指向思維能力提升的生物學概念教學實踐

摘要：在生物學的概念教學中，不僅要確保學生能夠通過實踐和體驗來深入理解概念的形成過程，更要將學生思維能力的培養置于核心地位，貫穿于概念學習的始終。本文通過合理安排教學流程，精心設計教學內容，在概念學習的各階段，引導學生啟動、激活、突破、深化并拓展思維。這樣的教學方式不僅能提升教學效果，還能有效培養學生的科學思維能力，使其更好地理解和掌握生物學知識。

關鍵詞：概念教學；思維能力；內環境穩態

文章編號：1003-7586（2024）05-0003-03 中圖分類號：G633.91 文獻標識碼：B

概念學習是學生對知識從直觀感知到抽象概括，再到內化與遷移的遞進過程，也是學生思維由感性向理性轉變的重要階段。在《普通高中生物學課程標準（2017版2020年修訂）》（以下簡稱《課程標準》）指導下，生物學教學注重概念教學，旨在促進學生的形象思維和抽象思維均衡發展。本文以人教版普通高中教科書《生物學·選擇性必修1·穩態與調節>（以下簡稱“教材”）第1章第2節“內環境的穩態”為例，探索如何落實概念教學，通過實踐活動來促進學生思維的深入發展。

1創設情境，引入概念——啟動思維

概念引入是概念教學的關鍵環節，而情境創設是概念引入的有效手段。在教學過程中，教師應精心創設情境，提出問題，引導學生主動思考、展開討論，激發學生的學習興趣，使其能夠運用已有知識去探尋解決問題的方法，從而初步感知新的概念。

教師呈現網上的“酸堿體質”理論：人的體質有酸性和堿性之分，酸性體質是“萬病之源”，應該通過攝人堿性食物來調整身體。這個理論能夠迅速吸引學生的注意力，并引發他們思考。

在本章的第1節，學生已經了解正常人血漿pH值為近中性的7.35-7.45，這和“酸堿體質”理論形成了鮮明對比。但是，人和動物攝入的食物經過消化代謝產生的酸性或堿性物質進入內環境后，是否會導致pH值發生顯著變化，使體質變為酸性或堿性？

設置這樣的情境為學生創造了認知沖突，使他們的原有知識與新問題之間產生矛盾，促使他們更加積極地思考和探索，有助于培養學生的批判性思維和正確的生命觀念。因此，教師在概念教學中應重視真實情境的創設和問題引導的作用，這就需要教師深入理解學生的思想、理解學生的學習過程和學科知識。

2強化實踐，揭示概念——激活思維

生物學作為一門實驗性科學，其中蘊含的豐富生物學事實和現象為學生構建生物學概念提供了堅實的基礎。因此，教學中教師應該有目的地引導學生設計實驗、動手操作、實踐調查、觀察比較、分析思考，透過生物學現象或事實發現概念的本質屬性，親歷核心概念生成過程，激活學生的科學思維。

“內環境的穩態”這個概念的本質屬性是內環境中的各種化學成分和理化性質不會被動地隨環境的變化而同樣程度地改變，而是保持相對穩定的狀態，這是機體進行正常生命活動的必要條件。為了幫助學生深入理解這一概念的本質屬性，教學中設計了三個任務。

2.1任務一：感知內環境穩態的實質

通過四個活動讓學生感知內環境中三個重要的理化性質都是不斷變化的，且每一種化學成分都處于一定的范圍內。

2.1.1活動一：探究模擬生物體維持pH值的穩定

本節創設的情境是“酸堿體質”理論，教師引導學生思考，是否真的可以通過多攝人堿性食物來調整身體的pH值？當機體代謝產生的酸性或堿性物質進入內環境時，內環境的pH值是否會發生顯著變化？教師鼓勵學生小組合作設計實驗，模擬探究自來水、緩沖液、肝勻漿在加入酸性或堿性物質后pH值的變化。通過記錄、分析、比較數據，學生將意識到生物體有一個緩沖系統，通過這一系統，機體能夠維持自身內環境pH值的相對穩定。

2.1.2活動二：調查一天內一家人體溫及當天氣溫變化情況

學生利用周末時間，測量并記錄家庭不同成員一天內體溫的變化及當天氣溫的變化，在課堂展示各自的測量結果。教師引導學生思考，一個人在一天內的體溫有沒有變化，變化幅度如何？一個家庭中年齡不同、性別不同的人，其體溫變化有何異同？人在一天內的體溫變化與當地氣溫的變化有何差異？學生經分析、比較數據，最后歸納總結得出結論：①正常情況下，一個人的體溫在一天內有變化，但變化的幅度一般不超過1℃；②不同人的體溫會因為年齡、性別等的不同而存在微小差異；③健康人的體溫始終接近37℃，不會因外界的氣溫變化有較大波動。

2.1.3活動三：觀察哺乳動物紅細胞在不同濃度氯化鈉溶液中的變化

這一活動基于“細胞的物質輸入和輸出”第1節的內容，當時教學側重于水進出紅細胞的原理。本節課，教師將引導學生重新觀察并思考這一現象，特別是人體內環境的滲透壓對紅細胞形態、結構和功能的影響。通過這一活動，學生將認識到人體內環境的滲透壓也維持在一個相對穩定的狀態。

2.1.4活動四：分析血液生化檢查化驗單

血液生化檢查能夠檢測血液中各種化學成分的含量，這是學生比較熟悉的常規體檢項目。教師要求學生觀察對比化驗單上每種檢測項目的參考值（即正常值），并思考這些參考值的共同特征。學生會很快發現參考值是一個數值范圍，而不是一個具體的數值。通過這一發現，學生將理解到人體內環境中每一種成分的含量是在一定的范圍內波動。

