以學(xué)生思維活動(dòng)為主線構(gòu)建生物學(xué)核心概念*

平亞茹 （北京市第一0一中學(xué) 北京 100091）

美國(guó)課程專家H.Lynn Erickon提出“概念為本的課程與教學(xué)”，認(rèn)為提高學(xué)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)更多的是要求思維能力的提升，而不是掌握更多的事實(shí)內(nèi)容［1］。由于概念是事物的本質(zhì)屬性在人腦中的反映，它是在抽象概括的基礎(chǔ)上形成的。概念的研究是思維研究的焦點(diǎn)和基礎(chǔ)［2］。正如斯騰伯格所說：“我們堅(jiān)信：教育的最主要目標(biāo)就是引導(dǎo)學(xué)生的思維,這也是教育最令人歡心的目標(biāo)?！保?］因此，思維活動(dòng)是課堂教學(xué)中師生的核心活動(dòng)。在教學(xué)實(shí)踐中，如何圍繞核心概念設(shè)計(jì)教學(xué)，促進(jìn)學(xué)生的思維能力發(fā)展是目前亟待解決的問題。本文以“植物體的結(jié)構(gòu)層次”為例,論述以學(xué)生思維活動(dòng)為主線構(gòu)建生物學(xué)核心概念，從而培養(yǎng)學(xué)生的思維能力。

1 構(gòu)建單元核心概念體系,為思維活動(dòng)規(guī)劃路徑圖

“細(xì)胞是生物體結(jié)構(gòu)和功能的基本單位”這一核心概念并非集中于某一章節(jié)而構(gòu)建，該單元既有貫穿前后的一些重要科學(xué)思想和方法，又有需學(xué)習(xí)、探究的相似情境，還有內(nèi)在的知識(shí)邏輯聯(lián)系等，所以，在教學(xué)過程中，要對(duì)其進(jìn)行整體上的考慮設(shè)計(jì)［4］。因此，在設(shè)計(jì)以學(xué)生思維活動(dòng)為主線構(gòu)建生物學(xué)核心概念的教學(xué)時(shí)，教師應(yīng)先構(gòu)建該單元的核心概念體系，如表1所示。在進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，以此作為思維活動(dòng)路徑圖，設(shè)計(jì)教學(xué)活動(dòng)、學(xué)習(xí)活動(dòng)和評(píng)價(jià)活動(dòng)。

表1 “植物體的結(jié)構(gòu)層次”單元概念體系［5］

由表1可以看出，“細(xì)胞是生物體結(jié)構(gòu)和功能的基本單位”是在大量的關(guān)于細(xì)胞的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和分裂、分化事實(shí)，以及關(guān)于組織、器官和系統(tǒng)一般概念的基礎(chǔ)上概括形成的，可以統(tǒng)攝一般概念，且具有遷移應(yīng)用的價(jià)值。一旦形成“細(xì)胞是生物體結(jié)構(gòu)和功能的基本單位”這一核心概念后，就可解釋“為什么不同的組織細(xì)胞不同”等大量的事實(shí)性知識(shí)。因此，學(xué)生在形成核心概念后，通過核心概念的遷移應(yīng)用，可由概念性知識(shí)轉(zhuǎn)化為事實(shí)性知識(shí)，并解決實(shí)際問題，不但可以減輕學(xué)生的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)，而且提高了其分析問題、解決問題的能力［6］。

2 感知、生疑、激疑、釋疑，讓思維圍繞核心概念而展開

中學(xué)生思維的基本特點(diǎn)是抽象邏輯思維處于優(yōu)勢(shì)的地位，但在很大程度上，還屬于經(jīng)驗(yàn)型，他們的邏輯思維需要感性經(jīng)驗(yàn)的直接支持［2］。因此，在教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，教師應(yīng)創(chuàng)造豐富的感性材料，為青少年從經(jīng)驗(yàn)型抽象思維過渡到理論型經(jīng)驗(yàn)思維提供有力支撐。

2.1 提供豐富的感性材料，讓學(xué)生充分感知，建立表象 教師給每個(gè)小組準(zhǔn)備一盆不同種類的植物，例如，金橘、番茄、菊花、豌豆苗、柏樹（盆景）等，探究綠色開花植物體的組成。

