淺談如何提升中學生的生物科學思維和探究能力

張耀明

摘 要：教師就“巧設問題鏈，構建概念圖”這一教學策略在不同類型的課堂和教學不同的階段中的應用問題進行了初步研究，從而達到提升高中學生的科學思維和探究能力的目的。

關鍵詞：問題鏈;概念圖;核心概念

我們面臨的是一個信息爆炸的時代。如何才能從眾多信息中挑選出我們所渴望的內容？如果我們仍然習慣于傳統的學習方式，最終會被這個時代淘汰，因為我們無法掌握很多新的信息和技術。因此，改變傳統的教學方法，培養具有創新意識和能力的人才，已成為當前教育的重要課題。為了滿足這一需要，世界上許多國家都加快了教育變革的速度，主張發展學生的科學思維，提升學生的科學探究能力。

研究發現，“優化課程提高了學生科學探索的能力，使學生能夠知道如何去判斷問題的重要性”。問題鏈教學是指導學生通過課前設定的學習目標設置一連串相關的問題來思考和回答，進行有針對性的指導，使學生最終能夠實現有效的學習目標。

設置問題鏈，有利于引導學生自主構建相關內容的概念圖來加深對這一知識以及概念的理解，并通過分析、概括形成新的見解。

那么，“巧設問題鏈，構建概念圖”該策略應如何應用于中學生物學教學呢？筆者就該策略在高中生物不同類型的課堂和教學不同的環節的應用問題進行了初步研究。

一、“巧設問題鏈，構建概念圖”策略在高中生物不同類型課堂上的應用

（一）“巧設問題鏈，構建概念圖”策略在新課中的應用

1.基本流程

具體內容如下：

（1）通過解讀課程標準和學科教學指導意見，根據學生的實際學習情況確定新課教學目標。課堂導入中設置的問題應該是結合與新知識密切相關的原始知識，然后以概念圖的形式組織和呈現，使學生更好地整合原有的知識框架并掌握新知識。

（2）從書中找出相應知識的核心概念，通過構建概念圖的方法提出這一內容的新概念和觀點，使學生能夠明確學習目標，并根據概念進行安排。

（3）教師巧妙地設置相關知識的問題鏈。學生在繪制概念圖時需要對知識結構進行整理歸納并重新構建，因此需要將新知識，新內容加入原有知識框架中，需要重新建立相關概念之間的聯系，這將激勵學生更深入地了解新課的內容。

（4）教師評估學生繪制的概念圖。首先，教師應確認正確的建構，糾正錯誤的建構，努力提高學生的自我評價和反思能力，促進學生的認知發展。其次，可以通過適當的練習和課后作業來改進概念圖，從而鞏固新學的知識，也可將新學的知識引入到生活實踐中去，這有利于學生更好地掌握新的知識和概念。

2.案例

（1）問題鏈設計如下：

問題1：酶的作用？

問題2：酶的化學本質是什么？（若學生回答蛋白質可追問：所有的酶都是由蛋白質組成的嗎？）

問題3：絕大多數酶的產生的場所在哪里？

問題4：酶的催化作用需要什么條件？有哪些特點？

問題5：請構建“酶”的概念圖。

（2）“酶”的概念圖示例

（二）“巧設問題鏈，構建概念圖”策略在復習課中的應用

1.基本流程

具體內容如下：

（1）確定復習主題如以“蛋白質專題復習”為例。

（2）確定核心概念，如氨基酸、蛋白質變性、轉錄、翻譯等。

（3）根據核心概念設計問題鏈。

（4）通過問題鏈，確定概念與概念之間的關系，構建概念圖模型。

（5）評價“蛋白質專題復習”概念圖，讓學生自我評價和自我反思，并進行修改和完善。

在高考專題復習過程中，教師將確定某一主題涉及的生物學知識和應用，并將其繪制成概念圖，從而使教科書上相關知識點前后貫穿始終，展現其整體框架，這可以幫助學生了解相關知識點，構建自己的知識框架結構。

2.案例

（1）問題鏈設計如下：

問題1：描述蛋白質的組成成分和基本單位。

問題2：蛋白質有哪些方面的功能？

問題3：導致蛋白質變性的因素及其在生產實踐中的應用。

問題4：回顧轉錄和翻譯的過程。

問題5：如何計算氨基酸數、堿基數、密碼子數、脫水數和蛋白質分子量？

問題6：根據以上問題，構建一個“蛋白質專題復習”的概念圖。

（2）“蛋白質專題復習”的概念圖示例

（三）“巧設問題鏈，構建概念圖”策略在學生自主學習中的應用

自主學習是以學生作為主體的一種現代化的學習方式。學生主動參與確立學習的目標，積極制訂自己的學習計劃和設計評估標準，在解決問題的過程中學習知識。因為他們都是親自參與，他們在學習過程中會有情感投入和自我激勵，從中他們將獲得豐富的情感體驗，還可以自我監控并對認知結構進行相應的調整。