2.2任務二：體驗、感悟穩態實現的結構基礎

教師讓學生快速深蹲30次，并引導他們注意運動前后，心跳速率、呼吸頻率、大腿肌肉的酸痛感以及體溫等方面的變化。學生親身體驗活動，可以直觀感受到機體在應對外部刺激時，內部各系統是如何協調運作，共同維持機體穩態的。

通過任務一和任務二，學生對穩態概念的本質屬性有了深刻的理解。然而，要全面理解穩態的內涵，學生還需要了解機體是如何通過調節機制來維持穩態的。于是教師進一步設置了任務三。

2.3任務三：閱讀穩態概念的發展史，理解穩態的調節機制

學生閱讀教材中有關人類對穩態概念提出和發展的科學史內容，認識到神經系統、內分泌系統和免疫系統等互相聯系，形成完整的調節網絡，共同維持機體內環境的穩態。關于三大調節是如何發揮作用的，后面會逐一深入學習，教師此處不宜過多拓展和延伸。

3歸納概括，形成概念——突破思維

經過前面的實踐體驗及深度的思維活動后，教師要引導學生歸納、概括概念的本質屬性并用自己的語言來表達出來，形成概念。首先，讓學生歸納任務一的四個活動，活動一、二、三說明細胞外液的pH值、溫度和滲透壓都維持在一定范圍內，活動四說明人體血液中部分化學成分的濃度也都有一個范圍。教師進一步引導學生歸納內環境穩態的要點。再結合任務二和任務三，引導學生完善內環境穩態概念的表達，形成概念，并嘗試用概念圖表達出來，如圖1所示。

學生在實踐、探究、體驗的基礎上，嘗試歸納、概括、表達、完善而形成概念，這個過程是學生突破原有思維框架，實現思維質變的過程。

4實際應用，遷移概念——深化思維

實踐證明，學生形成了概念，并不意味著已切實理解和掌握了概念，還需有一個反復的遷移運用、鞏固內化的過程。教學中可以讓學生應用概念解決問題，進一步深化思維。

通過前面的三個任務，學生形成了穩態的概念，但是內環境需要維持穩態的原因，及是穩態是否會失調還不得而知。為了讓學生知其所以然，解決“為什么”的問題，此教學中設計了任務四讓學生結合實例分析、領悟穩態的意義。

4.1任務四：結合實例分析、領悟穩態的意義

教師利用學生熟悉的生活實例，例如，“酸堿體質”理論提出的通過攝入堿性食物調整身體pH值的觀點；發燒時老人建議的捂汗退燒；為節省去廁所時間減少飲水以及運動后大量飲用純凈水的做法，引導學生思考這些生活實例的科學性。這些現象都揭示了外界環境與機體內環境穩態之間的關系。通過展示生活實例，教師引導學生挖掘其背后的科學知識，激發他們的好奇心，促使他們深入思考并尋求答案，從而培養學生的批判性思維和科學探究能力。

結合穩態的概念，教師引導學生對任務四中的實例進行分析、評判、討論，總結出人體維持穩態的調節能力是有一定限度的，當外界環境的變化過于劇烈，或者人體自身的調節能力出現障礙時，內環境的穩態就會遭到破壞，危及機體健康。教師進一步引導學生歸納內環境穩態是機體進行正常生命活動的必要條件，并完善穩態的核心概念圖，如圖2所示。

5拓廣屬性，延伸概念——拓展思維

隨著科學的發展，概念的內涵和外延是不斷發展和變化的。因此，概念不能機械地、絕對化地教授給學生，否則會導致學生對事物的認識存在片面性，這對培養學生思維的靈活性、批判性、辯證性和求異性等都是不利的。

同樣，“穩態”絕不僅僅是內環境的穩態，因為不同層次的生命系統都存在穩態的特性。例如，正常人體內的胰高血糖素和胰島素等激素調節機體血糖的穩態，這是分子水平上的；個體在生長、發育過程中，存在細胞的分裂和分化的穩態，這是細胞水平上的；心臟的活動存在穩態現象，這是器官水平上的；種群數量的變化存在穩態，生態系統的結構和功能存在穩態，這是群體水平上的等等，可以說生命系統本身就是穩態和平衡系統。

教學中，教師需要讓學生閱讀教材正文后面呈現的穩態概念的發展內容，結合所學知識，認識從分子、細胞、器官、個體、種群、群落到生態系統不同結構層次的穩態，構建穩態這一大概念，進一步抽象和概括，從而形成穩態與平衡觀，將其內化成為看待問題、解決問題的思想、意識和方法。例如，學生認識到人體的穩態“讓所有細胞共享，靠所有細胞共建”，就會認同共建共享的理念，甚至可以將其遷移至人類社會的發展，認同和諧穩定的重要意義，認同人類命運共同體的理念。又如，學生認識到生命系統的自我調節能力是有限的，就會轉化為做相關決策時要把握分寸、量力而行、尊重客觀規律的意識。

總之，生物學的概念教學，不僅要讓學生實踐、體驗概念形成過程，更重要的是在概念學習的不同階段，自始至終要將思維能力的培養放在首位。教師需要合理安排教學流程，精心設計教學內容，在概念的引入、揭示、形成、遷移和延伸等教學環節，幫助學生啟動、激活、突破、深化和拓展思維，提高概念教學的效率，發展學生生命觀念，提升學生的科學素養。