當(dāng)學(xué)生觀察完后，教師可讓各組成員分別介紹植物體的組成。例如觀察菊花的小組提出植物體有根、莖、葉、花4種器官，觀察金橘的小組提出植物體有根、莖、葉、果實(shí)、種子5種器官。各組匯報(bào)結(jié)束，可請(qǐng)學(xué)生歸納這些植物體的共同組成器官。通過歸納，學(xué)生很容易概括出“植物體是由根、莖、葉組成的”。這時(shí)，學(xué)生會(huì)產(chǎn)生疑問：為什么有的植物體有花、果實(shí)、種子，有的植物體卻沒有？這是學(xué)生真正參與思維活動(dòng)產(chǎn)生的渴望被解答的疑問。教師不應(yīng)立刻解答這一疑問，而應(yīng)將其拋給學(xué)生分析。有的學(xué)生認(rèn)為，這些植物也有根、莖、葉、花、果實(shí)、種子六大器官，例如，豌豆苗還沒開花，更談不上結(jié)果，所以看不到花、果實(shí)、種子。有的學(xué)生認(rèn)為，并非所有的植物體都有根、莖、葉、花、果實(shí)、種子六大器官，例如，柏樹就是不開花植物，沒有果實(shí)。此時(shí)，學(xué)生爭(zhēng)論很激烈，并充分暴露其前概念，作為教師要轉(zhuǎn)化學(xué)生的這一前概念，指出柏樹、松樹等裸子植物是不開花結(jié)果的，只有綠色開花植物體才有根、莖、葉、花、果實(shí)、種子六大器官。

值得注意的是，在探究綠色開花植物體六大器官的環(huán)節(jié)，教師可有意選擇柏樹，創(chuàng)設(shè)產(chǎn)生認(rèn)知沖突的情境，引發(fā)學(xué)生的思維碰撞，通過對(duì)比分析構(gòu)建綠色開花植物的概念。

2.2 提出基本問題，激發(fā)思維，讓思維圍繞核心概念展開 基本問題是教與學(xué)的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)力，可促使學(xué)生積極參與到學(xué)習(xí)中，并在以行為表現(xiàn)為本的活動(dòng)與更深層概念性理解之間架設(shè)一座橋梁?；締栴}是幫助學(xué)生在更復(fù)雜水平上進(jìn)行思維的一個(gè)有效工具［1］。

在學(xué)生構(gòu)建“綠色開花植物體直接由六大器官組成”這一概念后，教師可提出這一基本問題：器官各組成部分的形態(tài)、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其功能相同嗎？圍繞本節(jié)課的核心概念提出基本問題，目的是以基本問題激發(fā)學(xué)生的思維，并為其思維活動(dòng)指明方向。

2.3 基于基本問題設(shè)計(jì)探究實(shí)踐活動(dòng)，將思維引向基本理解 基于基本問題設(shè)計(jì)探究實(shí)踐活動(dòng)，目的是讓學(xué)生通過解剖、觀察植物器官，探究各組成部分的形態(tài)、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，推測(cè)它們的功能，從而促進(jìn)基本理解（抽象概括），構(gòu)建概念。

基本理解是思維綜合水平的基礎(chǔ)。由于它們是在事實(shí)基礎(chǔ)上產(chǎn)生的深層的、可遷移的觀念，可稱之為基本理解。抽象概括是對(duì)概念關(guān)系的表述［1］。

2.3.1 觀察是思維的“觸角” 通過對(duì)比觀察番茄果實(shí)，學(xué)生發(fā)現(xiàn)果皮、果肉和細(xì)絲的分布、硬度、形狀等方面存在很大差異。他們根據(jù)番茄表皮堅(jiān)韌，以及表皮破損后易腐爛的生活經(jīng)驗(yàn)，推測(cè)表皮具有保護(hù)功能；根據(jù)果肉有酸甜味，柔軟、多汁，推測(cè)果肉細(xì)胞有儲(chǔ)存糖類等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的功能；根據(jù)黃白色的細(xì)絲深入到番茄果實(shí)的各個(gè)部分，推測(cè)細(xì)絲起“聯(lián)系”作用。

