生物教學中概念模型的實踐與應用研究

馬中立

摘要：2009年我國《素質教育新課程改革標準》在第一章中首次明確提出，倡導廣大學生積極主動參與到課堂中，加強學習小組之間的溝通和交流合作，培養廣大學生發現問題，分析和解決實際問題的綜合能力，并且在第二十三章中明確提出了學校課堂教學建設應”以學生為主體，以教師為主導”，關注廣大學生的集體自主性和個性化健康成長，使不同年齡段的學生都可以得到發展。新課標同時也要求學生必須能基于自己所學的生物科學事實正確建模，理解并熟練掌握各種生物學大概念。通過綜合分析近幾年我國高考的理綜試卷我們可以清楚地看到，涉及讓學生自主分析并自主建構生物科學模型的題目比例正在逐年增多，在實踐性的課堂教學中通過建構概念模型的方式來培養學生的邏輯思維能力和發現問題，解決實踐性問題的意識和技巧是非常必要的.鑒于此，我們在多次學習了國內外一些相關的課堂教學的理論后，經過反復研究、縝密推敲，結合我校實際情況，首當其沖在我校生物課堂教學中實行概念模型的建構與綜合應用，此舉大大提升了教師的建模素養和教學技術能力，同時培養了學生的科學思維和建模能力。

關鍵詞：生物教學;概念模型;教學策略;實踐研究

一、課題提出的背景

1.生物新課程標準的要求

《普通高中生物學課程標準》明確提出了普通高中生物學基礎素養教育的一個基本觀點和原則，即以學科綜合素養教育為主要培養目標和核心，并且明確指出了必修和選擇課程每一個模塊的內容都集中在一些重要的概念上，凸顯這些概念在生物學教學中的作用和地位正是近年來國際上生物學教育研究和發展的一個趨勢.新課標同時還要求我們教師和學生要把自己的認知正確地運用到建模過程中，理解并熟練掌握各種生物學大概念。

2.生物學科的自身特點

生物學科課程作為一門獨立的綜合性自然學科，在其知識結構體系中存在著大量基礎性和技術性專業概念.僅在我國普通高中的生物學科必修課程中就已經存在大約450多個，其中沒有明確界定的有200多個，平均每節課至少需要涉及4-5個基本概念.故如何運用行之有效的方法進行課堂教學，使得學生們愉快地掌握和理解生物學概念，是值得我們認真研究的內容。

3.近年來的高考命題趨勢

分析近幾年的高考理綜試卷我們可以清楚地看到，讓學生自主分析并自行構建生物科學模型的題目比例正在逐年遞增，試卷不僅僅是簡單地考查學生對知識點的記憶能力，更著眼于考查學生的邏輯表達能力以及他們如何發現問題，解決實際問題的能力。所以在實際課堂教學中，老師通過創造性建構概念和模型的方法去培養學生的邏輯思考能力和發現問題，解決問題的意識和技巧是十分必要的.

二、課題研究的意義

1.理論意義—有助于構建生物高效課堂

如何進一步改善和提高我們的課堂教學質量，構建一個高效的課堂，而進行新時期的課程教學改革無疑是必然途徑。新時期課程教學改革的核心思想是"為了每一位學生的發展"，這就需要我們教師在進行課堂教學時，把焦點都放在學生身上，真正實現教學觀念的轉變，尤其是教學手段和教學方式的改變。在生物課堂教學中通過構建模型不但可以幫助學生清晰地認識并掌握各個章節的重難點，還可以有效開發學生的自主創造潛能.其中概念模型的建立，更能很好地幫助學生理清章節之間千絲萬縷的關系，讓學生逐漸形成自己的知識框架，從而提高和培養學生的興趣和學習熱情，促使他們積極主動地參與進課堂。這樣的課堂才是我們一直所向往的高效課堂。

