在主題式探究實驗中構(gòu)建生物學(xué)概念

林紅英+肖巧玲

摘 要 在認真研讀教材的基礎(chǔ)上綜合一些彼此間有聯(lián)系的實驗，開展主題式探究活動，精心創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境以啟發(fā)學(xué)生發(fā)現(xiàn)并提出問題進而設(shè)計實驗，在探究活動中尋求證據(jù)以對問題作出相應(yīng)的解釋，最后實現(xiàn)概念的有意義建構(gòu)。

關(guān)鍵詞 生物學(xué)概念 主題式探究實驗 探究活動

中圖分類號 G633.91 文獻標志碼 B

1 生物學(xué)概念

概念是思維的細胞、知識的基本單元、生物學(xué)科的基石。生物學(xué)概念是對一類“生物學(xué)事實”的歸納，反映物質(zhì)在生長、發(fā)育、繁殖、遺傳和變異等生命活動中特有的或本質(zhì)屬性的一種思維方式，是生物學(xué)知識體系的重要組成成分。

概念通常用一定的字詞、句子來表達，多為陳述句的形式。完整的生物學(xué)概念=概念名稱（學(xué)術(shù)語）+概念例證+概念內(nèi)涵和外延。以人教版必修1“分子與細胞”第五章第一節(jié)“降低化學(xué)反應(yīng)活化能”中“酶”的概念為例進行說明（表1）。

鑒于一些概念的外延比較寬廣，只用一個探究實驗往往不能幫助學(xué)生完整地達成概念的有意義建構(gòu)。所以筆者綜合教材中多個彼此相關(guān)探究實驗以構(gòu)建生物學(xué)概念的課型是一種新的教學(xué)嘗試。

2 主題式探究實驗

2.1 主題式探究實驗

探究實驗，又稱探究性實驗，是指實驗者在不知曉實驗結(jié)果的前提下，通過自己實驗、探索、分析、研究得出結(jié)論，從而形成科學(xué)概念的一種認知活動。在實際教學(xué)中探究性實驗常表現(xiàn)為根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生實際，由教師提出某一課題并在其組織指導(dǎo)下，通過學(xué)生主動探索，自己動手、動腦，在實驗過程中體驗實驗、觀察、分析得出結(jié)論或規(guī)律。在師生共同的參與下，既能充分發(fā)揮學(xué)生的主體性也能展現(xiàn)學(xué)生的積極性和創(chuàng)造性。

主題式探究實驗最初是由英文“Inquiry Learning”翻譯而來的，是人們在總結(jié)發(fā)現(xiàn)式學(xué)習(xí)和有意義學(xué)習(xí)的經(jīng)驗基礎(chǔ)上提出的一種以學(xué)生自主探究為主的學(xué)習(xí)方式。其學(xué)習(xí)形式多樣化，常見的有“專題式學(xué)習(xí)”、“任務(wù)式學(xué)習(xí)”等。鑒于一些科學(xué)概念的外延比較寬廣，只用一個探究實驗往往不能幫助學(xué)生更完整地達成概念的有意義建構(gòu)。因此綜合教材中兩個或多個探究實驗以構(gòu)建生物學(xué)概念的實驗課型即屬于主題式探究實驗。在這個實驗過程中需要教師精心為生物學(xué)概念建構(gòu)而設(shè)置系列探究問題和探究活動。從這個意義上說主題式探究實驗具有以下特點：明確的目的性，即圍繞一個中心課題進行；具有探索性，學(xué)生帶著問題進行探究，有較強的求知欲；活動設(shè)計具有遞進性，循序漸進地設(shè)置一系列問題以及探究活動。教師可以根據(jù)不同的需求，確定教學(xué)內(nèi)容，整個探究過程可以讓學(xué)生獨自完成，也可以幫助學(xué)生一部分，甚至可以全由教師設(shè)計，有目的地訓(xùn)練學(xué)生某一方面的能力。

2.2 開展主題式探究實驗理論依據(jù)

