第一篇:中学生物学教学中概念的表述与传递
中学生物学教学中概念的表述与传递
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。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。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一生队这个定义的内涵的理解。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。要求生物学教师开展概念教学的原因
至2010年9月,初中生物课程标准的修订工作已经完成。2011年初,课程标准的审定工作也在按计划展开,标准颁布的工作随后将进入最后程序。课程标准教材的修订工作也随之启动。在这次课程标准的修订当中,初中生物学课程标准在原有内容标准的十个块中,都增加了重要概念的描述。当修订后的初中生物学课程标准正式颁布后,教师很快就会得到新的、强化了生物学重要概念的教科书,概念教学也会进入到初中教师的研修、备课和教学工作之中。
参考文献!
[1]张颖之、刘恩山、核心概念在理科教学中的地位和作用――从汇忆事实向理解概念的转变[J],教育学报,2010,6(1):57-61
[2]刘恩山、张颖之,课堂教学中的生物学概念及其表述方式[J],生物学通报,2010,45(7):40-42
[3]李红菊、刘恩山,中小学生物学课程中生态学重要概念的筛选及表述[J],生物学通报,2010,45,(10):31-34
第二篇:浅谈中学生物学教学中的生命教育
浅谈中学生物学教学中的生命教育
上传: 温晓茹更新时间:2012-5-20 14:25:37
浅谈中学生物学教学中的生命教育
生物学是研究生命现象和生命活动规律的科学,但传统的生物教学却忽视了对学生进行生命教育,过于重视传授生物学知识和基本技能,教师的备课、上课都以学生是否掌握书本知识和能否通过学业考试为目标,很少考虑将生物学教学与学生的生命教育结合起来。新课程标准中明确要求:生物学教学不仅要让学生获得有关的知识,还要促进其生理和心理的健康发展;要关注生活、关注社会;理解人与自然和谐发展的意义,确立积极、健康的生活态度;等等。也就是说,新的课程标准对生物学教学的生命教育提出了明确的要求。实际上,每一章节的内容中都蕴含着大量的生命教育的素材,只要我们从大教育的背景下去分析、领会新课程标准的要求,就可以在生物学教学中对学生进行生命教育。
一 时代呼唤中学生物教学应当重视生命教育
从全球来看,当前人类缺乏生命意识突出表现在两个方面:一是人类的生存环境被严重破坏。人类在改造自然的过程中,为了眼前的利益,往往不尊重和关爱植物、动物的生命。臭氧层破坏、生物多样性失衡、生活垃圾、能源危机、核战争等一系列问题威胁着人的生命的存在。我国1999年的百年罕见的洪水灾害和近两年北方沙尘暴肆虐都是植被被严重破坏所造成的恶果。二是青少年中他杀与自杀现象严重。近年来,世界各国的青少年暴力,自杀、杀人现象十分严重,我国亦不例外。北京大学生张某因考试不及格,心理压力过重,用铁锤将其父亲、奶奶打死。一位名叫小丹的14岁学生因成绩不好,被老师认为是差生,感到辜负了父母的期望,活着没有价值而自杀。某校高二学生周某因发现自己的宠物狗被送人,而吃40余片安眠药自杀……;这一起起触目惊心的事实都反映了一些学生对生命愈来愈冷漠,甚至冷酷的现实。以上事实表明,增强人类的生命教育是一项非常重要,又十分紧迫的工作。青少年是未来的希望,注重对他们的生命教育,才能从根本上解决上述问题。生物学科对学生进行生命教育具有独特的优势。一方面,生物学是研究生命发生和发展规律的科学。只有认识和掌握生命的规律,才能更好地尊重、关爱生命。另一方面,二十世纪,生命科学涌现了一系列具有划时代意义的研究成果,其科学的理论与方法对其它学科的影响很大。生命科学的发展对人类自身的发展具有关键性作用。国家颁发的《生物课程标准》中明确提出,“培养学生热爱大自然,珍爱生命,理解人与自然和谐发展的意义,提高环境保护意识”。因此,我们要在生物教学中注重生命教育,培养学生尊重、热爱生命。
二、中学生物教学中的生命教育内涵
生命教育就是使学生认识生命,引导他们欣赏生命,尊重生命,爱惜生命,建立正确的生命价值观。
1.帮助学生认识生命 生物学是研究生命现象及其规律的科学。教师在向学生传授有关生命的孕育、发展及其活动规律的同时,要让学生充分认识生命,理解生命。首先,要使学生认识到生命在大自然中孕育与生存的艰难,而生命对于一个生物个体而言只有一次,从而体会到生命的珍贵;其次,让学生正确看待生命现象,既认识到生命的伟大与崇高,又认识到生命的渺小与脆弱;再次,让学生正确认识和把握生命的内涵,生命既具有共同性,又充满独特性和差异性,也让学生认识到自然界中每个生命的存在价值,进而帮助学生认识自己,引导学生欣赏自我的独特,发现自己的潜质,将生命蓄积发挥出来。
2. 引导学生欣赏生命 自然界中生物的种类繁多、形态各异、色彩斑斓。在传授生物形态与结构等知识时,让学生感受生物所具有的形态美、结构美:通过对生物结构与功能的统一和生物对环境的适应等知识的学习,让学生感受生物及生物与自然的和谐之美,最终使学生感受或体验生命之美,从而欣赏生命。
