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2022年第36期·基于核心素养高中生物概念复习教学策略探索

来源:教育教学论坛 2023/5/26 13:24:00

[出处] 教育教学论坛_2022年第36期

高 燕,尹兴晓

(1.云南师范大学附属中学,云南 昆明 650106;2.中国医学科学院 医学生物学研究所,云南 昆明 650031)

生物科学中有大量概念,生物学概念是人脑对生物现象的共同特征及其本质属性的概括和抽象的客观反映,是构成生物知识的要素。据此,可以认为概念是人类思维的一种表现形式,是对事物本质特征的推理与分析判断。所以,高三概念复习的目标并非简单掌握概念的关键词或重点词,而应围绕高中生物核心素养的要求展开,实现核心素养的培养,从而让学生能适应和达到高考的要求。具体地说,概念的掌握是引导学生生命观念形成的重要基础和支撑;概念的构建需要学生运用归纳与概括等科学方法;概念的形成过程能够提高学生的科学探究能力,培养学生的社会责任感。

一、学情分析

高三学生对于概念复习有很多误区,认为概念复习就是死记硬背;概念与概念之间是相互独立的关系;遇到概念运用型题目时,无法实现相关概念提取和知识迁移;无法应对与概念相关的实验探究性题目;无法运用概念思维解决新背景信息下的新概念归纳。针对这些问题,教师需首先提高学生的学习兴趣,促进学生思维的发展;其次,引导学生理解和掌握概念的本质;再次,构建清晰的概念图,辨析清楚概念间的联系和差异,明晰概念使用的条件和情境;最后,创设机会,运用概念解决问题,进行理性思维和科学性探究。最终达到构建概念式思维,运用该思维模式探索、解决问题,达到高考要求。

二、概念复习策略

在高三生物概念复习中总结出两种比较有效的学习策略,分别是单元大概念复习策略和情境创设复习策略。

(一)单元大概念复习策略

“单元大概念”是对单元主题进行概括而生成的。概念之“大”是相对于种种零碎的“小”的基础性概念或孤立性知识而言的,它是建立在某一领域众多信息及片段技能之上的总结性认识和根本见解。单元大概念复习的目的就是以知识单元为单位将学生脑中众多、零碎的知识通过抽象概括活动,实现对知识的深刻理解和知识的关系化、网格化,并使处于网格中的知识条件化、情景化。所以单元大概念复习不仅可实现学生对知识的深刻理解,也有利于学生提升知识迁移能力,即学习者面对新的困境能够机智高效、独立地从知识库中提出需要的经验并加以应用,大概念构建的有序、情景化的知识库,非常有利于学生在新的、复杂情境中快速识别、整合有关知识。

(二)情境创设复习策略

萨奇曼探究教学理论认为教师应给学生创造一个探究的情境,引发学生好奇或怀疑,让学生非常主动积极地思考、学习知识。情境主要是解决具体与抽象和学生认知过程中遇到的新旧知识之间的矛盾。张华认为,素养的形成与发展和情境密切相关,素养一旦形成,可以远远超越具体情境的限定,广泛地应用到不同的情境之中,且能够适应不同情境的变化。因此,教师应在概念复习过程中创造不同的情境深化概念,以提高概念复习的有效性。

三、教学案例

(一)单元大概念复习策略

以人教版高中生物教材《生物与环境》中第1章《种群及其动态》、第2章《群落及其演替》和第3章《生态系统及其稳定性》这三章构成“生态环境”这个大单元为例进行“单元大概念”复习策略研究。通过以一个单元为单位构建概念图方式实现。概念图由概念节点、节点间的连线和连线上的关键词组成。概念节点代表某个知识领域的各个概念,而连接线和关键词则代表这些概念之间的逻辑关系。概念图可以清晰地呈现概念之间的层级关系,能够将零散的生物学知识建构成知识体系框架。

1.教材分析。高中生物教材《生物与环境》前三章按由小到大结构组成“种群、群落、生态系统”来介绍生态系统的结构,知识结构紧密,且此部分的教学重点和难点在于理解众多概念的实质和关系,需构建清晰、明确的知识网络,这部分非常适合单元大概念复习策略。

