高中生物五構概念教學法實踐研究

方涵

【摘? 要】本文將五構概念教學法應用于“生態系統的物質循環”一節課，通過“解構—初構—重構—架構—創構”概念這五個教學環節，實現在以生態系統的物質循環概念建構為教學明線的同時，與生物學學科核心素養發展的暗線相結合。以“情境—任務—活動—評價”為主線的教學過程，充分發揮學生在學習活動中的主體性和主動性，促進了課堂深度學習的發生。

【關鍵詞】“五構概念”；深度學習；概念教學

深度學習和生物學概念教學具有緊密的聯系。一方面深度學習能夠促進概念教學。深度學習是建立在理解的基礎上，擺脫了事實本位的知識觀，走向理解本位的知識觀，是通過解決真實問題所進行的可遷移學習過程。可見，深度學習過程必然是一個注重概念學習和應用的過程，這與概念教學的目標高度一致。另一方面概念教學又可以強化深度學習的發生。五構概念教學法將某一課時的次位概念“解構”為若干個一般概念體系，沿著“情境導入——活動論證——整合建模——遷移拓展”的路徑，實現對概念的初構、重構、架構和創構，幫助學生完成概念學習。本文以基于五構概念教學法的“生態系統的物質循環”一節課的課堂實施過程為載體，以學生的概念學習全過程為主線，對促進深度學習發生的概念教學過程進行闡釋。

一、“解構”次位概念，設計課時學習流程

（一）解構課時概念體系

由于課時教學在時間上的局限性，教師需要對大單元整體教學的重要概念進行解構。同樣對每一個課時教學而言，需要對次位概念進行解構，將上位的概念進行拆分形成一系列的一般概念。這有利于教師將有限的時間相對集中于引導學生對次位概念的理解上，進而為學生學習重要概念創造條件。“生態系統的物質循環”一節的上位概念為：生態系統中的物質在生物群落與無機環境之間不斷循環；舉例說明利用物質循環規律，人們能夠更加科學、有效地利用生態系統中的資源；闡明某些有害物質會通過食物鏈不斷地富集的現象。圍繞這些上位概念的學習，將其拆分為：碳在生態系統中循環反復運動、汞等某些物質沿食物鏈不斷積累和濃縮、物質循環和能量流動的關系和科學、有效地利用當地生態系統中的資源等四個概念序列。

（二）設計課時學習流程

要讓學生的學習真正發生，教師需將基本概念轉化為基于真實生物學情境的學習任務或探究的問題。即以“情境—任務—活動—評價”為主線組織教學，學生帶著任務或問題進行活動，最終實現知識的自主建構，達成學習目標。本節課的學習流程具體設計見表1。

二、實施“初構”“重構”“架構”和“創構”概念教學路徑

（一）情境導入，初構概念——深度學習的基石

認知主義的學習理論認為學習不是將新信息簡單地注入大腦的記憶系統，而是通過同化和順應的心理機制，再將新信息納入原有認知結構。在這個過程中，學生可能是對自我原有認知結構的部分調整或重組，也可能是建立新的認知結構。這就提示我們在教學中要重視對學生前概念的探查。

在課堂教學過程中，教師可以結合學習內容創設真實的生物教學情境，并提出針對性的問題，引發學生的思考與討論，暴露出學生原有的前概念。本節課教師展示筼筜湖生態系統的視頻，提出問題“我國已將‘碳達峰‘碳中和納入生態文明建設整體布局。你了解‘碳達峰和‘碳中和嗎？你覺得筼筜湖生態系統對廈門島實現‘碳達峰和‘碳中和的目標有怎樣的影響？”教師利用學生熟悉的真實情境，結合課時教學內容，凝練真實問題，引發學生聯系自己的生活經驗和原有認知提出預測、判斷和解釋。在此過程中發現對大部分學生而言，“碳循環”屬于空殼概念，即只知名稱不知內涵。

（二）活動論證，重構概念——深度學習的保障

教師要幫助學生形成正確的生物學概念，則需要為學生搭建形成科學概念的階梯。這個階梯包括給學生提供適合的生物學事實作為學習支撐，圍繞概念學習組織恰當的學習活動等。通過回顧舊知識、實驗、資料分析等活動來引導學生進行動手操作或者動腦思考，最終通過歸納或演繹來達成概念的建構。

活動1：教師出示能量流動模型框架圖，請學生小組回憶筼筜湖中的能量流動圖（圖1），同時提出問題：浮游植物體內的能量儲存在哪？白鷺是如何從植食性魚類中獲得能量的？湖中生物呼吸作用過程中能量的喪失伴隨著怎樣的物質變化？伴隨著微生物分解有機物，產生的無機鹽存在于淤泥和湖水中，能否被浮游植物吸收利用？通過問題串引導學生描述浮游植物→植食性魚→白鷺、微生物間的物質變化過程，由此初步感知“物質循環”的過程。

