樹狀結構問題串在高中生物概念教學中的應用

方永蘭

[摘要]從傳統鏈狀結構問題串到樹狀結構問題串的演變出發，解釋什么是樹狀結構問題串，以及設置樹狀結構問題串應遵循的原則。通過兩個概念教學的案例論述了樹狀結構問題串在高中生物概念教學中的應用。

[關鍵詞]樹狀結構問題串 高中生物 概念教學

生物學概念體現生物學知識的核心內容和生物學科最本質的特征。在高中生物教學中指導學生正確理解生物學概念是學好生物學知識的基礎。通過設置樹狀結構問題串進行概念教學，可促使學生深入理解概念，建構生物學科概念體系，運用概念和原理解決實際問題。

一、設置樹狀結構問題串的原則

1.整體性原則

學科概念并不孤立存在于某一章節中，會與本章節或其他章節的概念存在聯系。因此，在高中生物教學中，教師應以構建科學的生物學科概念體系為大目標，進行概念教學。在高中生物概念教學中，在設置樹狀結構問題串時應遵循整體性原則，應遵循學生的認知發展規律，按照一定的邏輯性和層次性，將與某一概念相關的知識、本質特征，內涵與外延，概念的運用作為一個系統的有機整體體現于樹狀結構問題串中。

2.情境性原則

在設置樹狀結構問題串時，應將問題置于合理的情境中，以促進學生對概念的理解和應用，促進學生認知結構的生長。如可以創設新舊知識聯系的情境，創設聯系生產、生活實際的情境，創設曲線圖、流程圖、模型圖的情境，創設日常概念和科學概念相矛盾的情境等。

3.思維性原則

在高中生物概念教學中，一個問題出現時，學生對該問題的解決往往不能一步到位，而是要經過一個復雜的認知過程。在解決問題的過程中，學生的思維也是復雜的，從個別到一般、從簡單到復雜、從現象到本質、從具體到抽象，這是一個科學的思維認知過程。為此，教師在設置樹狀結構問題串時，要體現邏輯思維方向和合理推理思維方向，激活學生的思維，引領學生思維的發展，使學生能在不同的視角中，找到不同的解決問題的方法，從而提高學生的思維遷移能力。

二、樹狀結構問題串在高中生物概念教學中的應用案例

[案例一]《生長素的生理作用具有兩重性》概念教學

本節課通過教師創設情境，設置樹狀結構問題串，引導學生理解生長素的生理作用具有兩重性的概念特征及應用。本案例著重闡述具有三個層次的樹狀結構問題串內容，即概念的引入、概念的理解和概念的應用。

第一層次：概念的引入。通過《植物生長素的發現》這節內容的學習，學生建立了生長素能促進生長的不完整的概念，而生長素的生理作用并非僅僅促進生長。教師在進行概念轉變和建立科學概念時，利用教材中的“生長素濃度與所起作用的關系圖”（如右圖）進行概念引入，創設認知沖突，設置樹狀結構問題串引導學生觀察曲線圖，從而得到生長素的生理作用既有促進生長，又有抑制生長的特點，由此引出生長素的生理作用具有兩重性的概念。樹狀結構問題串中的問題有：問題1：生長素對根、芽、莖促進生長的最適濃度分別為多少？其中對生長素的濃度最敏感的器官是什么？問題2：同一濃度下，生長素對不同器官的作用如何？針對問題2，教師從分析曲線的點、線出發，設置了3個引問，引問1：分析生長素濃度為10-6mol/L時對根、芽、莖的作用分別是如何的？引問2：B點對莖的生長作用如何？lA點對芽和莖的生長作用如何？引問3：對同一器官來說，生長素的作用與濃度有何關系？

第二層次：概念的理解。概念教學的核心就是加強學生對概念的理解，將概念與具體的生物情境相結合，達到學生能夠運用概念解決具體問題的水平。本節內容對農業、園藝上的實例（頂端優勢和根的向地生長、莖的背地生長等現象）進行分析來理解概念的本質。問題串的設置思路如下：分析圖形上關鍵點的生長情況，生長素的含量情況，從而推斷出生長素的生理作用，理解生長素兩重性的生理本質。例如，結合自然界中松樹呈現寶塔形樹干的圖片及棉花摘心的圖片，設置以下問題串，問題1：結合教材圖3-6及文字，分析頂端優勢現象產生的原因。引問1：如何比較甲、乙兩處的生長情況？引問2：比較甲、乙兩處的生長素含量情況如何？原因是什么？引問3：生長素對甲和乙的作用有什么不同？問題2：在農業生產或園藝等方面，哪些利用了頂端優勢？哪些又要解除頂端優勢？請舉例說明。

