[高中生物概念转变教学的尝试与思考]高中生物概念

高中生物概念转变教学的尝试与思考高中生物概念 摘要 以“染色体变异”为例进行高中生物概念转变教学的尝试与探索，并对实施概念转变教学需要考虑的因素进行了总结和思考。 关键词 概念转变 生物教学 前概念 生物学教学 G633.91 B 1982年。Posner等人基于认知建构主义理论提出了著名的概念转变模型(CCM)。该模型认为，学习者原来的概念要发生转变需要满足以下四点：对现有概念的不满；新概念的可理解性；新概念的合理性；新概念的有效性。四个条件之间密切相关，其严格程度逐级上升。SchnotzVosniadou等在研究中认为概念转变是对已有知识的主要重构，国内研究者在前人研究基础上将概念转变定义为学生原有观念改变、发展和重建的过程，即学习者由前概念向科学概念的转变过程。 生物学知识主要是由概念和概念所组成的系统构成的，学习生物学知识，首先就要充分理解和掌握生物学概念，才能进一步形成某方面的技能。大量的教学实践表明，学生在学习生物学课程之前，通过日常生活的各种渠道和自身的实践，对生物学知识已经形成了自己的看法，如把植物的地下部分统称为根，自由水就是可 _流动的水等。如何让学生把这些生活或经验转变成科学概念，即概念转变教学，则是中学生物教学的一个核心问题。 1 高中生物概念转变教学的尝试 概念转变教学中教师必须充分了解学生原有生物学知识、经验背景，了解学生有哪些前概念，并充分运用学生的前概念创设教学中的认知冲突(情境)，在学生的前概念与科学概念的激烈碰撞中，引导学生调整和改变原有认知结构，实现由前概念向科学概念的转变。笔者以人教版高中生物必修二“染色体变异”第一课时为例进行概念转变教学的尝试。 1.1 梳理教材，整体把握核心概念 有关专家的研究显示，专家的知识不仅仅是对相关领域的事实和公式的罗列，而更多是围绕富有启发性的“大观念”来组织的，如生物学上的进化概念等。正是在这些核心的、原理性的概念和观点的引导下，他们形成了组织良好的知识结构，从而使自己在面对新信息或新情境时，能迅速有效地提取已有概念或重组知识结构。因此，在进行教学之前，教师要整体把握教材中的核心概念，再围绕核心概念审慎地组织和安排教学资源，这样才能最有效地促进学生关于概念结构的良好组织与发展，并使其具备探究新情境的适应性知识。 “染色体变异”这一节涉及概念较多，如染色体组、二倍体、多倍体、单倍体等，同时又与前面所学的同源染色体、非同源染色体、减数分裂的过程有一定的联系，而染色体组这一概念正是联系其它概念的核心。因此，笔者就把“染色体结构的变异”知识后置到第二课时教学内容中，将这四个概念的学习安排在第一课时，围绕染色体组这一核心概念，不断渗透模型建构的方法，引发学生前概念与科学概念的冲突，结合小组互评完成其概念重构；在巩固该概念的同时，再派生出其他概念及其在生产实践上的应用，逐步完善学生对生物学概念的认知结构，以期突出教学重点和突破难点。 1.2 利用多种途径，充分了解学生前概念 概念转变研究认为，基于学习者的前概念来设计教学能有效地促进学习者的深度学习。因此，教师在教学之前要深入了解学生大脑中前概念的存在情况并进行分析。不同的核心概念可以利用不同的方法，对于具体的概念，教师可以设计一些设问、判断等来直接暴露，比如自由水，教师可以直接提问：你是如何理解“自由水”的“自由”的?对于比较抽象的概念，如性状分离、相对性状等就可通过学生谈话、讨论等方法了解学生的前概念。“染色体变异”存在以下前概念和前认知： (1)前概念根深蒂固： 染色体组的数目和染色体形态种类的数目相等；二个染色体组就是二倍体；多个染色体组就是多倍体；一个染色体组就是单倍体。 (2)前认知先入为主： 生活中对“组”和“如何分组”的认识导致其认为形态相同的染色体应该分为一组；由配子发育而来的个体与由受精卵发育而来的个体，对区别二倍体、多倍体、单倍体没有什么作用。 1.3 精心设计教学过程，实施概念转变教学 1.3.1 自主学习，暴露学生前概念 让学生充分暴露出有关核心概念的朴素观点是概念转变教学的出发点。