1.基本流程

具體內容如下：

（1）選擇自學主題，明確學習任務，教師告知學生具體要求。

（2）學生可以通過查閱和分析教科書和《浙江省普通高中學科教學指導意見》來找到重要的概念和題型，并逐一列出概念，了解彼此之間的關系，并設計有效的問題鏈。

（3）由學生根據編制好的問題鏈構建出概念圖，使知識之間更好地串聯起來。

（4）同桌之間或者前后四人之間組成學習小組進行交流，學習對方概念圖的優點，找到自己需要改進的地方。

（5）自我反思可以提高學生的學習能力。概念圖是學生實現自我反思的好工具。如果繪制的概念圖不完整，則意味著他們的知識儲備不夠豐富;如果繪制的概念圖的層次感不清楚，則意味著他們對這部分概念的理解不夠徹底，這可以幫助學生認識到自己的不足并促進他們的學習。

（6）根據上述自我反思內容，通過比較教師提供的標準概念圖樣本，糾正和改進自己的概念圖。

2.案例

（1）初中學到的舊知識的問題鏈設計如下：

問題1：生態系統的組成部分是否都由生物組成？

問題2：請你思考，生態系統中各種生物成分之間是獨立存在嗎？如果不是，那么它們之間有何關聯？

問題3：簡述分解者的作用和類群？

問題4：嘗試分析生態系統的生物成分中，哪些是不能缺少的？

問題5：請構建“生態系統”相關知識概念圖。

問題6：同學們可以相互之間進行交流，看看你們的概念圖還有哪些地方可以拓展。

二、“巧設問題鏈，構建概念圖”策略在教學不同階段中的應用

（一）“巧設問題鏈，構建概念圖”策略在課前準備階段中的應用

教師準備一堂課不僅是為了準備教材和教學方法，更重要的是為了學生。學生是教育教學的對象和重要資源，也是教學的核心。因此教師在備課中的最關鍵一環是備學生。概念圖可以反映學生掌握的學習經驗，是教師在準備課程時可以使用的好方法。教師可以在學生學習新的章節知識的前一周，讓學生結合其已知曉的概念和相關的生活實踐，繪制新章節知識的概念圖，了解學生的現有認知，發展自己的教學資源。在這樣做時，教師不僅可以發現學生出現的錯誤認知，而且可以將其作為一個很好的切入點。此外，還可以了解學生相關知識的掌握情況，從而把握教學的難度，使教學目標明確。形成老師與學生、學生和學生之間的有效互動，從而使教學過程中的學習更加有效。例如，教師可以通過布置作業讓學生在課前繪制“生物變異”相關內容的概念圖，這樣不僅可以理解學生可能存在的誤區，還可以了解學生對“生物變異”一章的理解程度。

1.基本流程

具體內容如下：

（1）教師選擇主題和具體內容，確立學習目的，并通知學生獨立學習。

（2）教師通過分析課標和學科指導意見，以問題鏈形式提示學生本節的重難知識點。

（3）學生獨立學習并繪制概念圖。確定重要的概念和題型，并逐一列出概念，了解它們彼此之間的關系，設計有效問題鏈并構建概念圖。

（4）教師通過引導學生學習，在課堂上幫助他們解決問題，重新構建新的知識框架。

（5）學生在課堂上學習后，通過自我反思糾正他們的概念圖，同時回顧了他們所學的知識。

（6）自我反思之后，學生對比由教師提供的概念圖，再結合自己的思考，修正完善自己繪制的概念圖。

2.案例

（1）在上課之前，學生的問題鏈設計如下：

問題1：可遺傳變異的來源有哪些？

問題2：概述什么是基因突變？

問題3：基因重組的來源和意義分別是什么？

問題4：染色體變異的類型及簡介？

問題5：請構建“可遺傳變異”的概念圖。

問題6：學生之間可以相互討論，看看自己的概念圖還有哪些地方是可以完善一下的。

（2）“可遺傳變異”相關知識的概念圖示例

（二）“巧設問題鏈，構建概念圖”策略在新課導入階段中的應用

在新課的教學中，當教師在開始授課前，可以把概念圖當作回顧學習知識的手段，并激活學生心中的記憶。例如，在學習生態系統時教師可以使用這種方式，讓學生回顧他們在初中階段學的生態系統知識。然后繪制一個顯示生物和非生物成分之間關系的概念圖，或者可以繪制一個概念圖框架，以相關的知識點作為空格，學生填空以完成新課導入。

