中学生物学教学中概念的表述与传递刘恩山

中学生物学教学中概念的表述与传递刘恩山（北京师范大学生命科学学院北京100875）在过去的十余年间，全球范围的科学教育研究取得了引人注目的成果，这些成果有力地支撑了基础教育科学课程的发展，并已经广泛地应用于理科课堂教学的实践之中。在诸多的研究成果中，关于学生学习的焦点之一是知识的学习，特别是概念的学习和掌握。纵观知识教学的发展动态，有两点是值得我们注意的，其一是国际上新近的研究成果与国内流行的、以“知识点”为标志的话语体系几乎没有交集 ；其二是国际上已有的研究成果才刚刚开始进入我国的科学课程体系的部分学科，如小学科学、初中生物学等，尚未被我国多数的科学课程和教材研发人员及一线教师所接受和掌握。2006年，在一项中美高中生物学教科书比较研究中，显示了双方在关于概念教学认知上的不同。双方在使用同样的术语来交流的时候，对有些术语的理解是不一样的。这一问题的焦点就涉及到了生物学概念的表述和传递。经过五年时间的跟进研究和本土研究，已经对这个问题有了更为深入的思考和更为清晰的认识，并基于国内外的研究，将“凸显自然科学的核心概念”作为此次初中生物学课程标准修订的要点。为使科学教育工作者了解这一变化，本文就围绕着概念的表述与传递展开讨论和介绍。1对概念的表述和传递概念是对事物的抽象或概括。概念通常包括三个要素：概念名词（或概念术语）、概念的内涵及概念的外延，其中概念的内涵揭示了概念的本质属性和特点，可以较为准确地反映概念的实质；概念名词或术语是对概念的指代，当人们对同样的术语有着同样的内涵认定时，使用概念术语的交流就变得快捷和流畅。在课堂教学中，教师习惯使用术语来传递生物学或自然科学的概念。用科学生物学术语来传递概念。说到概念，老师们最先想到的是概念的术语，如遗传、基因、等位基因等。在课堂上，许多老师最常用的、最重视的内容也是科学和生物学的术语，认为概念名词或术语是传递科学概念最有效的方式。物理学上可以用“蒸发”这个术语来传递一个概念，生物学上也可以用“生态位”、“生态系统”这些术语来传递概念相关的重要概念。用陈述句或以命题的方式描述来描述概念的内涵。除了使用概念名词的方式，还可以用描述概念内涵的方式来传递概念，在教育发达国际基础教育阶段的理科课程中，已经有越来越多的课程标准使用陈述句或命题来描述概念的内涵。如生物学中遗传的概念，可以有以下的不同陈述。“亲代与子代之间、子代与子代之间往往有很大的相似之处，但不是完全一模一样”；这一句话描述的是有关遗传和变异的现象，但是它可以用一句话来表示遗传当中的最基本的要素，用浅显的文字向初学者说明什么是遗传。“每个生物体都有一套指令信息来决定其遗传的性状”；这个陈述说的也是遗传，特别是遗传信息。“遗传信息包含在每一个基因当中，基因位于每一个染色体上”。这一描述说到了遗传物质，又说到了基因，已经涉及到了基因和染色体的概念。“一个可遗传的性状可由一个或多个基因来决定，一个基因是一段DNA分子，它决定机体蛋白质或氨基酸的序列”。所有的这些陈述都是对“遗传”的一些描述，分别是从不同的角度来解释什么是遗传，遗传物质是什么，也是一种概念表述和传递的方式。虽然使用术语和概念内涵陈述的方式都可以在教学中传递概念 ，但是在课堂教学中，两者在概念传递中的作用不尽相同。已经有研究表明，用概念内涵陈述的方式来表述概念有利于教师在教学中把握教学要求，并向学生传递概念。2强调概念及其表述方式的原因事实与概念的不同。首先要说明为什么要强调概念教学。从我国的教育传统来看，我们的确高度重视知识的教学，但这并不意味着重视了概念的教学。多年来，在我国基础教育的话语体系中 ，一直有一个高频使用的术语叫做“知识点”。在教师强调知识点的时候，实际上很少去注意事实与概念的不同。所以，在作为教学内容的知识点里，有些更侧重于事实方面的知识，有些更侧重于概念方面的知识。例如：“昆虫是一类高度适应的动物类群”。“昆虫有六条腿”。在这两个描述当中，前边一句更抽象更概括，后者更接近于事实性的知识。在教学中，教师要向学生传递的生物学知识有些更接近于事实性的知识，有些知识更接近于概念性的知识。虽然事实和概念都是生物学的知识构成，但两者对学生学习的作用和贡献是不同的。