例談高中生物學(xué)概念模型評價重構(gòu)的策略

李曉春

(江蘇省無錫市第一女子中學(xué) 214002)

美國《國家科學(xué)教育標準》把模型與事實、概念、原理、定律和理論并列為科學(xué)知識的重點，并將構(gòu)建、修改、分析和評價模型作為高中學(xué)生的基本科學(xué)探究能力。教育部2016年發(fā)布的《普通高中生物學(xué)新課程標準(討論稿)》中指出：生物學(xué)課程的根本任務(wù)是提高學(xué)生終身發(fā)展所需的生物學(xué)核心素養(yǎng)。在教學(xué)建議中提出：“通過大概念的學(xué)習，幫助學(xué)生形成生命觀念”。理性思維之一的概念模型的構(gòu)建是學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)的一個方面，那么學(xué)生是否構(gòu)建了科學(xué)的概念模型，這需要通過評價來實現(xiàn)。筆者嘗試從高中生物學(xué)概念模型的評價重構(gòu)的基本策略談起，以實現(xiàn)糾正不科學(xué)的概念形成科學(xué)概念的目的，讓學(xué)生改變學(xué)習方式，使自身的核心素養(yǎng)得到長足發(fā)展。

1 聯(lián)系下位概念，評價重構(gòu)概念

根據(jù)認知心理學(xué)理論，生物學(xué)概念教學(xué)中往往通過上位教學(xué)、下位教學(xué)和并列結(jié)合教學(xué)的有機結(jié)合，讓學(xué)生進行上位、下位和并列結(jié)合學(xué)習，進行有意義概念模型建構(gòu)，其目標是使學(xué)生已有的概念知識形成一個有層次的結(jié)構(gòu)，并隨時可增添、延伸，并使概念清晰、鞏固和穩(wěn)定[1]。所以，在評價學(xué)生概念掌握程度時，同樣可以通過這樣的方式，來喚醒學(xué)生對概念正確的理解。

例如，教師：“這張圓餅圖可以表示細胞周期(圖1)，那么一個完整的細胞周期該如何表示？”學(xué)生：“甲-甲表示一個細胞周期。”教師并沒有立即評價對錯，繼續(xù)設(shè)問：“分裂期如何表示？分裂間期如何表示？”學(xué)生：“分裂期甲-乙，分裂間期乙-甲。”講到這里，學(xué)生突然明白：“……一個完整的細胞周期應(yīng)該是乙-乙。”

圖1 細胞周期示意圖

學(xué)生在錯答時，教師并沒有及時評價，而是通過等待，并適時拋出其下位概念的相關(guān)問題以喚醒學(xué)生對細胞周期概念的科學(xué)理解，最終學(xué)生通過自我評價，重構(gòu)了關(guān)于細胞周期的概念，加深了對細胞周期概念的科學(xué)理解。

2 運用模型轉(zhuǎn)化，評價重構(gòu)概念

生物學(xué)模型可分為概念模型、數(shù)學(xué)模型和物理模型三類。教師可以通過模型轉(zhuǎn)化實現(xiàn)概念模型的評價重構(gòu)。改變直白的文字表述評價方式，通過將概念模型轉(zhuǎn)化為物理模型或數(shù)學(xué)模型，讓文字與圖形或數(shù)據(jù)結(jié)合，使抽象的文字在直觀的、動態(tài)的圖形和數(shù)據(jù)中得以體現(xiàn)。提高學(xué)生的思維能力，培養(yǎng)學(xué)生思維的創(chuàng)造性。

例如，真核生物有絲分裂和減數(shù)分裂的細胞核中染色體的形態(tài)、數(shù)目及行為特征是減數(shù)分裂及有絲分裂概念中的核心問題之一，想要了解學(xué)生有絲分裂和減數(shù)分裂概念的掌握程度，可通過模型轉(zhuǎn)化的方式去評價并進行重構(gòu)。高三第一輪復(fù)習課上要求學(xué)生用細胞分裂圖示表示某雄性動物(2n=4)細胞有絲分裂中期及后期、減數(shù)第一次分裂中期及后期、減數(shù)第二次分裂中期及后期等圖示。教師關(guān)注學(xué)生有絲分裂后期圖示的繪制過程(表1)：

