高中生物核心概念教學方法的探究

高中生物核心概念教學的策略探究臨潼田家炳中學姜會民關(guān)鍵詞生物學核心概念教學策略摘要：學科素養(yǎng)主要是指由學科的核心概念內(nèi)化而成的“科學觀念”，將指導我們在今后的生活生產(chǎn)中做出科學決策和判斷。生物核心概念是指由基本概念和基本原理組成的。教學中如何有效引導學生構(gòu)建核心概念，有多種教學策略，需要我們不斷探究，交流借鑒，共同提高。《普通高中生物課程標準（實驗）》提出“提高每個學生的科學素養(yǎng)”是新“課標”的基本理念和要實施的核心任務?！墩n標》要求“倡導學生在解決實際問題的過程中深入理解生物學的核心概念”。生物科學素養(yǎng)的一個主要內(nèi)容是，理解、掌握、并應用生物學的核心概念。什么是“生物學核心概念”？如何界定“生物學核心概念”？怎樣引導學生高效學習核心概念？是每個生物教師必需探討、并明確的。關(guān)于核心概念有多種看法，美國著名教育學家赫得提出，組成科學課程中的基本概念和基本原理應該是學科結(jié)構(gòu)的主干部分，它們被稱為核心概念。劉恩山教授認為，核心概念是指位于學科中心的概念性知識，包括了重要概念、原理、理論等的基本理解和認識，是學科結(jié)構(gòu)的主干部分。所以核心概念既不等同于我們常說的重點概念，也不是我們認為的生物學觀念。核心概念的核心指的是核心（重點）問題，即生物的基本生命活動：概念不是只指基本概念而是指概念性知識，即與某一生命活動相關(guān)的基本概念、基本原理、基本特征、基本意義和應用等相關(guān)概念性知識點有機建構(gòu)的整體認知或概念模型。如光合作用作為代謝的核心概念，不只是簡單的名詞概念，而是光合作用的基本概念、原理特征，影響因素、意義應用等有機構(gòu)成的一個概念系統(tǒng)，外化的核心概念可以用概念圖來表示。課程學習中學生獲得的是多個核心概念，從而形成了生物學觀念。今后在長期的生活、生產(chǎn)和研究中始終指導我們的可能就是由核心概念形成的科學觀念。生物高考也主要考察學生對核心概念的掌握和應用能力。在新課程高效課堂深入推進的當下，怎樣突破核心概念教學是高效課堂的主要著力點，采用多種策略使學生更好地內(nèi)化構(gòu)建核心概念，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力，是同行都在不斷探究和實踐的課題。查閱并學習有關(guān)生物學核心概念教學的理論及資料，并在自己的課堂教學實踐中嘗試、探究?，F(xiàn)根據(jù)自己幾年來的實踐經(jīng)驗和反思，總結(jié)一下高中生物學核心概念教學的有效策略。與同行之間交流借鑒，共同提高教學核心概念的效率。一．現(xiàn)代學習理論關(guān)于概念學習的兩個主要的學習觀1．奧蘇貝爾的有意義學習理論（1）有意義學習：是指學生不僅能記住詞句和符號，而且要能理解這些符號和詞句所代表的實質(zhì)性內(nèi)容(包括事實、概念、原理或規(guī)則等)，并能靈活地應用它進行思維和判斷。在學習過程中，他強調(diào)學生已有知識經(jīng)驗的作用，強調(diào)新舊知識之間的相互轉(zhuǎn)化過程，即他稱之為“內(nèi)化”的過程，學習者在學習過程中獲得重新組織的認知結(jié)構(gòu)，才是學習變化的實質(zhì)。（2）意義學習的兩個先決條件外因：學習材料必須能夠與學生已有的知識結(jié)構(gòu)聯(lián)系起來。（即能學）內(nèi)因：學生必須具有在新學的內(nèi)容與自己已有的知識之間建立新聯(lián)系的傾向或愿望。（即愿學）2．建構(gòu)主義的學習觀（1）.學習不是由教師把知識簡單地傳遞給學生，而是由學生自己主動建構(gòu)知識的過程。學生要主動地建構(gòu)知識的意義，進行復雜的思維加工，且無法由他人來代替。教師只能提供信息，引導并幫助學生進行信息加工，而不能包辦代勞。（2）.學習不是被動地接收信息，而是主動地獲取信息并建構(gòu)意義。