2.實踐意義—提高學生的學習自主性，促進學生的綜合素質發展

高中新課程教育改革切實要求我們老師必須徹底改變傳統教育理念，真正做到以教師為主導，學生成長為主體。并且再次明確強調，在課堂教學中，老師要把課堂歸還給學生，要以激發和培養學生的學習興趣作為出發點。古人說"知之者不如好之者，好之者不如樂之者"，要想讓學生從"知之"逐漸地轉變成"好之""樂之"，教師在課堂上就要密切關注學生的思維和意愿，注重為學生營造一個輕松和諧，開放自由的課堂思維和學習氣氛，促使學生從被動的接受式思維逐漸地轉變成積極、自主的思維。而且更需要教師專心致力于不斷培養和提高學生的理論、實際操作能力與創新能力，促進他們綜合素養的發展。模型構建指的是在學生的大腦中經過塑造和發展形成的對生物學科相關問題的抽象映射，再通過真實的自然物象或者是圖表、概念、畫像等直觀形式向全體學生進行呈現.如果經過一段時間的科學有效的思維訓練，之后學生們應該可以靠自己的邏輯思維能力來制定生物模型，并通過模型來解決實際問題.在生物學科中，生物學概念是知識體系中最基本的內容，概念教學也一直是高中生物教學的核心之一.妥善運用概念模型，有利于幫助學生熟練掌握將生物科學概念運用到課堂教學中的方法，進而增強他們在課堂中分析問題，解決問題時認真思考的意識和能力，充分發揮學生在課堂教學中的積極主動性和主體性。綜上所述，概念模型的妥善使用可以有效地培養學生的獨立探究能力，自主參與到學習中的意識和技巧，形成科學的思維方式，從而推動學生的綜合化，全面化發展。

三、研究的方法

1.文獻研究法

課題組全體成員共同學習了與教育科學技術領域有關的知識點和教育科學技術理論，如建構主義理論、教學中的最優化理論、協同學習理論以及創新課程理念等，提高了課題小組全體成員的科學技術理論素養，使我們的科學技術研究能力建立在先進的理論基礎之上。與此同時，我們還收集和查閱了各類文獻資料，包括各種期刊、論文、專欄著作等，閱讀了許多與模型建構和概念性教學密切相關的書籍和文章，為該課題的開展提供理論上的支持。并充分結合實踐，在課堂教學中進行了多角度、不同維度的探索，借鑒已有的經驗和成果，把握研究方向。

2.行動研究法

通過計劃、實施、觀察、反思等四個步驟，制定研究實施方案，圍繞所選內容開展課堂實踐，發現問題，并反思、分析問題，探索在實際教學中如何高效進行概念模型的實踐與應用。把研究和課堂教學緊密結合起來，在實踐性課堂中進行研究，同時在研究過程中深化教學。邊行動邊探索邊研究，在此期間用心觀察每一位學生的課堂表現和學習情況，搜集每一位學生的課堂活動動態，并對之進行詳細分析，及時發現存在的問題，予以處理和解決，達到提高教學效率的目的。

3.問卷調查法

設計一份針對學生關于對概念模型建構認識的調查問卷，深入到各個班級，深入到學生個人，進行調研問卷，分析在概念模型教學建構的過程中可能存在的一些問題及概念教學實踐中存在的一些問題。根據學生的實際情況探索出相應的教學策略。找出制約教師自身成長和影響課堂效率的關鍵因素，找準課題研究的重點和突破口，明確課題研究的思路和方向，為課題研究提供第一手材料和資源，創造條件，這有利于我們了解現實問題，解決既定問題，還能發現新的問題。

4.經驗總結法

在大量科學研究的基礎上，積累豐富的第一手資料，進行歸納與綜合分析，總結得與失，并努力使之更加系統化、理論化。及時地對課題開展過程中取得的經驗和教訓做出總結，對具體的操作性措施及時進行修改、補充和創新，力求使課題的研究層次上升至一定的科學技術理論層次，形成有較高價值的研究報告。

四、”構建概念模型”在高中生物教學中的實踐研究

（一）”構建概念模型”學習策略在我國高中生物課堂教學中的調查分析研究

1.調查目的：

為了把"構建概念模型"學習策略引入到生物課堂中，首先需要了解影響"構建概念模型"學習策略的各種因素，以便在教學活動中能順利實施此學習策略。故對高中部分學生進行問卷調查，先了解清楚"構建概念模型"學習策略在高中教學中的現狀。

2.調查內容：

（1）”構建概念模型”在我國高中生物科學課堂教學中的實際運用現狀及其制約因素;

（2）學生對教學中使用”概念模型”學習策略的意愿及自身構建”概念模型”的能力

3.調查對象：本次調查的對象為汝州市及周邊高級中學的高一學生

4.調查方式：

本次調查主要采用問卷調查形式，共計對469人發放問卷，當面回收問卷，確保問卷的有效性，發放469份，回收469份，有效問卷率100%.