根据已有的研究结果，概念、原理等概念性知识在人的知识构成中具有更加重要的作用。所以，当我们再讨论到生物学知识重点的时候，我们要区别地对待事实的知识和概念的知识，并将概念置于更重要的位置。使用术语的便捷和风险。用术语传递概念的有利一方面是快捷，不必每每重复相关概念的内涵陈述，而可直接用到“生态位”，直接用到“基因频率”等概念术语。如果我们打算有效地使用这些术语来传递概念的时候，其实是有前提条件的，那就是要求参与交流的人要熟知这些概念的内涵，或者是有相应的专业背景；如果有一些非专业人员参与交流，使用这些术语在传递概念的时候可能会遇到一些困难。人们对术语的理解不尽相同。在生物学的课堂教学活动中，我们常常可以看到老师们对“探究”、“假设”等术语有着不同的认识，而不同理解又导致了不同的教学设计和教学实践。所以，尽管生物学课程标准、不同的教师们都使用相同的术语在描述“探究”、“假设”等概念，但是每个人对于术语的理解是不尽相同的，这就使得我们要冒的一个风险：我们以为用术语可以很好地传递彼此要表达的概念，而实际上很可能是“词不达意”。当我们把术语高频次的使用到课堂教学的情境中时，当我们面对的是中小学的学生而不是这个领域里面的专家的时候，使用术语来传递概念所要冒的风险就要比我们在教师团队之中交流所冒的风险要更大一些。为什么？因为不管是初中的学生还是高中生，他们不是这个领域的专家，当你说到这个术语 的时候，他可能想到的是与教师所期待完全不同的另外一件事情或想法。这样，就会让看上去传递知识、传递概念很有效率的方法，在实际上并无实效。我们用了文字很少的术语传递内涵丰富的概念时，这个看上去效率很高的过程实际上得到的效果未必如你所愿。熟练使用术语不一定等于理解了概念。作为生物学教学的成果，当中一个学生能够比较熟练地使用，甚至是背诵一个术语的定义的时候，不一定等于他就真正理解了相关的概念。一个学生在能够使用一个术语的时候，他可能对相应的概念既有正确的理解也有错误的认识。有的人认为术语本身（如食物链）是可以呈现概念的，但是其直接呈现和传递概念的效果是很有限。当生物学教师看到“光合作用”这四个字的时候，可以很有信心地说这四个字传递的概念让我对相应的表达非常的清晰。这是因为你是生物学教师，已经领悟了这个概念，但是当我们说到一些我们不熟悉的领域的时候，望文生义的办法能不能让你了解这个概念的实质。所以当我们用了术语来传递概念 的时候，术语本身带给我们对概念的理解是极其有限的。术语可以用来指代概念。当教师通过系列的教学活动帮助学生建立了一个概念（如遗传、光合作用），然学生对这个概念有了一定的认识之后，教师要鼓励他们使用术语来传递相应的概念，使用术语来进行交流。但是这样做的前提是学生们已经建立了相应的概念，然后老师在适当的时候再把术语引入到课堂中。这是符合学生认知规律的。定义常常不等同于概念。有些人认为概念是用定义来描述的，定义就是概念。我们来看初中课程标准中对于科学探究的描述，共有5个陈述：科学探究是人们获取科学知识、认识世界的重要途径。提出问题是科学探究的前提，解决科学问题常常需要作出假设。科学探究需要通过观察和实验等多种途径来获得事实和证据。一项观察或实验重复的次数越多，获得准确结果的可能性就越大。科学探究既需要观察和实验，又需要对证据、数据等进行分析和判断。体会到科学探究需要利用多种方式呈现证据、数据，如采用文字、图表等方式来表述结果，需要与他人交流和合作。这几个陈述都是对探究概念的陈述，但是它们的层次是不同的，它们的作用也不同。第一个陈述更像是一个定义，说明科学探究是人们的一种认知 的途径，那是科学家常用的 、可以让我们获得可信赖结果的或者高度的可信赖的结果的有效途径。这句话实际上带有定义的性质，而随后的几个陈述是在解释科学探究的不同要素。如果学生要建立了科学探究 的概念，仅仅有一个定义是不够的。学生还要了解其他几个陈述才能够对科学探究有起码的理解；包括对提出问题、作出假设、观察和实验、对证据的推理和分析，以及对结论、交流的认识和理解。后面的四个陈述有助于学生更好地去理解第一个概括性的概念。换句话说，第一个陈述是更重要、更抽象、是更上位的概念。理解上位的抽象的定义是要在学生理解了若干下位概念后才能够顺利完成的事情。