3. 期望学生尊重生命 当学生认识了生命,领悟了生命的奥妙,感受到生命之美,就会欣赏和赞美生命,进而逐渐形成一种尊重生命的信念。通过生物与环境的学习,使学生理解和关注所有生命所依存的环境,尊重生命,保持其安全性和自然性。作为教师要言传身教,尊重学生的人格与个性,学生就会觉得自己的生命是有价值的,从而尊重自己的生命,同时也会尊重和关怀他人的生命。
4. 鼓励学生爱惜生命 生命教育的最终目的在于“爱惜生命”,真正地付诸行动就要在日常生活中从爱护生命做起,教育学生不攀折花木,不践踏小草,不掏鸟窝,不欺负小动物,不食稀有的动植物,不浪费作为实验材料的动植物,不浪费资源,不过度消费,使他们养成爱惜生命的习惯,在生活中真正体现人的生存意义和价值。
三、利用生物学科优势,在课堂教学中渗透生命教育
在课堂教学中,要充分发挥生物学科优势,引导学生认识生命是最为奇妙、最富魅力的一种自然现象,认识人与其它生命必须和谐相处,认识人的生命是宝贵的,从而培养学生尊重、关爱自己和他人的生命。
1、引导学生认识生命是伟大的,培养学生尊重生命。生命是经过大自然无数年的演变才出现的,这个过程是艰难的,生命出现以后,以单细胞生命经过漫长的进化,出现了更为复杂的生命形式,最后拥有了高智慧,高级情感的人的出现——更体现了人类的伟大。我在教授《生物的多样性》一节时,给学生介绍蝙蝠的“回声定位系统”,“动物的语言”等生命现象,让学生感悟生命的奇妙;从而培养学生尊重生命、热爱生命的情感。
2、引导学生认识人与自然的关系,培养学生热爱生命。本世纪以前人们还沉浸在改天换地掘取越来越多财富的激动心情中,但一夜醒来,忽然发现地球不是一个取之不尽,用之不竭的资源宝库,许多不可再生的资源是一去不返的。因此,我们必须认识大自然,保护大自然。必须清醒地认识到:人是大自然的一部分,大自然永远是养育人类的母体,也是人类发展的最后界限。我在教授《生物与环境》和《生物圈中的人》时,指导学生对周边的生态环境进行调查,认识生物与环境的关系,培养学生热爱大自然,爱护生物的情感。
3、引导学生认识人生命的短暂,要珍爱自己和他人的生命。每个生命对于生命个体来说都是唯一的,不可替代的,值得每一个人去热爱。我教授《生物的生殖、发育与遗传》一节时,让学生体会生命来到世界上是一个极偶然的机会,每个生命总是包含出生、成长、死亡的过程;这一生命过程是短暂的和宝贵的。我设计这样的问题让学生讨论:人生短暂,一个人怎样发挥生命潜能,使自己生活得有意义,实现人生价值?通过热烈讨论,大家认识到,要关爱他人,珍惜时间,学业有成,为国家做一番事业,生命才有意义和价值。
四、课内外结合,培养学生尊重热爱生命
生物教学必须更新观念,改革教学模式,才能有效地对学生进行生命教育,更好地培养尊重、热爱生命的能力。我在生物教学中作了以下尝试。
1、实施开放式的课堂教学。一是教学内容的开放。我在生物教学中,既依托教材引导学生学好教材内容,又不被教材内容所局限,更加关注学生已有的生活经验,将教材内容与学生周围的生态环境实际紧密结合起来,激发学生学习生物的兴趣,使学生加深对生物与环境的认识。二是教学形式的开放。在教授《生物圈中的绿色植物》一节时,我带领学生走进黄中绿地,学生走入一望无际绿地,耳边有清脆的鸟叫,眼前有争相吐芳的花朵、枝繁叶茂的植物,他们感受到大自然的恬静、可爱。通过实地观察、欣赏,让学生认识到绿色植物是生物圈中作用最大的一类生物,它对生物圈的存在和发展起着决定的作用,与人类生活关系十分密切,培养学生热爱生命、保护环境的强烈意识。
2、引导学生开展研究性学习活动。我引导学生利用课余、节假日围绕生物学的内容,根据周围生态环境和自己的兴趣进行自主性探究性的学习活动。一是研究的项目可以自主选择。学生自选的课题五花八门、丰富多彩。如《豆芽的生长条件》《蚯蚓的生活习性》等等。二是研究活动自主设计,研究过程自主安排;三是交流、展示研究成果。学生通过亲身观察、调查,写出论文,将生物学知识与周边生态环境紧密结合,较为深刻地理理解人与自然和谐发展的意义,提高了环境保护意识,培养了热爱生命的情感。
3、组织学生积极参加各种关爱生命的活动。一是抓住社会广泛关注的事件,激发学生热爱生命。报纸上刊登“清华大学某学生伤熊事件”、“某大学生把狗放在微波炉内观察事件”一时成为媒体关注的焦点,也成为人们议论的中心话题。我抓住这类伤害动物的事件,先组织学生读有关报纸,然后就这类事件展开讨论。许多学生说,一次我的手被开水烫了,疼得我受不了,熊吃了浸了硫酸的食物,怎么受得了?太残忍了!有的学生说,熊也是生命,我们应当善待它。通过读报和讨论,唤醒学生的生命良知,激起他们对生
命的关怀和热爱。二是组织学生参加有关节日活动,培养学生爱护环境、热爱生命的习惯。“3.12”植树节、“4.22”地球日、“6.5”世界环境日以及“爱鸟周”等是对学生进行生态教育的大好时机,我组织学生积极参加这类周日活动。
生命教育是现代教育不可遗漏的一环,是素质教育的重要内容,是培养具有健全人格的未来公民的需要。因此,每一位生物教师都要不断充实与生命教育相关的理论知识,具备正确的人生观、价值观和生死观,结合自己的教学实际,将生命教育融入于教学中。与学生分享自己对生命的情感和体会,使学生能充分地感受生命的活力与喜悦。
第三篇:加强生物学重要概念教学的几个有效途径
加强生物学重要概念教学的几个有效途径
