基于圖式建構的高三生物二輪復習教學

摘要：針對高考生物二輪復習教學的困境，筆者嘗試運用圖式思維優化課堂教學：變構概念圖式，表征知識體系；具化概念圖式，解析難點知識；創建思維圖式，顯化隱性知識。

關鍵詞：二輪復習；圖式建構；概念圖式；思維圖式

文章編號：1003-7586（2024）03-0095-03 中圖分類號：G633.91 文獻標識碼：B

高考生物二輪復習是在一輪復習基礎知識“全面掃描”的基礎下，進行知識的“整合優化”，側重知識的有效保持、提取、內化和應用，提高學生綜合運用知識分析與解決問題的能力。

1 提出問題：二輪復習教學的現實困境

臨近高考時，復習時間的有限與教學內容的繁雜之間的矛盾，以及學生對成績提升的心理需求和學習思維暫時停滯之間的矛盾，給二輪復習帶來諸多困境。在教學設計方面，如何選擇復習專題、如何對知識進行優化整合，是困擾一線教師的常見問題，很多教師將二輪復習“一輪化”，依然脫離不了“面面俱到，知識羅列”的藩籬，課堂教學無法滿足學生此階段的需求和期望。在學生的學習方面，學生害怕知識的遺忘，不斷機械重復一堆支離破碎的細節知識，學科知識看似掌握扎實，但在主觀題解答過程中常會出現“想不起、不會用、答不全”的現象。其原因就是一味地機械記憶一些零散性知識，而缺乏對生物學知識、思想方法、科學思維路徑的整合，從而造成對知識的遷移應用不足，當面對新的真實情境問題時，就會顯得裹足不前。

2 圖式建構：突破困境的有效方式

圖式是一種表征知識的認知模式，既是結果，也是過程。埃倫·加涅曾概括出圖式的三個特征：圖式含有變異性；圖式可按照層級組織起來，也可嵌入到另一圖式中；圖式促進推論。作為結果的圖式是圍繞某一主題組織起來的知識表征和儲存方式，表現為一些觀念和關系的集合，形成一種有組織的知識結構，它影響著人類對客觀事物或各種刺激情境的理解和反應。例如，在學習“基因與性狀關系”時，教師可以在初步圖式（中心法則）的基礎上，圍繞“環境如何影響表型”這一問題，將基因突變、基因調控、表觀遺傳、表型模擬等各層級知識納入圖式。學生在圖式學習過程中理解基因、基因產物及環境之間的相互作用，通過這種相互作用形成一個錯綜復雜的網絡，精細調控生物體的性狀，同時，對生物變異的類型能準確區別和深刻理解。圖式既是學生的認知結果，也是學生可視化的學習路徑。例如：研究能量流動時，教師在系統能量輸入和輸出的模式圖基礎上，從個體到種群，再到營養結構，從小到大變換生命系統類型，引導學生以營養結構為單位進行能量流動的研究，并逐步歸納完善生態系統能量流動的過程圖式，在生成概念的同時，又呈現分析能量流動的基本思路，體現系統分析的思維方法。圖式建構使過程可見，使思維外顯并結構化，學習力得到提升，問題解決能力得到提高。3課例實踐：“人和動物生命活動的調節”的復習教學

在《普通高中生物學課程標準（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱《課程標準》）中有這樣一個核心概念：“所有的生命系統都存在于一定的環境之中，在不斷變化的環境條件下，依靠自我調節機制維持其穩態。”本專題是在個體水平上揭示生命系統的穩態，“穩態”和“調節”依然是貫穿本專題的兩個關鍵詞。圖式體現認知邏輯，圖式教學有利于引導學生圍繞“穩態”和“調節”兩個關鍵詞整合知識，建立起各層級知識間的邏輯聯系，發展學生的思維，提高學生的問題解決能力。基于此，本節課嘗試運用圖式教學，通過三個環環相扣的活動，引導學生對核心概念進行具體的分析闡釋，建立結構化的學科知識和思維體系，提升運用學科知識解決實際問題的能力。