2.教学过程。

首先,引导学生阅读教材目录,确定核心概念。先让学生认识什么概念能称为核心概念。核心概念是概念理论体系的核心,位于最高层次,是生物学科知识的骨干。再引导学生阅读教材目录,每本教材的目录都是构建单元概念图的最好材料,编者通过目录给出每个单元的知识结构主干。接着让学生根据分析提出自己认为的核心概念,对于不同的意见,教师引导学生讨论、辨别,最后确定核心概念为:种群、群落、生态系统。

其次,引导学生构建核心概念关系图。引导学生回到教材复习核心概念,比较分析这3个核心概念内容,运用连接线和确切的连接词建立概念之间的联系,然后进行展示,并向其他同学说明构建理由,同学之间互相评价,教师适时评价。

将班级分为3支队伍,分别寻找3个核心概念下的主要概念和一般概念。主要概念是支持核心概念的重要知识,一般概念是主要概念的基石,是根据生物学事实提炼出的最基本的概念。这就存在一个概念分层的问题,需向学生明确操作步骤:阅读教材,找出每个核心概念下的全部概念;梳理概念之间的层级关系,即整理与核心概念相关的主要概念、一般概念;用连接线和确切的连接词建立概念之间的联系。每个步骤先由1人或2~4人小组独立完成,再由每个队伍中的1~2名学生组织讨论、分析,教师适度、适时评价。3支队伍分别进行全班报告、展示,队伍之间互相评价。

再次,选取练习,进行运用、练习。检测和加深对概念的理解,检测、感悟概念运用的条件、情境,在新情境下培养概念的迁移能力等。

最后,补充、完善概念图。概念图的绘制是一个不断补充、完善和修正的过程。随着知识学习的不断深入,例如思考、整理、分享、运用、再思考的过程都会对概念图有新的认知,可以不断完善已完成的概念图,构建更加庞大的知识体系。这个过程往往能带来许多新的思考和灵感,从而引发有意义的学习。

3.教学反思。通过单元大概念复习策略复习《生物与环境》前三章后,学生对这部分的知识有了一个整体化认知,建立了局部与整体观、生物与生物及生物与环境相互影响的观念,深刻理解了种群特征及发展规律、群落特征及发展规律、生态系统结构和功能的关系,在应对应用型和开放型题目时更为自信。通过绘制概念图,学生更加清楚地理解概念间的层级关系,深刻理解不同概念之间的区别与联系,从而更好地掌握生物学概念的内涵及其外延,也发展了学生的逻辑思维与概括能力。绘制的概念图也为今后学生再次复习此部分内容节约了时间,应鼓励学生运用此方法进行其他知识板块的有效复习。

(二)情境创设复习策略

以“反射弧”部分为例进行情境创设复习策略教学研究。

1.教材分析。反射弧是人教版高中生物教材《稳态与调节》第2章第2节的内容。教学重点和难点是反射弧的组成及各部分功能。

2.教学过程。首先,创设情境。通过设置综合性题目的方式吸引学生,题目背景新颖,问题设置由易到难,问题设置方式多样化,融合多项能力训练,以达到吸引学生思考、层层深入,结合实际巩固和拓展概念、培养学生运用概念性思维解决实验探究问题。

题目如下:某兴趣小组为研究反射活动与反射弧的关系,用脊蛙(破坏脑而保留脊髓的蛙)为实验材料进行了多组实验,实验的具体操作和结果如表1所示。

表1 反射活动与反射弧关系实验的具体操作及结果

问题1:该实验中所用的蛙在实验前要将其脑破坏,目的是什么?问题2:第2组出现右后肢无反射运动的原因是什么?问题3:第3组破坏脊髓造成相应神经中枢受损从而导致右后肢无反射活动,神经中枢的功能是什么?问题4:根据第4组实验的结果可判断肌肉属于该反射弧中的哪类组成部分?问题5:根据第5组实验结果无法判断剪断的神经是该反射弧的传入神经还是传出神经,某同学设计实验进行探究,实验思路:分别刺激剪断后神经的近脊髓段和远脊髓段,观察并记录右后肢反射活动是否发生,其实验原理是什么?