摘 要:本文例举了教学中的一些实际案例,探讨了2011新课标背景下加强初中生物学重要概念教学的有效途径,即从生活实例引出概念、已有知识生成重要概念、组内合作理解概念、图解图示构建重要概念、学以致用迁移重要概念等几个方面来加强生物学概念教学。
关键词:新课标;生物学教学;生物学重要概念;有效途径
中图分类号:G427 文献标识码:A 文章编号:1992-7711(2015)06-047-1
一、生活实例:引出重要概念
心理学研究表明,当学生学习的内容与学生熟悉的生活情景越贴近时,学生主动接纳知识的程度越高。在中学众多学科中,生物学科可以说是最贴近生活的一门科学,所教的生物学知识来自于所处的自然环境,且大多是活生生的学生熟悉的事物并与学生的生活息息相关。教师在教学的过程中,要抓住教材特点,从学生熟悉的生活中引出重要概念,激发学生的学习兴趣,促进学生的进一步探究。例如:在“食物链”的学习过程中,我们觉得泛泛的讲述食物链的概念,短时间内学生可以做到准确记忆,但对于生物学的概念是不能全面理解与应用的。在实际的教学中,我们由浅入深从学生的生活实际出发做了如下的处理:1.从“螳螂捕蝉黄雀在后”这条谚语引出生态系统中生物之间存在着食物关系。2.播放学校操场草坪的图片,图片中有学生熟悉的蝗虫、蚱蜢、老鼠、麻雀、草籽、小野花等,引出学生熟悉的生物并让学生说出这几种生物之间的食物关系,尝试着用箭头和符号表示出来。3.阅读教材,定义相关食物链的概念,修正自己所写的食物链,进一步明确①什么是食物链?②食物链的书写要求。③上述食物链中生产者和消费者之间形成了何种关系?是何种类型的食物链?4.分析“螳螂捕蝉黄雀在后”谚语中的这些生物能构成食物链吗?如果要把螳螂、蝉、黄雀这些生物组成一条食物链,应增加哪种生物?运用谚语,引起学生已有的前概念和科学概念之间的认知碰撞,引出食物链是由生产者开始到最高级消费者结束,进一步明确食物链的概念,并迁移科学概念,检验学生对概念的掌握程度。5.展示草原生态系统,让学生尽可能地写出多条食物链。在学生发散思维的基础上,分析食物链的内涵,并说出捕食关系形成的食物链仅仅包括了生态系统中的生产者和消费者,没有分解者参与,明确初中阶段对食物链这个重要概念的要求,也提醒学生食物链的类型很多,为今后的学习埋下伏笔。这样的教学设计,从学生熟悉的生活实例出发,自然地引出概念,层层递进,形成了概念学习的一定梯度,促进了学生对概念内涵与外延的掌握。
二、已有知识:生成重要概念
教育家杜威认为“生活和经验是教育的生命线,离开了生活和经验就失掉了教育”。教学中,教师以学生已有的知识为基础加以加深、拓宽、拓展,从而生成新的知识,有利于学生对概念的理解和整合。例如:我们在分析苏科版八上教材中“绿色植物参与自然界的碳―氧平衡”教学内容时发现,要让学生真正理解自然界的碳―氧平衡,需要牵涉到初一学过的光合作用、呼吸作用的相关知识,因此,在教学设计中,我们就以光合作用、呼吸作用的两个概念作为学生生成新知识的引子,带着学生写出光合作用和呼吸作用的公式,以二氧化碳、氧气为中心词分析自然界中这两种气体此消彼长的关系,理解绿色植物是如何参与自然界的碳―氧平衡的,整合出碳―氧平衡的公式,建立新的概念。
三、组内合作:理解重要概念
新课程的基本理念之一就是面向全体学生,着眼于学生全面发展和终身发展。课程目标和课程内容提出了全体学生通过努力都应达到的基本要求,实现因材施教,以促进每个学生的充分发展。在践行新课程理念的过程中,我们通过小组合作的方式,让小组成员围绕具体的学习要求,开展互动交流,互助中理解重要概念。例如:受精的过程是植物的有性生殖一节教材的重点和难点,在教学设计上,采用先分解后整合的方式,即一先把受精的过程分解成如下小题:①花粉粒到达柱头后发生怎样变化?②花粉管经过了雌蕊的哪些结构?最终到达了哪里?③从花粉管中放出的精子有几个?分别与胚珠中的哪个细胞结合?④什么是受精?绿色开花植物的受精方式有何特点?二通过关键词提示的方式让学生描述出受精的过程进行整合。在学习方式上,采用先自学后互助的方式,即
一、先让学生围绕上述设置的4个小题,对照课本文字自我回答,组内分享成果;
二、通过向组内同学描述的方式,说出双受精的完整过程,互助中理解关于绿色开花植物双受精的相关重要概念。
四、图解图示:构建重要概念
图解、图示是形象化呈现知识的重要方式。心理学研究也表明,有组织的知识结构,比零散的知识更易识记和提取。在教学的过程中,教师根据教材内容,指导学生提取课本文字描述中的关键词、中心词,或者对于事物的特征进行抽取,以图表或者图示的方式展示概念,加快学生完成对于重要概念的构建。例如,在学生学习“受精与果实种子的形成”时,从复习旧知开始一步步引导学生构建较为完整的关于“果实、种子形成过程”的关系图,形成一定的知识体系。
五、学以致用:迁移重要概念
学以致用,让生物学知识向社会和生活领域延伸,有意识的拉近学生的“知识世界”与“生活世界”的距离,让理论知识向学生的实际迁移,这既是教学的目标之一,也是课改的重要内容。例如,在学习“遗传与变异”时,向学生讲了一个有趣的故事:美国舞蹈家邓肯曾狂热地追求萧伯纳,拒绝了许多风流潇洒的公子哥们的追求,却写信向长相普通、不修边幅的作家求爱,她给萧伯纳写信说:“如果我们俩结合,生下的孩子,有我美丽的仪表,而有你智慧的头脑,这该多妙!”萧伯纳复信道:“如果孩子仪表像我,头脑却像你,那该有多糟糕。”请问:假如他们结婚了,他们的后代真的会像他们所说的一样吗?