建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論認為，在建構(gòu)科學(xué)概念和對科學(xué)概念進一步內(nèi)化時，學(xué)生已有的觀念和先前存在的具體經(jīng)驗是居于中心地位的。在這樣的“最近發(fā)展區(qū)”內(nèi)，搭建符合學(xué)生認知規(guī)律的科學(xué)課堂應(yīng)該是注重學(xué)生的自主體驗，引導(dǎo)學(xué)生能夠像科學(xué)家那樣探索和理解未知世界，學(xué)生建構(gòu)生物學(xué)概念的有效模式是進行探究性教學(xué)。因此探究性教學(xué)應(yīng)該是“圍繞科學(xué)問題而展開的尋求證據(jù)解決問題的過程”。這個過程離不開“獲取事實證據(jù)”的實驗過程，也依賴于“根據(jù)事實證據(jù)對科學(xué)問題作出回答”的解決問題的過程。生物教材中設(shè)置的探究實驗?zāi)康牟皇呛唵蔚挠?xùn)練實驗技能的過程，而應(yīng)該是服務(wù)于或作用于科學(xué)概念的建構(gòu)。在此理論的指導(dǎo)下，筆者認為探究實驗課應(yīng)該有如下教學(xué)環(huán)節(jié)（圖1）。

3 以“探索過氧化氫酶的奧秘”主題式探究實驗為教學(xué)案例

3.1 開設(shè)“探索過氧化氫酶的奧秘”主題式探究實驗課原因說明

人教版必修1中“細胞代謝離不開酶”是生物學(xué)中的一個重要概念。首先“酶”知識的學(xué)習(xí)是正確理解細胞代謝的前提，其次酶本身與生活、健康有著千絲萬縷的聯(lián)系，因此關(guān)于“酶”的概念學(xué)習(xí)有著理論上和實踐上的雙重意義。學(xué)生要建立這個概念需要從成分、功能、特性、作用條件等方面由淺入深進行探究。基于以上認識，筆者根據(jù)人教版必修1中“降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶”教學(xué)內(nèi)容，綜合“檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質(zhì)”中的“蛋白質(zhì)檢測”和“比較過氧化氫在不同條件下的分解”以及“影響酶活性的條件”三個實驗內(nèi)容，設(shè)計主題式探究實驗“探尋過氧化氫酶的奧秘”（見圖1），使學(xué)生在自主探尋科學(xué)奧秘的過程中提升分析、推理的科學(xué)思維能力和動手實踐能力（圖2）。

3.2 “探究過氧化氫酶的奧秘”主題式探究實驗課教學(xué)流程圖

綜合圖1“生物探究實驗課教學(xué)環(huán)節(jié)模式圖”和圖2“實驗探究內(nèi)容、活動和概念建構(gòu)的教學(xué)關(guān)系圖”，以學(xué)生發(fā)現(xiàn)并提煉的探究問題作為任務(wù)驅(qū)動，設(shè)計出相應(yīng)的探究活動，在活動中自主完成相關(guān)概念的有意義建構(gòu)過程。本實驗的教學(xué)流程圖如圖3所示。

本次“探索過氧化氫酶的奧秘”主題式探究實驗中首先通過不同的探究活動，從感性認識上明確酶是一種有機物，具有相應(yīng)的成分、功能以及特性。這些都屬于種概念。其次，采用概念的限制方式將“細胞代謝離不開酶”概念從屬概念限制為種概念，包括“酶是一種有機物”、“酶是生物催化劑”、“絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)”、“酶具有高效性”和“酶的作用條件具有溫和性，易受溫度和酸堿度的影響”，這樣處理有助于學(xué)生對屬概念的認識，由抽象過渡到具體，便于更深入地了解事物特殊的本質(zhì)特征。第三，在完成各個探究活動之后，采用概念的概括方式將以上種概念概括為屬概念“細胞代謝離不開酶”，有助于將屬概念從具體上升到一般，使認識變得更為深刻。這樣的教學(xué)設(shè)計不僅從理論層面得到驗證，在實踐層面上整個過程學(xué)生的參與度以及配合度都比較高，教學(xué)效果良好。因此在實際的教育教學(xué)中通過對教材的二次加工開展主題式探究實驗除了可以節(jié)約課時之外，還可以增強實驗的緊湊性、趣味性以及完整性，使之更加有效地服務(wù)于概念的建構(gòu)。

參考文獻：

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