緊接著，教師介紹無機環境中碳元素的存在形式，請學生選擇合適的物質和相應的生理過程，構建碳循環框架圖，并描述碳循環的過程。學生在交流中完善構建的過程圖，師生共同小結得出“碳循環”的概念。引導學生將研究范圍放大，從整個城市生態系統的角度來考慮碳循環過程，學生在原有筼筜湖碳循環的基礎上進行補充（如煤、石油等物質燃燒等）。引導學生再次放大研究范圍，在生物圈中去看碳循環，從而認同物質循環具有全球性。

一輛巴士行駛在東坪山上會給環境增加多少二氧化碳？舉辦一場大型會議又會帶來多少的碳排放？市民們希望答案是“零”。對零排放目標的實現，你有哪些好建議？教師引導學生從構建的碳循環過程圖出發，說出維持大氣中二氧化碳保持相對平衡的有效措施，并和學生共同對這些措施進行歸類。教師應強調從二氧化碳的產生和吸收途徑等不同角度考慮問題，培養學生邏輯思維的嚴謹性。

設計意圖：基于真實情境的模型建構和問題探討，使學生對生態系統內物質循環過程、特點等形成深度的認知。為廈門島實現“碳達峰”和“碳中和”目標獻言獻策，激發學生保護環境的意識和熱愛家鄉的情感。

活動2：展示資料，資料1汞元素在生物體內的變化及毒性。資料2科研人員對筼筜湖水質進行檢測的部分數據。依據材料分析，汞能像碳元素一樣較快地通過食物鏈回歸非生物環境嗎？從表格中的數據可以看出，整理后筼筜湖的水質得到很大的改善，具體表現在哪些方面？請據此推測筼筜湖在管理上可能采取的措施有哪些？

設計意圖：制造認知沖突，引出生物富集的概念。了解污水處理的部分措施，分析其中的生態學原理，實現概念的遷移應用。

活動3：根據能量流動和物質循環模型，完成表格內容。（表2）

設計意圖：引導學生比較并概括能量流動和物質循環過程的區別，從中找出二者的聯系，并能說明物質循環和能量流動的關系。增強學生對這兩個次位概念間的關聯性的認知，為重要概念的達成打下基礎，同時培養學生歸納概括的科學思維。

（三）整合模型，架構概念——深度學習的結果

每位學習者都是在自己已有的經驗、認知結構和信念的基礎上建構自己的知識，因此，面對同一事物，不同人可能會建構出不同的理解。學生可依據對前面學習內容的解讀，進而在腦海中建構出新的知識體系。通過構建概念圖，可將部分的知識體系呈現出來。

活動4：將本節課生態系統的物質循環過程、特點等內容與在之前構建的生態系統的結構和生態系統的能量流動等概念框架圖進行整合。

設計意圖：將課時學習的一般概念——“點”，串連成次位概念——“線”，最終再構成單元教學中的重要概念——“面”，從縱向、橫向兩個方向領悟一般概念、次位概念、重要概念之間的關系，最終形成完整的概念體系。構建一個良好的概念結構體系，是包涵在這其中的信息得以實現儲存、加工和輸出的重要前提條件。

（四）遷移應用，創構概念——深度學習的體現

概念教學的終極評價是學生是否理解概念，并且可以在理解相關概念的基礎上去解決現實問題。

活動5：某鄉村擁有豐富的稻田、池塘等生態資源，請你運用所學知識，基于能量流動和物質循環的角度，為該村設計一份既能實現經濟效益，又體現環境保護的現代化的“生態之鄉”發展藍圖。教師組織學生展示交流設計方案和示意圖，師生共同點評，肯定學生對知識的掌握與應用以及一些有創意的想法，鼓勵學生繼續學習更多的知識，學以致用，為家鄉和祖國的建設多做貢獻。

設計意圖：以對真實情境中發生的實際問題的思考，來評價學生對所學概念的理解。引導學生達成對本課時學習概念的認識和理解，并使學生學會運用課堂所學知識去解決現實問題，愿意多做嘗試，從而提升學生的社會責任意識。

三、教學反思

本節“生態系統的物質循環”是“生態系統的結構與功能”單元整體教學的第三課時，單元整體情境的設計均圍繞廈門筼筜湖生態系統展開，這條情境主線貫穿整體單元始末，具有連續性。教師引導學生通過探究活動和解決層層遞進的問題內化相關概念，同時情境任務的設計還承載著社會責任的落實，科學思維的發展，科學探究能力的提升和科學的自然觀、世界觀的形成，從而促進學生走向深度學習。

【參考文獻】

[1]周初霞.“五構概念”教學法在生物學單元整體教學中的實踐研究[J].生物學教學，2021，46（5）：5-8.

[2]謝敏英.“生態系統的能量流動與物質循環”一節基于模型建構的教學設計[J].生物學通報，2022，57（7）：20-22.