适合学生的教学是最有效的教学,学生是课堂的主人,在生物学重要概念的教学中,教师只有强化”生本”意识,从学生的学习实际出发,才能使生物学概念教学取得事半功倍的效果。
第四篇:初中生物学概念教学案例_2
初中生物学概念教学案例
薛刚华
【摘 要】 概念是知识的细胞,是学生学习的核心。生物学科也不例外。本文对初中生物概念教学进行了初步总结,用教学实例阐明了初中生物概念教学的两种方法。教师可根据具体情况选择概念的教学方法。也可只用两种方法中的某些片段。只要方法恰当,设计合理,便能取得事半功倍的效果!有效提高课堂教学的效率!
【关键词】 概念教学;课堂效率;
提高
【正文】知识,从其结构来说,是概念与概念间所形成的这样和那样的联系,因此也可以说概念是知识的细胞,是学生学习的核心,概念的掌握是学生学习文化科学知识的一个重要课题。生物学科也不例外。
概念是思维的基本形式之一。是在抽象概括的基础上形成的。通过抽象、概括,舍弃了事物的次要的、非本质的特性,把握了事物的本质特性,并据此把同类事物联合起来,就形成了事物的概念。从另一个角度看:概念和表象不同,表象是关于事物的形象的反映,而概念则是关于事物内在的属性或关系的反映。
初中的生物学初次让孩子真正意义上接触到系统的生物学知识。是让系统知识取代模糊印象的一个桥梁。对于刚升入初中的同学来说,生物学的感性经验很多,如何让学生对生物学产生兴趣?如何在他们的大脑中绘出一幅比原来更加美丽的图画?如何让他们保持原有的兴趣并在此基础上进行有效的课堂学习和课后学习?甚
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至让他们日后成为一个有专业水准的研究人员?我认为应该从生物学基本概念入手。
初中生物概念教学可以直接给出概念,也可以让学生总结出概念。从表面上看,第一种方法有些传统,但只要是合理安排,利用已有的和生成的教学资源,可以取得意想不到的教学效果!而第二种方法,则体现了新的教学理念,想办法挖掘学生已有的资源,充分调动学生的积极性和主动性,让学生在探索中完成生物学概念的学习。下面我就用具体教学实例来谈谈初中生物概念教学的有效策略!
如苏科版七年级上册《生物与环境》一章的概念教学我采用了第一种方法,即先给出概念[概念教学四步法]
(第一步):让学生找出概念,帮助学生理解概念。如何帮助学生理解概念?
首先要帮助学生完成思维方式的转化,抓住概念的本质。
如:在讲生物学七年级上册第一课内容“生物生存的环境”时,我先问了学生这样的问题:你认为什么是环境?有的学生说:环境就是空气清新,草本茂盛。有的还这样描述:我们生活的环境有许多鲜花,有假山、有流水,环境非常优美。而教材中环境的概念是这样定义的:环境是指生物生存的空间以及其中直接或间接影响生物生存和发展的各种因素。由此看来,学生对环境的理解是事物的表象,是学生的感性经验。教材中所表述的环境则反映了事物的本质。从心理学角度来说:学生感性经验中的环境是直观形象思维的结果,而教材中的定义则需要学生的抽象思维。因此要想让学生很好地理解这个概念就必须帮助学生完成思维方式的转换:由直观形象思维到抽象思维的转换;从经验思维到理论思维的转换。
方法如下:
1.从感性经验入手,帮助学生理解概念:如针对环境这一概念我设计了这样的场景:你们从周一到周五的主要任务是上学,你们的生活轨迹基本上是家和学校两点一线。当你在家时,家这个空间就构成了你的生存环境。有同学意识到:到学校后,学校这个空间就构成了自己的生存环境。通过这样的场景设计,突出环境的本质之一:“生存空间”。
2.从身边现象说起,帮助学生理解概念:还以环境这个概念为例来说:我举了这样一个例子:咱们正在上课,教师在上课,同学在听课,但是假如现在有个别人开始说话,做小动作,势必会影响教师讲课,你们听课。这种情况如经常发生,势必会影响你们的发展,那么,这个同学就构成了影响你们生存的因素。构成了环境。(这样既能提醒不专心的同学回到课堂,又能将身边现象应用于课堂)像刚才同学说的“空气清新,草本茂盛”可以让我们的身体更健康;“鲜花,假山、流水”让我们身心愉悦,那么这个做小动作的人、空气、草木、鲜花,假山、流水都是直接或间接影响人生存和发展的因素,因此它们被称作环境。通过这些例子突出:环境是指“直接或间接影响生物生存和发展的各种因素”这一本质。
(第二步):老师举概念实例加以引导。如生物学七年级第二课内容:环境因素这一概念的学习。当老师让学生理解概念(对于每个生物来说,除了它本身以外,周围其他的一切就构成了影响它的环境因素)后,老师就可举出实例:对于小麦这种生物来说,影响它的环境因素有:阳光、水、空气,那么,我们就可以说:阳光是影响小麦生存的环境因素。
(第三步):让学生仿照老师的句型“造句”。同学造出的句型有:水是影响水稻生存的环境因素;空气是影响水稻生存的环境因素;光是影响水稻生存的环境因素;
(第四步):学生举出例子后,让举出例子的同学领读(这样更能激发出此学生的自豪感,体会到学习知识的乐趣),其他同学跟读。通过这样反复练习,同学们就会举出更好的例子,并实现知识的迁移。如“温度是影响大雁南飞的环境因素。说这个例子好的原因在于原来描述的生物对象的植物,环境因素是非生物因素。一部分学生通过其他同学不断的启发与跟读,学会了知识的迁移,将描述的生物对象转化为动物。还有的同学不但将描述的生物对象转化为动物,还将环境因素转化为生物因素。如下面这个例子:草是影响羊生活的环境因素。
在概念教学四步法中,让学生大声朗读,通过语言表达加深对概念的理解与巩固。
教师常常听见学生在考试之后诉苦说:这道题我是懂得的,但就是说不好,写不出。我们也经常会遇到这种情况:学生上课反应很好,但表现在作业上就是一塌糊涂。在课堂上,老师刚讲过的一个概念,把它重复描述好几遍,再让某个学生重复一遍,学生往往不能准确地描述下来。或者我们早就注意到,讲过的概念,老师经常反复提到,但仍有同学不能掌握!内部言语不象外部言语那样要求很强的逻辑性与条理性,它通常是以简化、压缩、跳跃的形式出现。正是由于这种特点,一方面使思维有可能快速地进行;另一方面,也有可能使思维变得不连贯、不符合逻辑或模糊不清。其实说不好又写不出,就是懂得不透彻,思路不清晰。学生如果能够经常把内部思想变为外部语言,并对展开的外部语言进行加工、整理,使之用词恰当、结构严密、前后连贯、符合逻辑,那么,就能使有关观念更明确更清晰。用概念构成思想并以言语
②的形式加以表达,使抽象的知识上升为具体的知识,使学生对概念的理解加深与巩固。他们的思维能力也将被迅速提高。
所以,在概念教学四步法中,朗读要作为重要的辅助教学方法加以利用!