第三層次：概念的應用。概念教學的最終目的就是應用生物學概念解決日常生活、生產中的實際問題。通過探究生長素類似物促進插條生根的最適濃度，讓學生學會基本的探究方法，形成一定的探究能力，提高學生的科學素養。設置樹狀結構問題串的目的就是在有限的課堂時間內，讓學生通過小組合作討論設計出比較完善的實驗方案，這樣才能將探究實驗成功地延伸到課堂之外，提高課后實施實驗成功的可能性。問題1：探究生長素類似物溶液促進插條生根的最適濃度是多少？引問1：如何選擇生物材料？有何要求？引問2：生長素類似物處理插條的方法有哪些？有何不同？引問3：預實驗的意義是什么？如何設計預實驗？引問4：本實驗自變量中的濃度梯度如何設置？因變量的數據如何處理？如何控制無關變量？問題2：在本實驗的基礎上，你還能提出哪些探究問題呢？引問1：本實驗這種植物生根的最適濃度適合其他植物嗎？引問2：本實驗這種植物生根的最適濃度會因為枝條的老幼有差異嗎？引問3：

[案例二]《染色體組》的概念教學

染色體組的概念教學是《染色體變異》一節中的教學難點，是學習二倍體、多倍體、單倍體概念的基礎，又與染色體、姐妹染色單體、同源染色體、非同源染色體等概念有著密切的聯系與區別。為了更好地理解染色體組的概念，第一步設置樹狀結構問題串，復習減數分裂的相關內容，做好知識鋪墊，喚醒學生對減數分裂內容的記憶。問題1：如何去復習減數分裂染色體行為變化規律？著重回憶以下四個與染色體組概念相關的引問。引問1：同源染色體和非同源染色體的概念以及在細胞分裂圖形中如何判斷？引問2：染色體數目減半的實質是什么？引問3：減數第二次分裂后期染色體的行為變化特征是什么？引問4：精子細胞中染色體組成特征是什么？第二步利用書本中雌雄果蠅的染色體組成圖詳細剖析染色體組概念。通過對圖形的剖析，學生從具體事物出發，建立感性認識，通過樹狀結構問題串的引導，進行抽象與概括，上升到理性認識，形成科學概念。問題2：如何理解“染色體組是指細胞中的一組非同源染色體，它們在形態和功能上各不相同”這句話？根據圖像，設置4個引問，引問1：果蠅體細胞有幾條染色體？有幾對常染色體？性染色體的形態如何？引問2：Ⅱ號和Ⅱ號染色體是什么關系？Ⅲ號和Ⅳ號染色體是什么關系？引問3：雄果蠅的體細胞中共有哪幾對同源染色體？引問4：果蠅的精子中有哪幾條染色體？這些染色體在形態、大小和功能上有什么特點？這些染色體之間是什么關系？問題3：如果將果蠅的精子中的染色體看成一組，那么果蠅的體細胞中有幾個染色體組？問題4：一個染色體組并不包括本物種的全部染色體，為什么依然攜帶著控制本物種生長發育、遺傳變異的全部遺傳信息？這是概念中最難理解的一部分，此問題主要聯系了同源染色體、等位基因等相關的知識。通過設置3個引問，逐步推進，幫助學生理解這一抽象概念。引問1：同源染色體的相同位置上的基因是什么關系？（引導學生回答同位基因和等位基因，總之是控制同一性狀的基因）引問2：同源染色體在體細胞與配子中的存在有何不同？（體細胞中有同源染色體，而配子中沒有同源染色體）引問3：與體細胞相比，果蠅卵細胞內的基因種類和數量有何不同？（理解卵細胞內的基因比體細胞內的基因數量減少一半，但所含基因種類沒變，即擁有本物種全套的基因）

以上樹狀結構問題串是就染色體組概念本身的理解而設計的，接著染色體組概念與二倍體、多倍體的聯系，在細胞分裂中判斷染色體組，在基因組成中判斷染色體組是染色體組概念教學的延伸部分、應用部分，也可以通過設置問題，進行教學。通過樹狀結構問題串的引領，遏制了學生粗淺的認知和記憶染色體組概念，使他們能深入地理解染色體組的概念，使學生分析問題、解決問題能力和具有生物學科特點的理性思維能力得到發展。

樹狀結構問題串的設置體現了科學概念的邏輯性，教師教學的科學性和藝術性。帶給生物概念教學的益處是，將不同角度、不同層次的問題環繞在概念核心的周圍，使課堂結構更加完整，教學思路更加清晰，有利于學生更好地參與教學活動，學生對概念的本質把握和深入理解變得有序、理性、富有邏輯。

（責任編輯 黃春香）