突破概念教學難點 發展學生思維能力

袁艷華

概念是思維的產物，也是思維的工具，建構概念的過程就是思維的過程。在概念教學中，由于教學內容的抽象性、復雜性，或是學生已有的認知基礎、能力水平等諸多因素的影響，學生在建立和理解一些概念時往往會存在一定的困難。教師根據不同的教學內容，采取恰當的教學方法，可以有效突破概念教學的難點，發展學生的思維能力，提高學生的生物學核心素養。

1依托模型構建

模型能夠以簡化、直觀的形式顯示復雜的事物和過程。教師利用模型進行教學時，可在一定程度上使抽象概念具體化、微觀結構宏觀化、隱性內容顯性化，有助于促進學生自主建構知識，提升學生的探究思維能力和邏輯思維能力。

1.1自制結構模型

生物學研究的對象，有的非常微小、抽象，它們的結構層次及功能是概念教學的難點。學生通過觀察圖片、Flash動畫，往往只是記住了有關概念名詞，并沒有真正建立起有關生物體的結構層次、生命活動等基本概念、原理的知識。自制結構模型可以使抽象的概念、過程直觀化和具體化，可以幫助學生更深刻地理解結構與功能觀。如在學習“植物細胞的結構與功能”時，教師提供塑料飯盒、保鮮膜、水、氣球、核桃、黃豆和綠色豆莢等相關材料，要求學生4人為一組制作植物細胞模型，并組織學生從科學性、藝術性等方面對各小組制作的模型進行評價。再如，在學習“呼吸運動”時，教師指導學生利用1個體積約為500mL的礦泉水塑料瓶、1個玻璃三通管、1個一次性橡膠手套、2個小氣球、膠帶以及剪子等制作“呼吸過程中膈和肺的變化模型”，組織學生探究膈的運動狀態與肺容積變化的因果關系。

當學生通過討論、分析、類比和歸納等思維活動，制作并描述合理形象的結構模型時，他們不僅從平面到立體完成了對相關結構層次的認識，而且真正理解和建立起生物體結構與功能的辯證統一觀。

1.2構建過程模型

有些概念的形成過程比較抽象、復雜，學生往往難以跟上教師的講解節奏，理解概念的本質。如蘇教版教材“人的性狀和遺傳”一節中的“基因控制生物的性狀”，這一概念的形成涉及到顯隱性基因、顯隱性性狀以及基因傳遞的原理等多個小概念，且是個連續的、動態變化的過程。在教學中，教師可用紅色卡紙模擬顯性基因、透明卡片模擬隱性基因（卡紙和軟磁鐵是在構建過程模型中常用的簡單易得、直觀形象的材料），引導學生模擬不同的基因型和表現型（圖1）。在學生初步推斷、歸納出基因型與表現型關系的基礎上，教師再引導學生在白紙上用箭頭、紅色卡紙、透明卡片構建“能產生單眼皮后代的雙眼皮父母的基因傳遞過程及后代性狀表現”的過程模型并展示講解（圖2）。最后，在學生構建起過程模型的基礎上，教師以人的耳垂性狀為例，引導學生自主建構遺傳規律的概念模型。

再如，“食物鏈中的能量傳遞”是“生態系統中的能量流動和物質循環”一節的教學難點，教師先以草原上的“草→兔→狼”這一食物鏈為例，引導學生討論分析：①草如何獲得能量？②草固定的能量如何被釋放利用？③兔如何獲得能量？④草固定的太陽能會全部流入兔體內嗎？為什么？然后，教師用3張大小、顏色不同的彩色卡紙代表不同生物獲得的能量，2個大箭頭和2個小箭頭代表流入每個營養級的能量多少，引導學生選擇合適的箭頭（2個）和卡片（卡片上要分別寫上生物的名稱）構建能量在食物鏈“草→兔→狼”間傳遞的過程模型（圖3）。最后，在學生糾正、展示過程模型的基礎上，引導學生抽象出食物鏈中能量傳遞的特點，建構生態系統中能量流動的概念模型。

利用卡紙構建過程模型既能直觀形象揭示認識對象的主要特征、本質，又能將學生內隱的思維過程可視化，是引導學生分析問題、解決問題的有效方法，也是學生外顯的科學探究能力。學生在構建模型的過程中，不僅主動掌握探究了生物學概念、原理和規律所必需的思維方法，又反向加強了對知識更深層次的理解以及核心素養的隱性生成。

2優化實驗設計

實驗是學生獲取生物學知識，提高探究能力以及科學素養的重要方法和途徑。教師綜合考慮季節性、典型性以及就地取材等多種因素，優化實驗材料的選擇，可以激活學生的思維，促成學生對概念的建立、理解和應用。如在蘇教版七年級上冊教材中的實驗中，教師通過對實驗材料的優化取得了較好的教學效果。