第二种方法:通过具体生物学现象,利用实例和学生的经验,引导学生进行观察、比较、辨别,对生物现象的共同属性、本质特征进行归纳概括,使学生形成正确概念。
如苏教版七年级《生态系统与生物圈》一章第一节《多种多样的生态系统》,在本节内容中,就概念而言,除了生态系统概念外、还有生产者、消费者、分解者等概念。其中,生态系统的概念是本节内容的核心概念,是教学的重点之一。
这节内容可以这样设计:
(一)、有效进行情景设计,激发学生的学习兴趣,调动学生的学习主体性,丰富和强化学生对生态系统的感性认识。师:(提出问题)你的家乡是哪里?哪儿环境如何?生:我的家乡在六盘山,环境很好,有森林,有果园,还有各种鸟类„„。
师小结:你的家乡六盘山就是一个生态系统,此外一片树林、一块草地、一条河流、一个学校、一座城市,大到一个地球,小到一滴水滴都是一个生态系统。
(二)、创设“问题”情景,调动学生积极思维,激发学生求知欲。引起学生的好奇与思考是激发他们的求知欲和内在学习兴趣的有效方法和手段。伯利纳的实验说明了这一问题。接下来的教学可以这样设计:师追问:“那么什么是生态系统?生态系统又是由哪些成分组成?各种成分之间有何关系?各种成分有何作用?各种成分在生态系统中承担什么角色?为什么把植物称为生产者?把人和动物称为消费者?把微生物称为分解者?
(三)、分析具体实例,(以课本29页“池塘生态系统”为例)让学生进行观察、比较,阅读、思考、讨论交流等步骤,整合已有的教学资源(包括本人的感性经验、小学已学过的知识和课外了解到的相关知识、以及本小组其他成员的经验和已掌握的知识、教科书内容等)。在此基础上,学生很快说出:池塘生态系统是由生物成分和非生物成分组成的,其中生物成分包括植物、动物、微生物。它们分别是生态系统的生产者、消费者和分解者。而非生物成分则指阳光、水、空气等。接下来老师再让学生比较分析:六盘山生态系统、树林生态系统、学校生态系统等是否也由生物成分和非生物成分组成?经过这样的分析比较,学生很快找到了生态系统概念的本质特征:即生态系统是由生物成分与非生物成分共同构成的整体。而六盘山、树林,学校等则指生态系统的不同区域(范围)。至此生态系统概念的给出可以说水到渠成。
(四)、列举有关生态系统的正反实例,强化概念教学。如1.贺兰山是生态系统吗?(是生态系统,它由山上的各种非生物成分和生物成分组成)2.池塘里的所有鱼是一个生态系统吗?(不是,因为鱼是池塘中的生物成分而不包括非生物成分)
这种教学方法充分利用了生物学现象(事物的表象)和学生已有经验进行生物学概念教学,引导学生对生物学现象认真观察比较、分析、交流讨论、归纳找到了隐藏在表象下事物之间内在的关系和本质属性,从而概括出生物学概念,完成了概念的教学。老师又及时引导学生应用所学知识解释具体实例,从而达到巩固概念教学的目的。
【结语】如何让学生对生物学保持原有的兴趣并在此基础上进行有效的课堂学习和课后学习,提高初中生物课堂概念教学的有效性是一个关健。通过上述两种教学方法不难看出,无论选择哪一种教学方法,帮助学生“舍弃事物的次要的、非本质的特性,把握事物的本质特性”是概念教学的关健。在课堂教学中,如果突破这一关健点,并能恰当运用举例、朗读等辅助教学的方法,再加上艺术地处理课堂突发事件,那么我们的课堂便能取得事半功倍的效果!
