生物教學(xué)中概念模型的實(shí)踐與應(yīng)用研究

馬中立

摘要：2009年我國《素質(zhì)教育新課程改革標(biāo)準(zhǔn)》在第一章中首次明確提出，倡導(dǎo)廣大學(xué)生積極主動(dòng)參與到課堂中，加強(qiáng)學(xué)習(xí)小組之間的溝通和交流合作，培養(yǎng)廣大學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，分析和解決實(shí)際問題的綜合能力，并且在第二十三章中明確提出了學(xué)校課堂教學(xué)建設(shè)應(yīng)”以學(xué)生為主體，以教師為主導(dǎo)”，關(guān)注廣大學(xué)生的集體自主性和個(gè)性化健康成長，使不同年齡段的學(xué)生都可以得到發(fā)展。新課標(biāo)同時(shí)也要求學(xué)生必須能基于自己所學(xué)的生物科學(xué)事實(shí)正確建模，理解并熟練掌握各種生物學(xué)大概念。通過綜合分析近幾年我國高考的理綜試卷我們可以清楚地看到，涉及讓學(xué)生自主分析并自主建構(gòu)生物科學(xué)模型的題目比例正在逐年增多，在實(shí)踐性的課堂教學(xué)中通過建構(gòu)概念模型的方式來培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力和發(fā)現(xiàn)問題，解決實(shí)踐性問題的意識(shí)和技巧是非常必要的.鑒于此，我們?cè)诙啻螌W(xué)習(xí)了國內(nèi)外一些相關(guān)的課堂教學(xué)的理論后，經(jīng)過反復(fù)研究、縝密推敲，結(jié)合我校實(shí)際情況，首當(dāng)其沖在我校生物課堂教學(xué)中實(shí)行概念模型的建構(gòu)與綜合應(yīng)用，此舉大大提升了教師的建模素養(yǎng)和教學(xué)技術(shù)能力，同時(shí)培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)思維和建模能力。

關(guān)鍵詞：生物教學(xué);概念模型;教學(xué)策略;實(shí)踐研究

一、課題提出的背景

1.生物新課程標(biāo)準(zhǔn)的要求

《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》明確提出了普通高中生物學(xué)基礎(chǔ)素養(yǎng)教育的一個(gè)基本觀點(diǎn)和原則，即以學(xué)科綜合素養(yǎng)教育為主要培養(yǎng)目標(biāo)和核心，并且明確指出了必修和選擇課程每一個(gè)模塊的內(nèi)容都集中在一些重要的概念上，凸顯這些概念在生物學(xué)教學(xué)中的作用和地位正是近年來國際上生物學(xué)教育研究和發(fā)展的一個(gè)趨勢(shì).新課標(biāo)同時(shí)還要求我們教師和學(xué)生要把自己的認(rèn)知正確地運(yùn)用到建模過程中，理解并熟練掌握各種生物學(xué)大概念。

2.生物學(xué)科的自身特點(diǎn)

生物學(xué)科課程作為一門獨(dú)立的綜合性自然學(xué)科，在其知識(shí)結(jié)構(gòu)體系中存在著大量基礎(chǔ)性和技術(shù)性專業(yè)概念.僅在我國普通高中的生物學(xué)科必修課程中就已經(jīng)存在大約450多個(gè)，其中沒有明確界定的有200多個(gè)，平均每節(jié)課至少需要涉及4-5個(gè)基本概念.故如何運(yùn)用行之有效的方法進(jìn)行課堂教學(xué)，使得學(xué)生們愉快地掌握和理解生物學(xué)概念，是值得我們認(rèn)真研究的內(nèi)容。

3.近年來的高考命題趨勢(shì)

分析近幾年的高考理綜試卷我們可以清楚地看到，讓學(xué)生自主分析并自行構(gòu)建生物科學(xué)模型的題目比例正在逐年遞增，試卷不僅僅是簡單地考查學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的記憶能力，更著眼于考查學(xué)生的邏輯表達(dá)能力以及他們?nèi)绾伟l(fā)現(xiàn)問題，解決實(shí)際問題的能力。所以在實(shí)際課堂教學(xué)中，老師通過創(chuàng)造性建構(gòu)概念和模型的方法去培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思考能力和發(fā)現(xiàn)問題，解決問題的意識(shí)和技巧是十分必要的.