外部信息直接沒有思維意義，意義是學習者通過新舊知識經(jīng)驗間的反復的、雙向的相互作用過程而建構(gòu)成的。（3）.學習意義的獲得，是每個學習者以自己原有的知識經(jīng)驗為基礎，對新信息重新認識，建構(gòu)自己的理解。（4）.同化和順應，是學習者認知結(jié)構(gòu)發(fā)生變化的兩種方式。同化是認知結(jié)構(gòu)的量變，而順應則是認知結(jié)構(gòu)的質(zhì)變。同化－順應循環(huán)往復，相互交替，人的認知水平不斷提高。學習不是簡單的信息積累，更重要的是包含新舊知識經(jīng)驗的沖突，以及由此而推動的認知結(jié)構(gòu)的重組。學習不是象電腦般的信息輸入、存儲和提取，是新舊知識經(jīng)驗之間的雙向的相互作用過程，也是學習者與學習環(huán)境之間互動的過程。現(xiàn)代學習理論對核心概念教學的啟示核心概念的構(gòu)建要以事實、概念、原理、規(guī)則等為基本要件。核心概念教學不是單一的基本概念學習或名詞解釋，需要主動地、有個性地、全方位的立體建構(gòu)。3.教師對于學生學習核心概念的價值：概念的構(gòu)建是學生自主的思維過程，但必需有“情境”和“協(xié)作”等提供有效的支持。而學生學習的興趣和沖動還需教師這個外部條件的激發(fā)，引導、啟發(fā)、示范、協(xié)助、訓練等。生物核心概念教學的主要內(nèi)容：以光合作用概念為例1．提供典型的感性材料或?qū)嵗牒诵母拍?，沒有事實做支撐的概念是空洞乏味的?？茖W概念的獲得和掌握是學生對客觀事物的感性認識上升為理性認識的過程，而感性認識是前提。因此，教師應多為學生提供一些觀察具體事物的機會，或啟發(fā)學生動用已有的感性經(jīng)驗，以此增強概念教學的直觀性。如到樹林中鍛煉一大早去好嗎？人吃飯能為人體提供能量，該能量是由什么能通過什么生理活動轉(zhuǎn)換來的？引入光合作用的概念。2．明確核心概念適用的范圍，成立的條件。生命活動都有其進行的范圍和特例，都有其產(chǎn)生的外界條件，缺乏必要的條件就不能進行。只有綠色植物能光合嗎？能光合的生物都有葉綠體嗎？藍藻和某些細菌也能光合但無葉綠體。有些寄生植物可能失去光合能力，成為異養(yǎng)生物。植物白天能光合，晚上也能光合嗎？缺乏什么條件？光合作用需要外界的光能、原料（二氧化碳和水），需細胞內(nèi)部的結(jié)構(gòu)葉綠體（有光合色素和光合酶等）3．理解核心概念的本質(zhì)變化即生理原理，是內(nèi)化構(gòu)建核心概念的關(guān)鍵。光合作用的能量和物質(zhì)變化是其本質(zhì)，如何把光能轉(zhuǎn)換成化學能，把無機物合成有機物并儲存化學能，原理過程是怎樣？。其原理過程有光反應和暗反應兩個相互聯(lián)系的階段，只有理解這兩個階段的變化才能進一步理解光合作用的本質(zhì)。核心概念應是由多個基本概念和生理聯(lián)系構(gòu)成的，光合作用的本質(zhì)變化包括光反應階段水的光解、ATP的合成，暗反應階段二氧化碳的固定、三碳化合物還原、五碳化合物的再生等基本概念和生理過程構(gòu)成的。同時也說明學習了高中生物的對光合的概念比初中了更深入的理解和認識。4．探究分析影響生理活動的因素，并分析問題解決問題。影響光合的外界因素有光照強度、溫度高低、水分多少、二氧化碳濃度、礦質(zhì)營養(yǎng)等。5.找出和其他核心概念的區(qū)別和聯(lián)系，形成更大的知識網(wǎng)。光合作用和化能合成作用，呼吸作用，酶，ATP等的區(qū)別和聯(lián)系。6.掌握核心概念的生物學意義，形成科學觀念，指導人們在生活生產(chǎn)中做出正確的決策和判斷。光合作用能吸收二氧化碳釋放氧氣，維持大氣成分相對穩(wěn)定，為人類和自然界提供氧氣，有機物和化學能。只有建立了光合作用的核心概念，才能在行動中自覺保護植被和森林。四．核心概念教學的實施策略1．必須首先重視基本概念和基本原理的教學，為核心概念的構(gòu)建打下堅實的基礎。