参考文献:
①心理学(章志光主编)178
②心理学(章志光主编)204页
③初中生物概念教学的有效策略(龙泉教育
陈良)
第五篇:高中生物概念教学专题文集⑴:高中生物学概念教学
高中生物概念教学专题文集⑴:高中生物学概念教学
高中生物学概念教学
概念是生物学理论的基础和精髓,也是思维过程的核心。在人教版《全日制普通高级中学教科书·生物》(2003年6月第一版)后附录上就有211个生物概念,其中必修本有154个,选修本有57个。但近年来,人们对生物概念教学的研究却很少,基本上是关于概念教学的体会,如如何识记、辨别、掌握概念等,很少涉及有关理论指导下的概念教学研究,如前概念的剖析与矫正,概念的有效建构等。对生物学概念的本身研究更少,几乎没有涉及概念发展的过程、负载的方法和蕴涵的价值等等。[1] 鉴于此,对生物概念教学进行深入地、系统地探讨、研究,对把握和落实新课程标准精神、推动和促进当前的生物学教学改革,不无裨益。
一、生物学前概念的迁移与矫正
学生在学习任何概念性知识之前,实际上都已经有了前概念。前概念是存在于人们头脑中相对于新知识的已有的认知,可能是正确的,也可能是片面的或错误的。前概念的成因,主要是日常生活中的经验及正确或错误认识的积累。我们认识事物的过程,就是这样一个从前概念逐步发展到新概念的过程。无论对哪一门学科知识的学习,也无论是哪一个年龄段的认知,都有这样的特点,尤其生物学科与人类生活实际联系非常紧密,所以前概念非常丰富。奥苏贝尔(D.P.Ausubel)的同化论观点对概念的习得作了精辟论述,认为学习者头脑中已有的知识结构在新概念的习得中起着至关重要的作用,当新概念与头脑中前概念间存在某种类属关系时,若指导者能给予有效引导,使学习者能将新概念与头脑中已有概念间的这种类属关系进行正确链接,将有利于学习者将新概念同化到自己头脑的已有概念体系中,从而习得概念。因此,如何利用前概念进行有效的生物学概念教学,值得探讨研究。
正确的前概念是学习生物学科学概念的良好基础和铺垫,它的正迁移作用可成为生物学概念学习的资源和概念学习的新的增长点,可使学生尽快地掌握新知识和知识结构。如学生在学习生物学概念前自己对生活中的一些生命现象和规律已有所了解,如:“向日葵随太阳转”“根的向地性与茎的背地性”,能促进对“生长素”概念的理解;“人感到寒冷时会打哆嗦”“一个球向你飞来时,你会接住或躲开它”,这些都能促进对“激素调节和神经调节”概念的理解;“种瓜得瓜,种豆得豆”“一猫生九崽,连母十个样”,可促进对“遗传与变异”概念的理解。这些已知正确的前概念,一方面有助于迁移到新概念的习得和有意义的建构,另一方面,有助于激发学生进一步学习生物科学的兴趣和动机。
片面或错误的前概念会成为生物学概念学习的障碍,这些错误的前概念如果得不到及时矫正,将影响对生物学概念的同化和顺应,使学生形成错误的思维,阻碍生物学科学概念的建构。如学习“植物个体发育”概念前,学生头脑中就有农作物的“春天播种,秋天丰收”的前概念,片面地认为植物的个体发育从种子开始,这就阻碍了学生建构“植物个体发育从受精卵开始”的科学概念;由于绿色植物能吸收二氧化碳、产生氧气,学生自然形成植物呼吸作用吸入二氧化碳、放出氧气的前概念,这个错误的前概念阻碍了“呼吸作用”概念的建构。又如,前些时间媒体上猛然间刮起了“吃基因补基因”的风潮,在社会上形成“吃核酸长核酸”的错误前概念。对于这些片面、错误的前概念,必须给予矫正,否则不能建构科学的概念。例如,针对“吃基因补基因”的前概念,可以通过对核酸的消化、代谢、合成的分析,使新知识与学生的前概念产生冲突,让学生暴露出错误观念,正确看待自己原有的生活经验,把对事物表面现象观察所得到的经验与生物学知识不一致的地方提出来进行反思,找出矛盾所在,经历思想上的冲突和震撼,造成认知结构的不平衡,促成原有知识结构的顺应,用科学的概念代替原有的错误观念,实现错误前概念向科学概念的转变。
二、生物学概念的有效建构
瑞士著名心理学家皮亚杰(J.Piaget)在其《发生认识论原理》中指出:“认知的结构既不是在客体中预先形成了的,因为这些客体总是被同化到那些超越于客体之上的逻辑框架中去,也不是在必须不断地进行重新组织的主体中预先形成了的。因此,认识的获得必须用一个将结构主义和建构主义紧密地连接起来的理论来说明,也就是说,每一个心理结构都是心理发生的结果,而心理发生就是从一个较初级的结构过渡到一个不那么初级的(或较复杂的)结构。”概念图的运用能较好地促进生物学概念的有意义的建构,如学习“光合作用”的概念时,指导学生利用概念图(如下图)建构光合作用的概念,不仅能拓展科学概念,还能培养学生的思维能力。它为学习者提供了一种学习科学语言的形式和建构科学知识的有效手段,有利于对概念知识的整合,有利于把握生物学概念的内涵与外延,能较好地提高学生生物学概念的结构化程度,有助于学生建立良好的认知结构。大量的研究表明:概念图可以帮助教师提高教学效率,概念图策略更适合于科学课程,且生物学上的显著性要大于化学和物理;它可以促进学习者进行有意义的学习;可以改变学习者的认知方式;有利于培养学生创造性思维。
三、生物学概念发展过程的展示
学习生物学的概念,不仅要学习概念的内涵与外延等理论知识,也要学习概念的产生、发展的演变过程。科学是一个发展的过程,任何生物学概念都要经历产生、发展的过程。其实学习生物学概念的产生发展的过程,就是学习概念的发展史。
(一)学习概念的发展过程是生物学科教学的需求