当我们强调某些抽象定义的重要性的时候，如果忘记了学生在理解和真正建立了对这个概念的时候需要有如干个下位概念或的支撑，就难以通过一个定义去让学生真正理解抽象的定义和概念。在生物学教学中，许多定义并不是概念内涵的全部，所以不管是“科学探究”，还是“生态系统”这样的概念，仅仅靠一个定义往往是不能包含一个概念的全部内涵。在一个定义不能完成它的全部内涵的情况下，我们要让学生建立起相关概念，就需要先教给学生若干个必要的下位的概念，为理解定义建立必要的概念支撑。教师不要过早地去满足于学生对一个定义的记忆和背诵。背诵定义未必真的代表了学生队这个定义的内涵的理解。3帮助学生建立和理解生物学概念学生学习科学不能仅仅是背诵一些事实或孤立的信息。学生学习科学课程以后仅仅能够背诵一些事实、术语和定义是远远不够的。我国新修订后的初中生物学课程标准强调了学生对生物学重要概念 的理解。能够背诵一些事实、术语和定义可以让学习者和教师感到很有成就感。但是对于科学的学习来讲，这样的学习成果在科学素养在发展的层次上被认为是最低的层次，这个水平离中等偏上或最高的素养水平相差甚远，这也不是我国的课程标准的期待。作为学生的学习成果，重要的是要他们在了解事实的基础上去建立对重要生物学概念的理解。事实用来帮助学生建立和理解概念。教师要在课堂教学中帮助学生建立科学概念，并不意味着在教学过程中要完全脱离事实和具体的内容。在生物学教学中，教师还需要通过一些必要的生物学事实来帮助学生形成概念，完成从感性认识到理性认识的过程和转变。教学中，呈现生物学事实的途径可以是老师讲述、演示文稿中的图片或数据，视频来提供的生命现象或过程，也可以安排学生动手实验，用直接或间接的证据和事实帮助学生建立相对抽象的概念。在生物学课堂教学中，事实对概念形成有重要作用，但老师不能仅仅提供事实和停留在事实记忆的要求上，重要的是帮学生建立起概念。基于概念理解而构建的知识结构。当学生建立起一系列相关的概念后，教师要帮助学生建立有意义的知识框架，而这个知识框架中的基础和主要节点就是重要的生物学概念。由概念所构建的知识网络是知识框架中的主干，一旦这个知识框架形成以后，学生就可以用它来排布、梳理知识，使得包括重要事实在内的细节知识都在这个框架中有合理的位置，便于记忆和检索。这样知识结构的建立是需要老师在课堂教学中安排必要的教学活动来帮助学生形成。只有当学生能构建合理的知识结构，当多数学生能建立自己的知识框架，教育者才能比较有把握地说我们的知识教学具有了真正的优势。而我们目前的状况与这个目标的距离尚远。所以，这也是现在课程人员在课程的设计、教材的编写方面所进行的努力之一。理解概念是应用概念的基础。概念的应用是对学习者更高的要求，一个人如果能够很好的去运用概念和原理，首先要理解概念。理解是积极地应用概念解决问题的前提。这就是我们常说的布鲁姆的认知层级，一种阶梯式的关系。当学生基于记忆背诵能找到选择题的正确选项时，不意味着他能解决跟这个生物学概念相关的现实问题。这就是概念理解和概念应用的相互关系。所有的教学活动（包括探究）都应该帮助学生建立和理解概念。当我们改变了教学概念的表述方式时，实际上我们对知识教学的要求也发生了改变，在有限的课时内，教师要用尽可能多的课时和尽可能多的教学活动用于帮助学生建立重要的生物学概念。不管教师采取什么教学方式或策略，动画、模拟 、动手 、探究，都应该是帮助学生理解相关的概念 ，还要将这概念融入学生的知识结构中。评价应聚焦在学生对概念的理解、应用，而不是复述事实。过去，我们对概念和事实不加区分，试卷中会有较多的试题考查对事实的记忆，但当我们把知识的教学重点放在概念教学，强调学生对概念的理解时，评价工作需要有相应的跟进。评价工作就应该更多的考查学生对概念的理解，以及更高认知层次的概念应用。如果评价的工作能跟进及时的话，就可以鼓励学生基于理解的学习方式。当然，评价的推进工作也会遇到挑战。因为拟定考查学生对概念的理解的试题要比拟定考查记忆事实、背诵课文的试题难得多。考查学生对概念理解的试题在编制的过程当中，对教师本人的考查和要求也要高一些。4要求生物学教师开展概念教学的原因至2010年9月，初中生物课程标准