利用圖解輔助概念教學，培養學生生物學學科素養

郭穗綿 （廣東省佛山市順德區杏壇中學 廣東佛山 528325）

形象思維是反映和認識世界的重要思維形式，具有生動性、直觀性和整體性等優點。其表達的工具和手段包括能為感官所感知的圖形、圖像、圖式和形象性的符號。新課程標準的設計理念強調聚焦重要的核心概念，發展學生的生物學學科核心素養。而生物學科重要概念的構建往往離不開圖解的輔助。教師恰當地應用圖解，能夠幫助學生理解、應用知識，有效提高教學效率。

1 利用圖解構建概念

1.1 形象直觀的圖解 概念的理解

高中生的抽象思維雖然逐步形成，但是在學習過程從具體到抽象的過程依然符合學生的認知規律。特別是剛接觸新的知識、概念時，教師借助具體、直觀的圖象有助于學生對概念的理解。

學習促胰液素的發現時，學生由于缺乏相應的生理結構知識，無法建立起相應生理結構的聯系，對實驗的處理不理解，因而對結果的分析上存在很多障礙和疑惑。教師只通過講授會影響該部分科學發現的思想方法和批判性思維的落實。教學中，教師可借助圖1，呈現沃泰默的三組實驗。

圖1 胰腺分泌胰液的兩種猜測

教師設問：據圖1分析，假設如沃泰默所想，這是一個非條件反射，那么感受器分布在哪里，接受什么的刺激？效應器在哪里，做出的效應是什么？根據神經調節相關原理，（1）和（3）對照又說明什么？（不通過反射弧也能完成胰液分泌）教師再呈現斯塔林和貝利斯的實驗（4）稀鹽酸+小腸黏膜研磨液 ——注—入→ 狗的血液中→胰腺分泌胰液，設問：（2）和（4）兩組實驗處理區別在哪里？血管是遍布全身的，小腸血管吸收的物質也會流經胰腺。這說明胰液分泌關鍵需要什么條件？

實踐證明，結合圖解和引導性問題，大部分學生能夠條理清晰地對4組對照實驗進行分析比較，并得出結論，鍛煉了科學思維，有效提高了教學效率，彌補了純粹用語言描述的不足，輕松突破難點，進而構建體液調節的概念。

1.2 概括、抽象化的圖解助概念內化

直觀手段給予學生的畢竟是零散的、表面的感性經驗，教師還需要從形象走向抽象，讓學生掌握事物的本質屬性，培養其科學思維。通過教師對零散現象的抽象化歸納，還有助于學生對知識規律化、結構化，觸類旁通，解決相關的問題。例如在神經調節的教學中發現，學生能夠形成低級中樞受高級中樞控制的總體印象，但在知識應用上還是存在困難，比如無法正確分析胸段脊椎受損的患者下肢能否感覺和運動（排尿）。借助圖2，教師設問：控制排尿的中樞包括哪些？脊髓中樞、大腦排尿中樞分別如何處理排尿信息？嬰兒和尿失禁患者出現相應排尿情況的原因是什么？這說明兩個神經中樞之間有什么關系？解決了高低級中樞的關系的問題后，教師再進一步設問：脊髓除了存在低級調節中樞，上下行傳導束的作用是什么？感覺在哪里形成，高位截癱（頸椎損害）患者能否感覺、能否執行大腦的指令進行運動？這樣，學生既輕松理解了排尿反射相關問題，還可以解決包括被針扎到是先疼再縮手還是縮手后才感覺疼、突觸后膜接受刺激后可能產生“興奮”還是“抑制”等問題。

圖2 控制排尿的神經

2 圖解構建概念體系

2.1 通過概念圖建立概念間的聯系

將新學的概念置于相關聯的概念網絡中，不斷構建概念的深度從而實現概念的理解，所學的知識也才有清晰的層次，并具有邏輯性。概念圖就是一種能有效展示一組概念和它們之間意義關系的方法。復習課上，教師引導學生通過頭腦風暴列出與“染色體”有關的名詞，再應用已學知識自主構建能夠體現“染色體”概念的內涵和外延知識網絡圖。學生構建出來的圖解是五花八門，極具個性化的，圖3是師生一起修改完善后的作品。由該例也可看出，對概念的學習并不是一蹴而就，而是邊學習邊補充、修正與完善的過程。教師在教學過程中要有意識幫助學生完成知識結構的梳理整合。

2.2 通過圖解厘清相似、相關概念_的區別

圖3 以“染色體”為中心的知識網絡圖

學生對概念的掌握，除了表現在建立相關概念之間的關聯，還體現在新的情境下對概念的應用。而影響學生對概念綜合應用的，包括前科學概念和易混淆概念之間的區別。因此，教師必須充分了解學生原有的知識、經驗背景以及已有的前科學概念，有效創設認知沖突情境，實現前科學概念向科學概念的轉變和完整認知結構的建立。比如，根據前科學概念具有頑固性的特點，教師通過圖解將前科學概念的信息與科學概念信息至于同一場景中比較，使其具有高辨析度，從而讓學生在對概念的再現、應用時能夠準確投射到科學概念上。

例如，在群落結構學習中，學生出現兩派觀點，有的認為高山植被隨海拔的升高而變化是垂直結構，有的則認為這是由于地形變化而引起，因此是水平結構。這時教師選用合適的“先行組織者”圖4，設問：①高山的每個海拔梯度是否有相對清晰的的邊界特征？根據群落的概念，它們屬于同一群落還是不同群落？②闊葉林中是否存在喬木、灌木、草本的分層現象，針葉林呢？③引起高山植被梯度變化環境因素主要是什么，而決定群落植被垂直結構的環境因素又是什么？學生由此辨析出幾個概念內在的本質性差異，得出結論：由于分屬不同的群落，因此它即不屬于垂直結構，也不屬于水平結構，而是植被的垂直地帶性分布。學生從而對植被分布形成整體認識。

圖4 植被的垂直地帶性分布

而易混淆的概念間的比較，教師最好能夠選用表現手法相似，但又能夠體現本質區別的圖解。這樣既可加深學生對概念的理解，也有助于他們在新情境下準確對概念進行提取和應用。

3 優化問題設置，充分發揮圖解的價值

科學、精心創設的圖解能夠傳遞出概念所包涵含的豐富信息。教師在課堂的教學教學中，不只要教學生怎么看圖解，更要通過創設、優化問題設置，充分挖掘圖解的信息與價值，最終達到開啟學生思維、深化認知，啟發、創新思維的目的。例如，前面促胰液素的發現實驗，教師還可以進一步設問：通過實驗（1）、（3），得出胰液的分泌不通過神經調節這一結論是否正確？學生結合圖解，得出實驗只能證明胰液分泌可以不通過神經調節，可以猜測胰液的分泌也有可能是兩種途徑共同調節的結果，從而培養嚴密的思維。

授之以魚，不如授之以漁，應用圖解進行概念教學的終極追求是讓學生能根據自己的學習需要去設計、應用圖解，幫助自己完成思維梳理，完成概念的自主構建，真正體現學科的核心素養的落實。