《普通高中生物课程标准(实验)》(以下简称《标准》)中建议安排的学习概念发展史有两类。一类是必修或选修课本中以课文形式呈现的史料,如学习“细胞”概念时,要求分析细胞学说建立的过程;学习“光合作用”概念时,要求说明光合作用及其对它的认识过程;学习“遗传物质”概念时,要求总结人类对遗传物质的探索过程;学习“生长素”概念时,要求概述植物生长素的发现和作用;学习“基因工程”概念时,要求简述基因工程的诞生过程;等等。另一类是建议学生自行搜集的相关资料,如学习“DNA”概念时,建议学生搜集DNA分子结构模型建立过程的资料;学习“进化”概念时,要求学生搜集生物进化理论发展的资料;学习“免疫”概念时,要求学生搜集有关干细胞研究进展的资料。除此之外,教材有些专题内容还涉及科学家进行探索的经典实验及资料,如孟德尔定律的发现、核酸是遗传物质的实验分析等。
(二)学习生物学概念发展过程有助于理解概念的科学知识
科学是一个发展的过程,任何生物学概念都要经历产生、发展的过程。学习概念发展过程不仅有助于了解概念的演变过程,而且有助于学生深刻地理解和牢固地掌握生物学概念的内涵与外延,从而理解生物学概念的科学本质。如在学习“光合作用”的概念时,让学生学习“光合作用”的发展史:古希腊学者亚里士多德提出,土壤是构成植物体的原料;1642年赫尔蒙特(J.van Helmont)栽培的柳苗试验,证明柳树营养生长物质不是来源于土壤,而与空气和雨水相关;1771年普利斯特利“绿色植物—烛—小鼠”实验,证明植物光合作用可以更新空气;1864年萨克斯“叶片半遮光—碘蒸气”实验,证明光合作用可能产生淀粉,并需要光;1880年恩吉尔曼“水绵—好氧性细菌”实验,证明光合作用产生O2,叶绿体是绿色植物光合作用场所;上世纪30年代鲁宾和卡门同位素标记实验,证明光合作用产生的O2全部来自H2O。通过概念发展史的学习,学生自然得出光合作用概念的实质,把无机物(CO2和H2O)转变成有机物,把光能转变成化学能,同时也清晰地掌握光合作用的物质变换的过程及场所。
(三)学习生物学概念发展过程有助于学生形成科学的观念
英国的“国家科学课程”中对于引入科学概念的解释为:学生应该理解科学概念随着时间而改变、发展的方式,理解这些概念及其应用是如何受社会、精神和文化背景影响的。由此不难看出,生物学概念的发展史中,不仅记载着生命科学知识的形成过程,而且蕴涵着科学家的创造思维方式和灵活多样的科学方法,体现科学家尊重事实、服从真理和实事求是的科学态度,以及勇于创新、善于合作和无私奉献的科学精神。所以学习生物学概念的发展史,不仅有利于更好地理解、掌握生物学概念,而且有利于学生形成科学的观念,提高生物学科学素养。
四、生物学概念负载研究方法的渗透
生物学是一门自然科学,也是一门实验科学。在生物学的发展过程中,尤其是实验生物学出现以后,研究手段和方法一直起着非常重要的促进作用。有些研究技术和方法的出现,甚至使生物学产生了飞跃性的发展,如显微镜技术和基因工程技术等分别导致了近代和现代生物学的产生。没有研究技术和方法的不断进步,也就没有生物学今天的巨大发展。所以学习生物科学,不仅要学习生物学的概念,还要了解生物学概念所蕴涵的科学技术和研究方法。
(一)渗透传统的生物学研究方法
生物学传统的方法较多,如观察法、调查法、显微镜法、放射性同位素示踪法、解剖法、实验法等,它们不仅是生物学积累事实材料的基本手段,而且是检验假说和理论的重要途径。如学习“生物体的化学元素”的概念时,渗透“放射性同位素示踪法”;学习“矿质元素”概念时,渗透“土培法”“沙培法”“水培法”;学习“叶绿素”概念时,渗透“层析法”和“光谱法”;学习“动物激素调节”的概念时,渗透临床观察法和动物实验法(如腺体摘除法、腺体移植法、结扎法、注射法、口服法等);学习“种群”概念时,渗透“标志重捕法”。
(二)渗透模型方法
美国《国家科学教育标准》把模型和科学事实、概念、原理、理论并列为科学主题的重点,并将构建、修改、分析、评价模型作为高中学生的基本科学探究能力。《标准》依据国际科学教育的发展,将模型和模型方法列入了课程目标。所谓“模型”,是指模拟原型(所要研究的系统的结构形态或运动形态)的形式。它不再包括原型的全部特征,但能描述原型的本质特征。模型方法是以研究模型来揭示原型的形态、特征和本质的方法,是逻辑方法的一种特有形式。如在高中生物课程中经常使用的物质模型有实物模型如生物体结构的模式标本,模拟模型如细胞结构模型、各种组织器官的立体结构模型等;思想模型是物质模型在思维中的引申,根据构建模型的思想方法的不同,又可以分为两类。一类是以形象化方法(或称为意象思维方法)构建的具象模型,它是人们在思维中通过对生物原型的简化和纯化而构思出来的。具象模型具有一定的形态结构特征,如DNA分子双螺旋结构、生物膜液态镶嵌模型等。它能使研究对象直观化,既可以促进研究,又可以简略描述研究成果,使之便于理解和传播。另一类是以理想化方法(或称抽象思维方法)构建的模型,是人们抽象出生物原型某方面的本质属性而构思出来的,例如,呼吸作用过程图解、光合作用过程图解等过程理想模型,食物链和食物网等系统理想模型。[2]《标准》很重视模型和模型方法。例如,“稳态与环境”模块中有两个活动建议:“探究水族箱(或鱼缸)中群落的演替”和“设计并制作生态瓶”,都是运用模型的探究。所以,生物学教学中,要结合生物学概念的教学,不断地渗透模型的方法,这不仅能完善学生对生物学概念的认知结构,而且能提升思维能力。
(三)渗透数学方法