接着,引导学生确定此背景中涉及的核心概念、主要概念。学生提出:核心概念为反射和反射弧,主要概念有感受器、神经中枢、传入神经、传出神经和效应器。学生构建概念图,相互展示、分享概念图,最终统一意见。再引导学生复习相关概念内容。复习神经元、神经、神经纤维、反射、反射弧、感受器、神经中枢、传出神经、效应器等概念。最后,运用复习的概念实践解题。第1问答案:排除脑中的神经中枢对实验结果的影响。向学生展示代表性答案。学生回答情况:“避免脑中的中枢神经系统对实验结果的影响”“避免大脑皮层对实验结果的影响”“如果不去除脑,脑的活动会通过影响脊髓来影响右后肢的反射活动”“排除脑对实验结果的影响”。安排学生4人为一组讨论判断每种答案的正误,并说出判断理由,教师适时点评。过程中引导学生从中挖掘自己不理解的概念(中枢神经系统和神经中枢,脑和大脑,分级调节),并对不理解概念进行复习,再次补充概念图。

这一设问看起来很简单,但入手去做时,非常考查学生对中枢神经系统和神经中枢、脑和大脑这两组基础概念的理解。部分学生对这两组概念有所认知,但未与反射弧构建起关系,在这样的情景设问中,学生通过认知冲突,主动发现问题,主动构建知识联系,明确知识使用的前提、背景,有助于对知识理解的加深和知识迁移能力的训练。这一设问还涉及了实验设计题中排除无关变量意义的答题方法,所以同时也培养了学生的实验探究能力。

第2、第3、第4问学生在学案上书写后,与教材核对、纠错,加深学生对感受器、神经中枢、效应器三个概念的理解和科学性表述。答案:第2组剥掉右后肢皮肤导致感受器受损,感受器能感受刺激、产生兴奋;神经中枢能产生兴奋,并对传入的信息进行分析和综合。学生对于识记类的概念,往往只记大概,无法保证知识的完整性,且表述随意。例如神经中枢的功能,学生表述为“神经中枢对传入的信号进行处理”,题目设问式的情境创设,会提供学生一个发现问题、自省、认真看教材表达、重新审视概念的机会。第2问还可引导学生将概念运用到实验题的实验结论表述。

第5问,这一问是要求学生将基础知识运用于实验原理分析,难度较大。为避免学生产生畏难情绪,教师先介绍实验原理包括与实验相关生物学知识及大致实验步骤、相应实验结果两个部分,分步引导学生解决。第一部分(相关生物学知识),引导学生从刚才构建的概念图中结合题目筛选出有用的概念、知识,并请学生进行表述。学生从题目信息中筛选出传入神经和传出神经两个概念,要求学生表述,自我、相互纠错;再引导学生从教材中找到反射与反射弧关系的语言,筛选出相关点“反射活动需要经过完整的反射弧来实现”,最终组成第一部分答案。第二部分,告知学生实验思路是大致实验步骤的主体,再具体化一些即可,预期结果结论可运用假设-反推法得出。教师引导学生运用第一部分中的概念,进行思考、表述:假设切断的是传入神经,刺激近髓段,结果如何;刺激远脊髓段结果又如何?接着学生尝试书写,教师评价。要求学生独立思考并书写另一种情况,学生书写后展示,评价,教师再评价。

答案:反射活动需要经过完整的反射弧来实现,传入神经的功能是将感受器产生的兴奋传递到神经中枢,传出神经的功能是将神经中枢产生的兴奋传递到效应器。若切断的是传入神经,刺激近脊髓段,兴奋仍然可传递到脊髓的神经中枢,并通过传出神经引发右后肢运动,刺激远脊髓段兴奋无法传递导神经中枢,后肢不运动;若切断的是传出神经,刺激近脊髓段,神经中枢产生的兴奋无法传递到效应器进而引起右后肢运动,刺激远脊髓段,刺激产生的兴奋可传到右后肢引起运动。

在这样的问题情境中,学生在教师引导下能够很好地运用所学概念进行理性思维、合理推断、科学表述。让学生体验概念运用的方法,学习、攻克实验设计难题,建立运用概念解决难题的信心。

3.教学反思。情境创设复习策略中创设情境的方式很多,设置综合性题目只是其中一种。有目的性的综合性题目设置既可以引导学生主动检测和发现自己对概念的理解和掌握情况,发现问题,又能创设实际情境培养学生的知识迁移能力。

结语

单元大概念复习策略和情境创设复习策略在高三生物概念中的实施,不仅提高了学生对生物概念学习的兴趣,也让学生在概念复习中对概念有了深刻的理解,构建了概念的框架,学会运用概念解决相关问题,促进概念的意义建构,提高思维和学习能力,实现核心素养的培养,在应对题目时更加灵活、自信。


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