在主題式探究實驗中構建生物學概念

林紅英+肖巧玲

摘 要 在認真研讀教材的基礎上綜合一些彼此間有聯系的實驗，開展主題式探究活動，精心創設教學情境以啟發學生發現并提出問題進而設計實驗，在探究活動中尋求證據以對問題作出相應的解釋，最后實現概念的有意義建構。

關鍵詞 生物學概念 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 生物學概念

概念是思維的細胞、知識的基本單元、生物學科的基石。生物學概念是對一類“生物學事實”的歸納，反映物質在生長、發育、繁殖、遺傳和變異等生命活動中特有的或本質屬性的一種思維方式，是生物學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。完整的生物學概念=概念名稱（學術語）+概念例證+概念內涵和外延。以人教版必修1“分子與細胞”第五章第一節“降低化學反應活化能”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生完整地達成概念的有意義建構。所以筆者綜合教材中多個彼此相關探究實驗以構建生物學概念的課型是一種新的教學嘗試。

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果的前提下，通過自己實驗、探索、分析、研究得出結論，從而形成科學概念的一種認知活動。在實際教學中探究性實驗常表現為根據教學內容和學生實際，由教師提出某一課題并在其組織指導下，通過學生主動探索，自己動手、動腦，在實驗過程中體驗實驗、觀察、分析得出結論或規律。在師生共同的參與下，既能充分發揮學生的主體性也能展現學生的積極性和創造性。

主題式探究實驗最初是由英文“Inquiry Learning”翻譯而來的，是人們在總結發現式學習和有意義學習的經驗基礎上提出的一種以學生自主探究為主的學習方式。其學習形式多樣化，常見的有“專題式學習”、“任務式學習”等。鑒于一些科學概念的外延比較寬廣，只用一個探究實驗往往不能幫助學生更完整地達成概念的有意義建構。因此綜合教材中兩個或多個探究實驗以構建生物學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概念建構而設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，學生帶著問題進行探究，有較強的求知欲；活動設計具有遞進性，循序漸進地設置一系列問題以及探究活動。教師可以根據不同的需求，確定教學內容，整個探究過程可以讓學生獨自完成，也可以幫助學生一部分，甚至可以全由教師設計，有目的地訓練學生某一方面的能力。

2.2 開展主題式探究實驗理論依據

建構主義學習理論認為，在建構科學概念和對科學概念進一步內化時，學生已有的觀念和先前存在的具體經驗是居于中心地位的。在這樣的“最近發展區”內，搭建符合學生認知規律的科學課堂應該是注重學生的自主體驗，引導學生能夠像科學家那樣探索和理解未知世界，學生建構生物學概念的有效模式是進行探究性教學。因此探究性教學應該是“圍繞科學問題而展開的尋求證據解決問題的過程”。這個過程離不開“獲取事實證據”的實驗過程，也依賴于“根據事實證據對科學問題作出回答”的解決問題的過程。生物教材中設置的探究實驗目的不是簡單的訓練實驗技能的過程，而應該是服務于或作用于科學概念的建構。在此理論的指導下，筆者認為探究實驗課應該有如下教學環節（圖1）。

3 以“探索過氧化氫酶的奧秘”主題式探究實驗為教學案例

3.1 開設“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”是生物學中的一個重要概念。首先“酶”知識的學習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系，因此關于“酶”的概念學習有著理論上和實踐上的雙重意義。學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，筆者根據人教版必修1中“降低化學反應活化能的酶”教學內容，綜合“檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質”中的“蛋白質檢測”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”三個實驗內容，設計主題式探究實驗“探尋過氧化氫酶的奧秘”（見圖1），使學生在自主探尋科學奧秘的過程中提升分析、推理的科學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流程圖

綜合圖1“生物探究實驗課教學環節模式圖”和圖2“實驗探究內容、活動和概念建構的教學關系圖”，以學生發現并提煉的探究問題作為任務驅動，設計出相應的探究活動，在活動中自主完成相關概念的有意義建構過程。本實驗的教學流程圖如圖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”、“絕大多數酶是蛋白質”、“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。這樣的教學設計不僅從理論層面得到驗證，在實踐層面上整個過程學生的參與度以及配合度都比較高，教學效果良好。因此在實際的教育教學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于概念的建構。

參考文獻：

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