①觀察“大豆種子的結構”中，教材推薦的觀察材料是清水浸泡24h的大豆種子，教師可準備蕓豆種子并讓學生自帶其他種子。蕓豆種子較大，肉眼可清晰觀察到胚芽、胚軸、胚根等結構。另外，學生參與實驗材料的準備工作，體現出材料的開放性、多樣性，有利于學生形成豐富的感性認識，并建立起“種子外部形態存在明顯的差異，但種子的結構基本一致”的科學概念。

②實驗“植物呼吸作用產生的二氧化碳”中，教材推薦的實驗材料是新鮮的和燙過的蔬菜。教學實踐表明，用一種蔬菜材料會導致學生認為只有葉才能進行呼吸作用，若選用新鮮的和燙過的白蘿卜、馬鈴薯、菠菜、花菜、小西紅柿、萌發的大豆種子等6種不同的植物器官讓學生自主探究，可使學生突破思維的局限性，促成學生理解植物所有的活器官都能進行呼吸作用。

③實驗“莖的輸導功能”中，可選擇大葉黃楊和桂花作為觀察的理想材料。大葉黃楊的樹皮易與木質部分離，剝下樹皮，學生可明顯觀察到木質部變紅，但看不清木質部中的導管；桂花枝條的樹皮與木質部結合緊密，不易剝開，但可以清楚地看到木質部中的一條條紅色的細線（導管）。因此，教師可將大葉黃楊和桂花這兩種枝條結合使用，引導學生在觀察中加深對莖輸導功能的理解。

④觀察“植物根尖的結構”中，教材推薦的觀察材料是萌發的小麥種子。小麥種子的優點是根毛生長的時間較長，但根毛肉眼觀察效果不佳。蘿卜種子發芽快且根毛多，如果班次多，用蘿卜的種子分批發芽能保證各個班級觀察到最佳的根毛，以豐富學生的感性認識。因此，教師可選擇作為了解根尖外形的實驗材料。

⑤探究“蚯蚓在什么樣的物體表面爬得快”中，教材推薦的實驗材料是蚯蚓。該探究活動旨在讓學生嘗試科學探究的一般方法，體驗科學探究的一般過程，但實驗中易出現的問題（蚯蚓在玻璃板上爬得快、蚯蚓不作直線運動或靜止不動、體長過長影響測量路程等）會在一定程度上增加探究的復雜性和干擾性。在該探究實驗中，教師可選擇面包蟲作為實驗材料，面包蟲體型較小，活動性強，且運動軌跡可控，有利于學生形成科學探究概念。

此外，教師優化實驗方法的設計，可以促進學生在學習過程中逐步發展理性思維，并基于證據運用歸納與概括等方法，探討、闡釋生命現象及規律。如“綠色植物的蒸騰作用”是教材中的一個驗證性實驗，教師可將該實驗變式為探究性實驗，引導學生利用天竺葵、透明塑料袋和塑料繩等自主設計2個小探究方案：①探究綠色植物通過蒸騰作用散失水分；②探究葉片是植物散失水分的主要器官。學生在自主探究的過程中不僅拓寬了認知的深度和廣度，而且發展了思維的靈活性、深刻性和創造性。

3運用類比聯想

運用類比聯想將陌生的對象與熟悉的對象相比較，用類似的事物比擬被說明的概念或理論，有利于啟發學生思維，化難為易，從而使學生獲得鮮明、生動、完整的新概念、新理論。

如學生對“量”的含義比較陌生，在比較人體血量總量和失血量、原尿和尿液量時，教師可用1個5L的食用油塑料瓶和1個500mL、1.5L的礦泉水瓶類比人體血量總量和不同的失血量，用1個1.5L的可樂瓶和100個1.5L的可樂瓶類比尿液量和原尿。直觀形象的類比、強大的視覺沖擊力可大大激發學生主動探究的積極性。

再如，教師以手臂和手掌類比神經元的細胞體和突體，引導學生合作模擬神經沖動在神經元之間的傳導過程；以“一粒花生米的燃燒使水溫升高”的小實驗類比食物在人體內也能通過類似的“燃燒”釋放能量，引發學生思考有機物和氧氣是如何進入人體細胞中，并自主探究、闡釋人體攝入的食物、氧氣與能量供給之間的關系。

學生進行類比、聯想和遷移雖能有效化解概念教學的難點，發展創造性思維能力，但也有一定的局限性。因此，教師在運用類比聯想方法時要適時、適度、適當，不能盲目依賴。

4整合虛擬資源

有的教學內容與學生的生活實際聯系較遠，學生往往一時難以理解、領悟；或是學生對社會、生活關注不夠，主動獲取信息的意識不強，難以在情感上形成認同、共鳴，進而產生自覺行動。如，學生在學習細胞的吸水和失水、體內氣體交換、尿液的形成、生命的起源以及生物進化歷程等內容時就會覺得有一定的難度。教師可整合虛擬資源，突破時空的局限，把所講的對象化小為大、化繁為簡、化靜為動、化快為慢、化遠為近、化虛為實，為學生合作探究提供感性材料和時空環境，促進學生積極進行發散思維，提高理性思考和推理能力，并最終促成學生對概念的自主建構，形成正確的生命觀、生態觀和生活觀。