表1 某學(xué)生繪制有絲分裂后期圖示過程中運用模型轉(zhuǎn)化實現(xiàn)概念重構(gòu)

觀察該學(xué)生的作圖過程，可以發(fā)現(xiàn)其階段1的轉(zhuǎn)化過程中沒有真正掌握“同源染色體分離，非同源染色體自由組合”是減數(shù)第一次分裂時染色體的行為特征，“著絲點分裂、姐妹染色單體分離成為兩條染色體”是有絲分裂后期和減數(shù)第二次分裂后期的染色體的行為。模型轉(zhuǎn)化喚醒了該生的記憶，自我修正進入到階段2：抓住“著絲點分裂、姐妹染色單體分離成為兩條染色體”的有絲分裂后期染色體行為特征，但對是否存在同源染色體、有絲分裂后期染色體數(shù)目與正常體細胞中染色體數(shù)目的關(guān)系、有絲分裂最終將產(chǎn)生什么細胞等問題辨析不清。模型轉(zhuǎn)化激發(fā)了學(xué)生的合作意識，在同學(xué)討論和互助中進入正確轉(zhuǎn)化的階段3。

該學(xué)生通過概念模型與物理模型的多次轉(zhuǎn)化，不斷評價和修正自己對減數(shù)分裂和有絲分裂概念的理解，實現(xiàn)將原有概念重構(gòu)的目的。

3 設(shè)計項目研究，評價重構(gòu)概念

在概念評價的策略選擇上，可以選擇項目作為切入點，在項目開展的“5E”環(huán)節(jié)，即引入(engage)、探究(explore)、解釋(explain)、加工(elaborate)和評估(evaluate)過程中觀察學(xué)生對相關(guān)概念的掌握程度，通過學(xué)習小組學(xué)生之間的互動，評價重構(gòu)概念。

例如，學(xué)生宿舍滅鼠行動項目。

引入:開學(xué)初不久，學(xué)校宿舍發(fā)現(xiàn)有鼠出沒，給學(xué)生的學(xué)習生活帶來一定的困擾。有學(xué)生提議要在宿舍開展滅鼠行動。

探究和解釋：第一步，討論是否需要進行滅鼠行動。鼠的危害是否已達到必須控制其種群密度的范圍了？如果沒有達到，則沒有必要滅鼠；如果達到，則有必要滅鼠。如何調(diào)查其種群密度呢？選擇樣方法還是標志重捕法調(diào)查？為什么？如果在食物、生存空間等適宜的條件下，鼠的種群會怎樣隨時間的變化而變化？為了防止鼠災(zāi)，該在哪個時間點進行滅鼠行動？第二步，選擇滅鼠的方式。如何控制鼠的數(shù)量？從生態(tài)學(xué)的角度思考問題，則應(yīng)該降低環(huán)境容納量。如何降低？學(xué)生可以從鼠個體的生活習性等角度思考討論降低鼠環(huán)境容納量的方法，從低成本、高效率、簡單易行等角度選擇最佳方案。

加工:在以上探究和解釋過程中，學(xué)生必須利用所學(xué)的生物學(xué)知識來分析問題并不斷完善解決方案。選定滅鼠方案后，必須具體開展滅鼠行動，涉及到投餌房、滅鼠器等具體的器材，可能還需要學(xué)生根據(jù)自己所學(xué)的物理學(xué)和數(shù)學(xué)等知識設(shè)計、加工和制作。涉及到生物防治，則還需要對鼠的天敵的生活習性進行學(xué)習并討論飼養(yǎng)規(guī)劃。

評估：用既定的方案實施滅鼠行動后，反饋滅鼠效果，總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn)。

將相關(guān)的生物學(xué)概念用到解決生活的實際問題中去，在解決問題時綜合使用數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)等科學(xué)知識，這能提高學(xué)生未來生存的核心素養(yǎng)。

當學(xué)生走進課堂時大腦中并非空空如也，他們是帶著思維的有生命的人，我們的“教”和學(xué)生的“學(xué)”的活動，都是在原有概念的基礎(chǔ)上進行，所以從廣義方面講，應(yīng)該均為概念的評價重構(gòu)過程。基于培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的概念模型評價重構(gòu)策略，必將有利于促進學(xué)生對生物學(xué)概念的建立、理解和應(yīng)用。