3.1 課堂導入：變構概念圖式，表征知識體系

“人和動物生命活動的調節”比較抽象，教材通過創設多元情境，從宏觀方面引入，從外在現象人手，通過歸納概括，由具體到抽象建構核心概念。二輪復習教學側重知識的內化和應用，教學邏輯發生改變：從“特殊到一般的概括”轉變為“一般到特殊的演繹”，強化概念的深化理解和應用。因此，本節課直接將《課程標準》中的核心概念拋給學生作為課堂引入，并通過變構概念圖式，對概念進行重新表征，并深化理解。概念圖式是用來組織和表征知識的工具，將本專題中的核心概念按照《課程標準》中的概念層級來表征，其基本模型如圖1所示。該概念圖式實質是知識拼盤，只便于學生對零碎知識的記憶，而不利于對“穩態與調節”核心概念的理解。該核心概念至少應該包括四個要義：穩態的定義、意義、實現機制和動態特征。為了讓學生深入理解概念的實質，教師在白板上展示調節流程圖框架，引導學生圍繞“‘誰’調節？調節‘誰’？怎么調節？為什么要調節？”進行討論，并完善概念圖，如圖2所示。該圖式更為動態，縱橫銜接，清晰體現各層級概念間的聯系和邏輯關系，更便于學生對知識體系的整體認識，也為后續具體的生命調節過程提供一個合適的概念框架。

3.2 課堂舉例：具化概念圖式，解析難點知識

圖式具有變異性，將具體的信息與圖式中相應的變量對應起來，融入圖式的框架中，使其具化，不僅能加深對本專題核心概念的理解，同時也促進概念的遷移和運用。內環境存在各種因素和過程的平衡，這種平衡是動態的，如血糖平衡、水鹽平衡和體溫平衡等。讓學生從細胞、分子等微觀水平去理解內環境穩態調節機制的實質，是本節課的重難點。教師選取室外體育課學生的生理狀態變化為實例，創設問題情境，通過學生的親身感受理解穩態和調節這一重要的生命活動。教師提問學生：跑步過程中，我們身體會產生哪些生理活動變化？學生討論回答：身體發熱、出汗、心跳加快、氣喘吁吁……根據學生回答，教師進一步追問：為什么會出現這些生理變化？引導學生從體溫平衡、水鹽平衡、血糖平衡等角度去思考問題，通過完成學案上相關調節過程的概念圖（圖略），學生基本可以運用核心概念解釋相關的生理現象，并完成對概念進一步的具化理解。

3.3 例題解析：創建思維圖式，顯化隱性知識

創建思維圖式，實質上就是結合知識體系，將內部思維過程言語化，構建解決問題的框架，使學生思維路徑清晰化，方便組織答題語言，推理并整合解決問題的路徑。

例題1

如圖表示機體由Ti環境進入T2環境的過程中產熱量和散熱量的變化。下列敘述不正確的是（ ）。

A．根據圖示信息可知Tigt; T2

B．曲線甲表示產熱量，曲線乙表示散熱量

C．a～b是因為進入T2環境中產熱量增加

D．T2環境中機體產熱量和散熱量均高于Ti環境

關于體溫調節的試題，學生的易錯點在于不能從體溫調節最底層的邏輯（熱量產生和散失的方式）開始分析，而停留在死記硬背上。解這道題，教師可以引導學生建立解題思維圖式，如圖4所示。根據圖式分析，學生很快做出正確判斷：低溫環境下散熱量增加，a～b是因為進入T2環境中散熱量增加，產熱量是隨散熱量增加而增加，由a--c表示。故該題選C選項。

例題2 葡萄糖轉運蛋白（GLUT4）是位于細胞膜上的葡萄糖載體，下圖為胰島素作用機理示意圖。請據圖分析并回答下列問題：

（1）胰島素和受體結合后，一方面通過____促進了細胞對葡萄糖的攝取。另一方面，同時通過____，促進葡萄糖的利用。

（2）醫生給某糖尿病患者注射適量的胰島素后，但其癥狀并未緩解，假如其體內的胰島素活力正常，請推測直接原因可能是____。

（3）從細胞間信號傳遞角度分析，哪些原因會引發糖尿病？

本例題可以依據題目信息和所學知識，采用逆向思維，構建解題思維圖式（見圖5），以推理糖尿病的幾種不同的致病原因。

4 教學反思

變構概念圖式，使知識體系的構建更具邏輯性，提高學生的記憶效率，有效解決學生“想不起”的問題。利用圖式的變異性特征，具化圖式，使學生在深化概念理解的同時，促進了圖式的內化及知識的遷移和應用，培養了學生推導演繹的能力，解決學生對知識“不會用”的困惑。例題講解過程，教師要注重學生思維訓練，建構思維圖式，使隱性知識顯性化，提高學生解決問題的能力，幫助學生脫離“答不全”的尷尬境地。總之，運用圖式思維優化生物二輪復習，有利于提高課堂教學效率，在有限的時間內盡可能提高學生解決問題的能力。

基金項目：珠海市教育科研“十四五”規劃2022年度課題“應用概念模型培養學生生物學科學思維的實踐研究——以‘2019年人教版高中新教材選擇性必修1’為例”（No．2022ZHGHKTG006）。