数学方法指运用数学语言表述事物的状态、关系和过程,并加以推导、演算和分析,以形成对问题的解释、判断和预测的方法。目前,数学在生物学、医学等领域正起着越来越重要的作用,数学方法在科学教育中的价值更是不言而喻。高中生物课程对数学方法的使用主要有三个方面。第一,用数学式来定义抽象的生物学概念。《标准》没有明确要求用数学式定义概念,但“稳态与环境”模块中,列举“种群的特征”这个知识点,如果涉及种群密度,年龄结构和性别结构,出生率和死亡率等,就是用数学式定义的概念。这类定量的概念以数学方法揭示事物的本质及其发展变化规律,为研究工作提供一种简明精确的形式语言,具有重要的科学认识论价值和方法论价值。第二,用数学方法对生命现象的空间关系和数量关系进行描述、分析和计算。如以条形图、曲线图、统计图等来表现某一生命现象的统计数字大小及其变化。第三,用统计方法来研究随机现象的规律性变化。统计方法在生物界广泛存在,学习“遗传定律”时,渗透孟德尔是如何使用描述统计方法对豌豆杂交实验结果进行定量观察和数据分析,依据统计方法从样本到总体的推理,才发现了遗传性状的分离现象和自由组合现象。
(四)渗透系统分析方法
现代生物学的分析性研究已深入到分子、量子水平,但为了揭示生命运动的奥秘,还必须从生命系统的各个组成部分的联系和相互作用中,从它们和外界环境的相互联系和相互作用中了解整体。这就需要进行系统分析。现代系统分析包括定性分析和定量分析,高中生物学教育一般只能做定性分析,如同美国《国家科学教育标准》所要求的“学会从系统的角度思考和分析问题”。例如,学习“细胞器”的概念时,要让学生明白每个细胞器都具有一定功能,而且它们的结构与功能一般相互联系,但要完成某个具体功能时,细胞必须是一个完整的结构,否则就不行。又如,生物膜也是一个系统,它包括细胞膜、核膜、液泡膜、线粒体模、叶绿体膜、内质网膜、高尔基膜等,它们的组成成分是一样的,但具体的功能不同,它们是相互联系、相互制约、不可分割的统一的整体。又如“生态系统”的概念,是一个宏观的系统,它们的组成及营养结构组成一个典型的系统。
五、生物学概念蕴涵价值的体现
生物课程中的价值观具有丰富的内涵,价值观不仅强调对个人价值的判断,更强调对社会价值、科学价值、人文价值的判断。在生物学概念的教学中,要充分挖掘概念所蕴涵的价值因素,并有意识地贯穿于教学过程之中,这样才能使情感态度与价值观有机地渗透到课程教学内容中去。
(一)实用价值
生物学与人们的衣食住行、卫生保健以及环保密切相关。生物学对人类生活的实用价值是人类发展史上一个古老的话题,但在今天却被赋予新的意义。例如,在学习“细胞的分裂、分化、癌变、衰老”“生殖、发育”等概念时,可以让学生了解目前生物学在植物组织培养技术、克隆技术、生殖技术、器官移植、恶性肿瘤治疗等方面的应用价值;在学习“植物新陈代谢”概念时,可以让学生了解生物学在解决我国目前社会经济发展的一大热点——“三农”问题中的重大作用;学习“发酵”概念时,让学生了解利用酵母菌发酵制造啤酒、果酒、工业酒精,利用乳酸菌发酵制造奶酪和酸牛奶,利用真菌大规模生产青霉素,利用微生物发酵生产药品,如人的干扰素、胰岛素和生长激素等方面的应用价值。
(二)科学人文价值
人们常说,21世纪生命科学将成为带头科学,这一方面指生物科学技术的发展正在极大地影响着人们的生活和经济、技术的发展,另一方面指生物科学的发展正在深刻地改变着人类的思想和思维方式。生物学不仅具有科学价值,还具有巨大的人文价值。在生物学概念教学中,渗透人文性和科学性的统一,能拓宽学生的学科视野,使学生的抽象思维和形象思维协调发展,既有利于学生全面发展,又有利于培养学生创新的思维品质。例如,在学习“酶”的概念时,让学生了解有关酶的诺贝尔奖获得者及成就,同时,还可以讲解其中一些科学家不畏艰难、不畏权威,勇于攀登的科学精神。这样不仅能激发学生以后从事科学研究的动机,而且能激发学生形成勇往直前的精神。
(三)美育价值
从提高生物学教育的价值这个角度思考,美育是一个几乎未曾开发的处女地。生物学概念教学体现的美育价值,重点在于提高学生的审美能力。中国传统的审美方式重在感悟式的直觉思维,而生物学教育作为科学教育的一部分,应以严谨的理性分析为主。生物学中美的存在主要有两种,一种是生命美,生命世界给人类提供了无限广阔的审美领域,我们可以把它们统称为生命美。在学习“细胞”的概念时,可以让学生感悟各种细胞形态所蕴涵的形态美;在学习“生态系统”的概念时,可以讲生命本身的形式美,如生物体的色彩、线条、形状、声音美及生物界的和谐美。另一种是生物科学美。生物科学中的科学美包括理论美和实验美等,是生命世界本身的美学特征在生命科学中的体现。例如,学习“化学元素”和“细胞”概念时,可以让学生感悟生物界与非生物界的统一美和生物界细胞结构生物的统一美;在学习“细胞分裂”概念时,可以让学生感悟细胞分裂的规律美;在学习“DNA”概念时,让学生感悟DNA双螺旋结构模型的对称性体现了结构美。还可以让学生感悟噬菌体侵染细菌实验的新奇美,因为这个实验以奇妙的构思,确证了DNA是遗传物质,而蛋白质不是遗传物质。
生物学概念是生物课程具体目标中的知识、情感态度与价值观、能力的杂合子。课程目标的三个维度只是理论上的一种分类,从生物科学素养的形成来说,这三个纬度是同等重要、缺一不可的,从教学实践来看,这三个维度并不是彼此孤立,毫无联系的。相反,它们之间是相互依存,互为基础,你中有我,我中有你的不可分割的关系。就像《标准》所说,“在课程实施过程中它们是一个有机整体”。因此,在生物学概念教学中,不仅要关注剖析前概念,运用概念图建构概念体系,而且要展示生物学概念的产生、发展的演变过程,渗透概念研究过程中所负载的研究方法,体现生物学概念所蕴涵的价值的研究。只有这样,才能较好地落实《标准》的三维目标,提高学生生物科学素养。