需要這么長時間嗎？為什么我們可以在常溫下迅速的對蛋白質進行分解呢？這都離不開一種物質：酶。

案例2通過設置學生生活中常見的情境，不僅有效引入了酶的概念，也使學生對于酶的高效、需適宜條件等特性有了直觀的、深刻的印象與認識。

3.創設類比情境

許多生物學核心概念比較抽象，學生難以理解。如果把這些抽象概念與學生可理解的事例或熟悉的形象進行類比，幫助學生更直觀地理解概念，課堂教學效率就能大大地提高。

案例3.基因指導蛋白質的合成。

教師：上節課我們了解到基因通過轉錄把自己的遺傳信息也就是脫氧核苷酸的排列順序轉化為mRNA上核糖核苷酸的排列順序。那如何才能把核糖核苷酸的堿基排列轉化為蛋白質上的氨基酸排列順序呢。

為了說明這個問題，我們用一個發電報來做個比喻。我們國家曾通行的電報明碼是用數字排列來代表漢字。常用的漢字有5000多個，至少要用多少數字來代表一個漢字才夠用呢？

學生：（討論后）至少要4個數字，則其排列方式總共104=10000種，足夠表示漢字。

教師：確實是這樣，比如一下一組數列112913671170分別代表以下漢字：（1129）大（1367）家（1170）好。

可見電報是通過數字的排列和漢字排列進行對應，從而表達有意義的信息。大家參照發電報的過程聯想一下細胞中mRNA堿基的排列又是如何轉化為蛋白質上氨基酸的排列的呢？

學生：（討論后）可能是通過若干堿基代表一個氨基酸。

教師：那至少要多少堿基才夠表達氨基酸？（提示，RNA堿基共4種，生物體內氨基酸共20種）

學生：（討論后）至少要3個堿基，則其排列方式總共43=64種，少了不行。

教師：確實是這樣，在mRNA上，就是用三個相鄰的堿基作為一個密碼子（類似電報密碼）來表達一個氨基酸。

在案例3中教師通過電報碼和漢字的對應關系做類比使學生直觀的認識的mRNA和蛋白質的關系，有效突破了“核糖核苷酸的堿基排列轉化為蛋白質上的氨基酸排列順序”這一教學難點。

4.創設認知沖突情境

學生通過平時生活積累或媒體、網絡乃至原有的知識，對相關內容形成了一定的認知。

這種認知一般處在模糊和非正式的狀態。有的與正確知識相符，有的則有些偏差，甚至是錯誤的。教師在教學中如果能夠有所預見，并有意設置相應的認知沖突情境，從而激發學生的求知欲，讓學生在解決矛盾的過程中，糾正其認知缺陷或錯誤，形成正確的認識。

案例4.生長素生理作用教學。

教師：上節課我們學習了生長素發現的過程。請大家回顧，植物向光性的根本原因是什么？

學生：在單側光的照射下，背光側生長素分布較多，生長較快，故植物向光生長。

教師：是否生長素濃度越高越能促進生長呢？請看圖（一個頂芽與2個側芽的簡圖）。請問，產生生長素的部位在哪里？

學生：芽尖端。

教師：如何運輸？

學生：從形態學上端到下端

教師：哪里生長素濃度高？是頂芽下部還是側芽周圍？

學生：側芽周圍。

教師：那是頂芽生長快還是側芽生長快？

學生：……

教師：自然界中很多植物存在著頂端優勢現象，頂芽生長的比側芽快。比如杉木主干高大挺拔，分支較少而短，呈塔形。這又是為什么呢？

案例4抓住了學生原有形成的“生長素濃度越高生長越快”這個錯誤概念，通過創設“植物頂端優勢”這個特殊情境，以提問的方式設計“陷阱”，創設認知沖突情境，暴露學生的錯誤認知，促進學生反思，從而使核心概念教學順利展開。

除了以上所列之外生物學教學中常用的還有問題情境、探究情境、模型與圖畫情境、對比情境等。教師在實際教學中可根據具體教學內容，創設某一情境，也可用幾種情境組合來達成預期的教育目的。

［1］教育部.普通高中生物課程標準（實驗）［S］.北京：人民教育出版社，2003.

［2］〔美〕艾里克森.概念為本的課程與教學［S］.北京：中國輕工業出版社，2003.

［3］朱正威，趙占良.普通高中課程標準實驗教科書生物·必修1·分子與細胞［M］.北京：人民教育出版社，2007.

（責任編輯：陳欣）