教师用问题创设情境，暴露具体的概念，能使学生主动参与说出自己对核心概念的真实想法。在学习染色体数目成倍地增加或减少这一类型的染色体变异之前，需要先掌握染色体组这一概念。下面的活动是让学生暴露出“染色体组”的前概念。组织学生自主学习书本86页内容，思考学案问题：果蝇的体细胞有几条染色体?请写出其中两对同源染色体?两对非同源染色体?就你对“染色体组”这个概念的理解，说出果蝇体细胞有几个染色体组?通过问题引导、分析典型图例的方法，便使学生很快暴露出了染色体组的前科学概念，有的学生就会认为染色体组的数目和染色体形态种类的数目相等。 1.3.2 小组合作建构模型，引发认知冲突，重建“染色体组”概念 引发学生对概念的认知冲突是概念转变教学的关键。引发认知冲突的方法有很多种，关键是要学生真正参与到冲突调整当中。在“染色体变异”中，笔者组织学生结合自主学习的体会，用备好的面团制做雌果蝇体细胞的一个染色体组的物理模型，通过小组完成模型建构，在合作与交流中思维相互碰撞，让学生真正参与到概念的冲突调整当中；然后再展示学生的作品，引导学生相互评价(从形态、大小、功能)，分析染色体组的内涵，真正意识到自己对核心概念理解的偏差；在引发学生的“认知冲突”后，教师就可以引导学生对活动进行总结，归纳出“染色体组”的科学概念。这样把学习的主动权交给学生，既锻炼了学生归纳总结的能力，又激发了学生的学习热情。 1.3.3 应用“染色体组”概念，建构“二倍体、多倍体”概念 当学生意识到自己对核心概念理解的偏差，理解正确的科学概念之后，再结合对科学概念的应用环节进一步对科学概念进行巩固，这是前概念的转变的有效方法2-。在“染色体变异”中，笔者利用已建构的染色体组概念，创设问题情境：“我们把父方和母方的染色体组放在一起，观察一下新形成的这个细胞中有几个染色体组呢?”这样结合问题评价及相关图片引出二倍体、多倍体概念，并强调其前提是由受精卵发育而来的个体，既为学生认识和建构新概念的合理性创造了条件，也进一步巩固了已学科学概念，从而实现前概念和的有效转变。 1.3.4 利用多媒体图片，引导学生深层次思维“单倍体”概念 学生面对与概念相关的信息，仍会习惯试图用以前的认识来解释新的现象，教师在教学中尽可能多地提供与概念相关的信息，并积极引导学生进行分析、交流与研讨，是帮助学生推翻前概念的重要方法。在“染色体变异”教学中，笔者展示雄峰发育过程的图片资料，引导学生对比蜂王、工蜂与雄蜂染色体组成图片，思考：多个染色体组可以是单倍体吗?单倍体中只能有一个染色体组吗?由学生讨论得出单倍体的概念，并强调“某个体由本物种的配子不经受精直接发育而成，则不管它有多少染色体组都叫单倍体”，从而帮助学生推翻前概念。 1.3.5 引导学生反思，并结合概念图对整节课进行总结和归纳 弄清生物学相关概念的区别与联系的同时，将其纳入一定的知识体系，能使概念系统化。在学习生物学概念的过程中，建立严密的概念结构，有助于把握概念的层次与性质、认识概念间联系、理解概念深刻内涵，同时可以帮助学生牢固地记忆生物学概念，避免错误概念的再产生。在“染色体变异”一节中，笔者组织学生利用所学知识，尝试完成图1中的概念图。学生在描绘一幅概念图时，好比经历一次头脑风暴，将概念体系整合的过程清晰呈现。这样既能帮助学生巩固新知识，理清概念之间内在的逻辑关系，还可以提高学生自学、思维和反思能力。 2 对高中生物概念转变教学的思考 生物学概念是生物学知识结构的联结点，是学生思维的工具，是学生学习生物学的核心。研究者发现在概念转变教学中，暴露学生的前概念是非常重要的环节之一。在实际生物教学中，教师会发现学生的前概念有时候与自己的“预设”是有区别的，在这种情况下，教师就需要花心思去思考在教学中创设怎样的情境，如何引导学生讨论、谈话才是暴露学生前概念的最好方法。同时，许多学者热衷于运用波斯纳提出的概念转变模型进行教学，认知冲突是该模型思想影响下应用最广泛的教学策略。笔者在实践中发现，当生物教师采取各种方式，如用问题、实验或者合作学习让学生产生了认知冲突后，就要以认知冲突为基础，采用多种可以促进学生生物学概念发生有效转