5.調查結果：

（1）教師由于主觀或客觀因素，目前課堂教學中使用此種教學策略的很少;

（2）學生對高中生物課存在很大的興趣;

（3）學生對”構建概念模型”知之甚少，但大部分學生很愿意在學習中采用此種模式并愿意克服困難積極配合;

（4）學生認為使用”構建概念模型”學習策略好處多多，可以發展創新思維，促進小組合作學習，讓自己的知識系統化網絡化，最終提高自己生物成績.

（二）”構建概念模型”的綜合學習發展策略在當代我國普通高中生物課堂教學過程中的有效運用及實踐案例探討研究

1.研究對象：

汝州市第一高級中學的高一（13）班和高一（14）班的學生，兩個班級的班型一致，均被命名為錢學森實驗班;學生的人數基本一致，分別是61和63名學生.我校的高一（13）班作為實驗組，進行“構建概念模型”教學，我校的高一（14）班作為對照組，按照傳統的方法教學。

2.研究目的：

（1）把”構建概念模型”作為一種新型的學習策略引入到實際課堂教學中，培養了學生的邏輯思考能力和小組合作學習及互動交流的能力;

（2）有利于幫助廣大學生掌握正確的生物學基礎知識，還能讓學生進一步理解生物學概念的內涵與外延，適應新高考的需要;

（3）培養了學生把瑣碎的知識轉換為系統化、網絡化知識的能力，讓枯燥乏味的學習活動變得輕松，從而大大提高了學生的課堂學習效率.

3.研究方法：

以人教版三本必修生物教材作為主要研究內容，以學生有無學習和使用"構建概念模型"的學習策略為自變量，以學生的小組合作學習及交流能力、解題技巧、學生在生物課堂上的行為表現、構建概念模型的能力及成績有無得到提高作為因變量，研究"構建概念模型"的學習策略在新授課，復習課及習題課教學中的實際運用情況，教師在進行實驗的過程中，對兩班學生在課堂上的關注度、教學進展、課后作業布置及檢查等無關變量上都要保持高度一致，以排除這些因素對實驗結果的干擾。

五、結論與展望

1.構建概念模型能提升學生對生物學科的學習興趣

傳統的生物課堂教學模式是教師為主體，大多采用滿堂灌的形式，在此情況下，學生只是單純的知識接受者，缺乏對知識的深入思考，久而久之難免覺得枯燥。把"構建概念模型"理論引入到了現代生物教學課堂，采用"學生為主體，教師為主導"的課堂教學模式，學生逐漸成為生物教學課堂的主要參與者和課堂主人，參加生物課堂的積極性得以增強，并從中尋找到了學習生物的快樂，自然學習的興趣也隨之增強。

2.構建概念模型可以培養和發展學生建模理念和思維，提升他們的建模能力

學生在構建概念模型的過程中，通過自主探究和小組合作，逐步理清了概念模型構建的步驟，建模能力得到有效提升。在新授課，復習課及習題的課堂中逐漸學會運用概念模型建構方法來理清所學知識之間的關聯，從而大大提高了學習效率。當學生在充分認識到這種學習的好處之后，自然慢慢形成概念模型構建意識。在此種意識的推動下，學生各項學習技能都得到了有效的提升，學科素養也進一步得到了提高。

3.構建概念模型可以促使學生改變學習方式，提高學習成績

在實際教學中利用模型建構，可以讓學生把知識變得系統化、網絡化，在此過程中學生的邏輯思維能力和歸納總結能力可以得到有效提升。在我們建構概念模型的教學過程中，無論學生自主探究還是小組的協同合作，都可以讓學生變被動的知識接受者為主動的知識探索者。通過概念模型的建立，新舊基礎知識之間的聯系可以清晰地呈現，還可以突出教材中的重難點，有效區分易混點，最終通過系統化、網絡化的知識框架，讓學生整體掌握生物科學的基礎知識;學生還可以通過構建概念模型的方法快速地進行知識點的有效遷移，高效地解決相關習題，提高自己的學習成績。

4.建構概念模型可以促使教師專業能力提升

要想在課堂中真正引入"概念模型"的學習策略，老師首先做到充分地建立起自已的概念知識結構框架體系，深刻地認識和了解每個概念的基本內涵及其外延，不僅必須把課文中所有的內容熟記于心，還要把瑣碎的概念知識全部內化成自己的內容。只有這樣，當學生在構建概念模型的過程中遇到困難時，我們才能及時地對其進行糾正、完善，并提出有效的指導意見。所以，在引導學生將"建立概念模型"這一學習戰略應用于生物課堂教學的整個過程中，教師其實本身也是在不斷地學習，不斷進行探究，這非常有利于培養教師自身的專業技術素養和學科專業技術能力。