2.3.2 猜想是思維的“翅膀” 在交流時(shí)，學(xué)生可根據(jù)植物各部分的功能推測(cè)細(xì)胞的特點(diǎn)，從而發(fā)展根據(jù)事實(shí)提出猜想的思維能力。著名科學(xué)家牛頓曾說：“沒有大膽的猜想，不可能有偉大的發(fā)現(xiàn)和發(fā)明?！?/p>

2.3.3 體驗(yàn)是思維的“源泉” 為了尋找證據(jù)，驗(yàn)證猜想，學(xué)生積極主動(dòng)地用顯微鏡進(jìn)行觀察，并發(fā)現(xiàn)植物器官不同部位的細(xì)胞具有不同的形態(tài)結(jié)構(gòu)，細(xì)胞不是散亂地排布，而是有序排列形成一個(gè)個(gè)細(xì)胞群。教師無須告訴學(xué)生各細(xì)胞群是什么，可讓學(xué)生命名這些不同的細(xì)胞群。學(xué)生根據(jù)動(dòng)物體的結(jié)構(gòu)層次中學(xué)過的有關(guān)的組織概念，結(jié)合觀察和推測(cè)，會(huì)將表皮、果肉、細(xì)絲分別命名為保護(hù)組織、營(yíng)養(yǎng)組織及聯(lián)絡(luò)組織。由于他們不知道細(xì)絲的功能，就會(huì)暴露出其前概念。為了將前概念轉(zhuǎn)變?yōu)榭茖W(xué)概念，教師可出示莖、葉、花都變紅了的百合花，引導(dǎo)學(xué)生思考：紅墨水是如何從莖運(yùn)輸?shù)饺~、花的？學(xué)生認(rèn)識(shí)到變紅的細(xì)絲是輸導(dǎo)組織，輸導(dǎo)組織貫穿于整個(gè)植物體。之后，教師可請(qǐng)學(xué)生品嘗雪花梨和甘蔗，體驗(yàn)機(jī)械組織、薄壁組織和輸導(dǎo)組織的存在方式及區(qū)別，說出各組織的功能。由樹為什么能不斷加粗等現(xiàn)象，分析分生組織的功能?？梢姡瑳]有體驗(yàn)，也就沒有思維的源泉。學(xué)生通過觀察、猜想、體驗(yàn)，建立表象，對(duì)各種組織如何形成器官形成感性認(rèn)識(shí)。

2.3.4 概括是思維的“內(nèi)核” 在表象的基礎(chǔ)上，通過抽象概括構(gòu)建“每一種器官都由幾種不同的組織構(gòu)成”“每一種組織都由形態(tài)相似、結(jié)構(gòu)和功能相同的細(xì)胞聯(lián)合在一起形成”的概念。

2.4 分析、歸納、概括、總結(jié)，讓思維引領(lǐng)概念系統(tǒng)化 教師引導(dǎo)學(xué)生通過分析、歸納、概括、總結(jié)，由微觀到宏觀，再由宏觀到微觀描述植物體的結(jié)構(gòu)層次，繪制植物體的結(jié)構(gòu)層次圖（圖1）。

在生物體的結(jié)構(gòu)層次中，細(xì)胞是最基本的層次。由細(xì)胞→組織→器官→生物個(gè)體，其中每個(gè)層次都是一個(gè)整體，通過系統(tǒng)思維，運(yùn)用綜合分析法，將細(xì)胞各個(gè)結(jié)構(gòu)依據(jù)其功能聯(lián)系起來，才能從整體理解細(xì)胞各個(gè)部分之間的相互關(guān)系，以及協(xié)調(diào)配合完成細(xì)胞的各種生命活動(dòng)。

總之，以思維活動(dòng)為主線構(gòu)建生物學(xué)核心概念，從學(xué)生的學(xué)習(xí)過程來看，經(jīng)歷實(shí)踐—認(rèn)識(shí)—再實(shí)踐—再認(rèn)識(shí)的過程。從學(xué)生的思維發(fā)展特點(diǎn)來看，經(jīng)歷從經(jīng)驗(yàn)型（感性）思維方式到理論型（理性）思維方式的飛躍。從學(xué)生思維訓(xùn)練的預(yù)期效果來看，即將經(jīng)歷從再生性思維到創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)過程。可以說，科學(xué)概念的形成過程，是思維的發(fā)展過程，而逐步構(gòu)建概念體系的同時(shí)，也會(huì)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力。