采用問題探究，提供典型的、具體的、生動的感性材料，創(chuàng)境激趣，合作探究，將有助于學生發(fā)現(xiàn)事物的本質(zhì)特點，引導基本概念的自然意義生成，而不是直接抽象的敘述。2.關(guān)注學生已有的概念和經(jīng)驗，促進學生由前概念向科學概念的轉(zhuǎn)變過程，構(gòu)建新的認知結(jié)構(gòu)。3.采取對核心概念的各要點各個擊破，再構(gòu)建成整體的策略。即將核心概念的各要點條理化，逐個理解，找出其內(nèi)在聯(lián)系裝配成整體。4.將相關(guān)的基本概念比較分析求同求異求聯(lián)系，才能清晰的構(gòu)建成核心概念。學生往往是學的概念越多時，不能及時區(qū)分，易相互干擾而混淆。有些學生是沒有搞清概念之間的內(nèi)在聯(lián)系，雜亂無章，不能將其形成網(wǎng)絡。必然影響學生學習的積極性，逐漸喪失學習興趣而成為差生。所以教師一定要幫組學生區(qū)分相關(guān)概念，減少概念的相互干擾，同時引導找出概念間的聯(lián)系，構(gòu)建清晰明了的核心概念.5.運用畫概念圖的外顯構(gòu)建核心概念教學策略，驅(qū)動學生自主構(gòu)建核心概念，形成核心概念的概念模型。教師提出要求和框架，學生構(gòu)建完善，可以參照，但不能照搬。6.核心概念教學應以課程的每一節(jié)或每一章為一個單元，即以每一生理活動為單位將相關(guān)概念知識按聯(lián)系組裝成整體。7.精選變式練習，強化核心概念的全面、準確構(gòu)建和認知，并及時反饋，糾偏矯正。五．必修Ⅰ中核心概念教學策略的實例1．除利用課本問題探討外，選擇更多典型的有利學生探究的問題，創(chuàng)設情景，激發(fā)興趣，滲透概念的本質(zhì)和意義。如ATP的概念引入和生成，利用螢火蟲發(fā)光的事實和實驗，提出葡萄糖能為熒光素發(fā)光直接提供能量嗎?誰來直接提供呢？如何提供？引出ATP的結(jié)構(gòu)簡式，ATP和ADP的相互快速轉(zhuǎn)化，動態(tài)平衡及傳遞能量的方式，理解ATP是直接供能物質(zhì)。2.利用概念轉(zhuǎn)變原理進行核心概念教學概念轉(zhuǎn)變指學生原有概念改變、發(fā)展和重建的過程，即學習者由前概念向科學概念的轉(zhuǎn)變過程.。學生在學習生物學新課程之前，通過日常生活和以前的學習，對生物學知識已經(jīng)形成了自己的感性認識和初步看法，教學中教師必須充分了解學生原有的知識、經(jīng)驗，了解學生有哪些前概念，特別是創(chuàng)設教學中的認知沖突（情境），在學生的前概念與科學概念的激烈碰撞中，引導學生調(diào)整和改變原有認知結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)由前概念向科學概念的轉(zhuǎn)變。如“呼吸作用”這一概念涉及的前概念有，呼吸系統(tǒng)、呼吸、吸氧呼二氧化碳、糖類能源物質(zhì)供能，酶、ATP、線粒體等等。及一些表面的感性認識，如呼吸都需氧并釋放二氧化碳，那么厭氧微生物如乳酸菌呼吸嗎？利用氧釋放二氧化碳嗎，通過認知沖突引導學生學習理解呼吸作用的實質(zhì)。采取將核心概念各要件各個擊破，讓學生全面掌握概念的內(nèi)涵和外延，最后再構(gòu)建成整體的策略。即構(gòu)建模式是，即先制造零件，搞清各個零件的關(guān)系再組裝成整體，由零散到整體，這是核心概念教學的最常用模式。如學習“呼吸作用”的核心概念（1）進行呼吸的生物：大部分生物有，且時刻進行，病毒沒有。（2）外界條件：有氧或無氧（3）場所：細胞內(nèi)的細胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體（4）原料和產(chǎn)物：將糖類等有機物氧化分解成二氧化碳和水（5）氧化分解的特點和程度（本質(zhì)）：通過呼吸作用的原理過程來說明，將糖類等有機物逐步氧化分解，加水脫氫，氫再和氧結(jié)合，并徹底氧化分解成二氧化碳和水等。