1.基本流程

具體內容如下：

（1）回顧舊知識，確定學習內容，引導學生回顧他們從前學過的知識。

（2）教師對新的知識和舊的知識進行分析整理后，用問題鏈的形式對學生進行提問。

（3）學生通過對以前的知識的回顧和新內容的學習，確定核心概念并初步構建概念圖模型。

（4）教師通過指導學生，幫助他們解決課堂問題，重新構建新的知識框架。

（5）學生糾正他們在課后繪制的概念圖，并重溫他們所學的知識。

（6）學生在自我反思和自我完善后，比較和改進教師提供的概念圖。

2.案例

（1）初中學到的舊知識的問題鏈設計如下：

問題1：生態系統的組成部分是否都由生物組成？

問題2：請你思考，生態系統中各種生物成分之間是獨立存在嗎？如果不是，那么它們之間有何關聯？

問題3：簡述分解者的作用和類群。

問題4：嘗試分析生態系統的生物成分中哪些是不能缺少的？

問題5：請構建“生態系統”相關知識的概念圖。

問題6：同學們可以相互之間進行交流，看看你們的概念圖還有哪些地方可以拓展。

（2）“生態系統組成成分”概念圖示例：

（三）“巧設問題鏈，構建概念圖”策略在課堂教學階段的應用

概念圖可以將學生腦海中對概念較為抽象的認知方式具體化，并可以使教師了解學生重疊和沖突的知識，從而引發師生間的有效互動。

1.基本流程

具體內容如下：

（1）營造良好的教學環境和氛圍，如相關背景信息和相關圖片等。如果可能，請在教室中播放多媒體音頻和視頻材料給學生加以演示。

（2）教師利用設置問題鏈教學的策略，不斷提問，引起學生的注意;同時，教師以概念圖的形式在黑板上繪制相關問題的答案。

（3）上完一堂新課，學生按照概念圖進行復習，對新學的知識進行梳理，從而使學生對新知識的認知更加透徹。

（4）學生自主反思，學生邊看概念圖，邊閱讀相關內容，鞏固所學的知識并進一步加以提升。

2.案例

（1）：問題鏈設如下：

問題1：在實驗中科學家發現：脂溶性物質非常容易通過質膜，脂溶性溶劑容易溶解質膜。你覺得，該實驗的結論表明質膜組成成分中含有哪些物質？

問題2：科學研究發現蛋白酶容易將質膜水解，說明質膜的組成成分中含有什么物質？

問題3：質膜只含有蛋白質和磷脂嗎？

問題4：這些物質在質膜上是如何排布的呢？

問題5：請大家總結一下質膜的結構特點。

問題6：請構建“質膜的流動鑲嵌模型”概念圖。

問題7：同學們可以相互交流一下，看看你們手中的概念圖還有哪些地方可以拓展。

（2）“質膜的流動鑲嵌模型”概念圖示例

概念圖為學生學習和鞏固生物學的知識提供了很好的有效途徑。生物的概念在經過概念圖的串聯之后，條理變得更清楚，并且使學生對知識的記憶效率大大提高，從而使他們體會到生物學的學習樂趣。在回答教師設置的問題鏈之后，學生就會提出新的問題，這有利于培養他們的科學思維和探究能力;通過繪制概念圖，生物學習也可以變得非常容易，知識的記憶不再是件困難的事情了。

“巧設問題鏈，構建概念圖”這一教學策略的運用將以前純文本式抽象化的表示課本內容轉變為現在圖片式直觀地表達課本內容，顯著提高了課堂學習的有效性。學生也由以前盲目的做題轉變為目的明確地分析和整理書本知識。同時，這一策略的應用使學生更容易掌握課本知識的核心和主線，徹底改變了以往雜亂無章的學習方式。

參考文獻：

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[4]劉燕.概念圖在高中物理教學中的應用研究[D].蘇州大學，2009.

[5]王成.概念圖在高中物理教學中的應用[D].南京師范大學，2007.

[6]賀彩霞.基于概念圖的物理概念轉變教學模式[D].陜西師范大學，2007.

編輯 段麗君