（6）釋放能量的特點和多少（本質(zhì)）：能量逐漸釋放，釋放大量能量，只有部分用于合成ATP。（7）意義：細胞的生命活動提供能量（8）影響因素和應用:氧濃度，溫度，水分等。疏松土壤，增加植物根部的透氣性，促進根細胞有氧呼吸。降低溫度，減慢植物晚上的有氧呼吸，減少有機物的消耗。4．精選變式訓練題，強化概念的本質(zhì)，反饋矯正變式是在保持一事物本質(zhì)屬性不變的前提下，通過變換它的非本質(zhì)屬性來突出它的本質(zhì)屬性的一種方法。從而獲得全面、準確的認識。5、比較分析相關(guān)概念間內(nèi)在聯(lián)系反映事物本質(zhì)屬性的相關(guān)概念之間存在著這種或那種聯(lián)系。在教學中，教師要及時指導學生對一些相關(guān)概念進行對比、歸類，揭示概念之間的內(nèi)在聯(lián)系，找出本質(zhì)區(qū)別，使概念清晰化和系統(tǒng)化。比較的方法多種，根據(jù)教學內(nèi)容的不同可以靈活選用。日常教學中多用的是表格和圖解比較法。比較DNA和RNA的異同和聯(lián)系，構(gòu)建核酸結(jié)構(gòu)和功能的核心概念DNA（脫氧核糖核酸）RNA（核糖核酸）元素C、H、O、N（含氮堿基）、P（磷酸基團）基本單位核苷酸核苷酸五碳糖不同脫氧核糖C5H10O4核糖C5H10O5含氮堿基共有：A（腺嘌呤）、G（鳥嘌呤）、C（胞嘧啶）特有：T（胸腺嘧啶）U（尿嘧啶）細胞中分布主要在核內(nèi)染色體上少量在線粒體、葉綠體中主要在細胞質(zhì)中，有三種mRNA、tRNA、rRNA合成DNA自我復制或由RNA病毒的逆轉(zhuǎn)錄在核內(nèi)由DNA轉(zhuǎn)錄，后由核孔進入細胞質(zhì)，協(xié)助蛋白質(zhì)合成結(jié)構(gòu)兩條脫氧核苷酸長鏈成螺旋形（雙螺旋）一條核糖核苷酸長鏈（單鏈）tRNA自身彎曲，相當雙鏈功能絕大部分生物的遺傳物質(zhì)。通過復制傳遞遺傳信息，通過轉(zhuǎn)錄和翻譯控制蛋白質(zhì)的合成表達遺傳信息。在細胞內(nèi)協(xié)助DNA控制蛋白質(zhì)的合成有些RNA有催化作用RNA病毒的遺傳物質(zhì)是RNA關(guān)系都是重要的生物大分子DNA轉(zhuǎn)錄RNA翻譯蛋白質(zhì)6．引導學生畫概念圖是一種直觀而有效的構(gòu)建核心概念的方法。概念圖是一種將相關(guān)基本概念的本質(zhì)屬性按照它們之間的內(nèi)在聯(lián)系組織在一起形成的圖示，也可以是將一個概念和與其相互關(guān)聯(lián)的其它概念按照概念之間的邏輯關(guān)系組織在一起形成概念網(wǎng)絡。搞清相關(guān)概念的區(qū)別與聯(lián)系，構(gòu)建成立體網(wǎng)絡化的概念體系，建立生理活動的概念模型。在“細胞內(nèi)的分工合作”一節(jié)中，筆者組織學生利用所學知識，嘗試完成概念流程圖，建立生理活動的概念模型。學生在描繪一幅概念圖時，好比經(jīng)歷一次用概念組裝知識大廈的活動，將學生整合概念的過程清楚外現(xiàn)。這樣既能幫助學生鞏固新概念，理清概念之間內(nèi)在的邏輯關(guān)系，還可以提高學生自學、思維和反思能力。細胞內(nèi)的分工合作：以細胞分泌蛋白的合成、加工、運輸及分泌為例核基因轉(zhuǎn)錄mRNA結(jié)合線粒體供能核糖體（含rRNA）合成形成運輸包裝運輸氨基酸肽鏈內(nèi)質(zhì)網(wǎng)小泡高爾基體小泡細胞膜（tRNA轉(zhuǎn)運）初加工再加工分泌到較成熟蛋白形成成熟蛋白細胞外分泌后進入作用于調(diào)節(jié)激素體液運輸靶細胞靶細胞的功能和其表面受體結(jié)合（代謝等）信息傳遞給靶細胞概念圖可以提高教學效率，可以改變學習者的認知方式，有利于培養(yǎng)學生創(chuàng)造性思維。為了提高概念圖效果和學生的自學能力，概念圖的繪制最好讓學生自己動手，教師只進行必要的指導和點