二、課題研究的意義

1.理論意義—有助于構(gòu)建生物高效課堂

如何進(jìn)一步改善和提高我們的課堂教學(xué)質(zhì)量，構(gòu)建一個(gè)高效的課堂，而進(jìn)行新時(shí)期的課程教學(xué)改革無疑是必然途徑。新時(shí)期課程教學(xué)改革的核心思想是"為了每一位學(xué)生的發(fā)展"，這就需要我們教師在進(jìn)行課堂教學(xué)時(shí)，把焦點(diǎn)都放在學(xué)生身上，真正實(shí)現(xiàn)教學(xué)觀念的轉(zhuǎn)變，尤其是教學(xué)手段和教學(xué)方式的改變。在生物課堂教學(xué)中通過構(gòu)建模型不但可以幫助學(xué)生清晰地認(rèn)識(shí)并掌握各個(gè)章節(jié)的重難點(diǎn)，還可以有效開發(fā)學(xué)生的自主創(chuàng)造潛能.其中概念模型的建立，更能很好地幫助學(xué)生理清章節(jié)之間千絲萬縷的關(guān)系，讓學(xué)生逐漸形成自己的知識(shí)框架，從而提高和培養(yǎng)學(xué)生的興趣和學(xué)習(xí)熱情，促使他們積極主動(dòng)地參與進(jìn)課堂。這樣的課堂才是我們一直所向往的高效課堂。

2.實(shí)踐意義—提高學(xué)生的學(xué)習(xí)自主性，促進(jìn)學(xué)生的綜合素質(zhì)發(fā)展

高中新課程教育改革切實(shí)要求我們老師必須徹底改變傳統(tǒng)教育理念，真正做到以教師為主導(dǎo)，學(xué)生成長為主體。并且再次明確強(qiáng)調(diào)，在課堂教學(xué)中，老師要把課堂歸還給學(xué)生，要以激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣作為出發(fā)點(diǎn)。古人說"知之者不如好之者，好之者不如樂之者"，要想讓學(xué)生從"知之"逐漸地轉(zhuǎn)變成"好之""樂之"，教師在課堂上就要密切關(guān)注學(xué)生的思維和意愿，注重為學(xué)生營造一個(gè)輕松和諧，開放自由的課堂思維和學(xué)習(xí)氣氛，促使學(xué)生從被動(dòng)的接受式思維逐漸地轉(zhuǎn)變成積極、自主的思維。而且更需要教師專心致力于不斷培養(yǎng)和提高學(xué)生的理論、實(shí)際操作能力與創(chuàng)新能力，促進(jìn)他們綜合素養(yǎng)的發(fā)展。模型構(gòu)建指的是在學(xué)生的大腦中經(jīng)過塑造和發(fā)展形成的對(duì)生物學(xué)科相關(guān)問題的抽象映射，再通過真實(shí)的自然物象或者是圖表、概念、畫像等直觀形式向全體學(xué)生進(jìn)行呈現(xiàn).如果經(jīng)過一段時(shí)間的科學(xué)有效的思維訓(xùn)練，之后學(xué)生們應(yīng)該可以靠自己的邏輯思維能力來制定生物模型，并通過模型來解決實(shí)際問題.在生物學(xué)科中，生物學(xué)概念是知識(shí)體系中最基本的內(nèi)容，概念教學(xué)也一直是高中生物教學(xué)的核心之一.妥善運(yùn)用概念模型，有利于幫助學(xué)生熟練掌握將生物科學(xué)概念運(yùn)用到課堂教學(xué)中的方法，進(jìn)而增強(qiáng)他們?cè)谡n堂中分析問題，解決問題時(shí)認(rèn)真思考的意識(shí)和能力，充分發(fā)揮學(xué)生在課堂教學(xué)中的積極主動(dòng)性和主體性。綜上所述，概念模型的妥善使用可以有效地培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立探究能力，自主參與到學(xué)習(xí)中的意識(shí)和技巧，形成科學(xué)的思維方式，從而推動(dòng)學(xué)生的綜合化，全面化發(fā)展。

三、研究的方法

1.文獻(xiàn)研究法

課題組全體成員共同學(xué)習(xí)了與教育科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域有關(guān)的知識(shí)點(diǎn)和教育科學(xué)技術(shù)理論，如建構(gòu)主義理論、教學(xué)中的最優(yōu)化理論、協(xié)同學(xué)習(xí)理論以及創(chuàng)新課程理念等，提高了課題小組全體成員的科學(xué)技術(shù)理論素養(yǎng)，使我們的科學(xué)技術(shù)研究能力建立在先進(jìn)的理論基礎(chǔ)之上。與此同時(shí)，我們還收集和查閱了各類文獻(xiàn)資料，包括各種期刊、論文、專欄著作等，閱讀了許多與模型建構(gòu)和概念性教學(xué)密切相關(guān)的書籍和文章，為該課題的開展提供理論上的支持。并充分結(jié)合實(shí)踐，在課堂教學(xué)中進(jìn)行了多角度、不同維度的探索，借鑒已有的經(jīng)驗(yàn)和成果，把握研究方向。

2.行動(dòng)研究法

通過計(jì)劃、實(shí)施、觀察、反思等四個(gè)步驟，制定研究實(shí)施方案，圍繞所選內(nèi)容開展課堂實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)問題，并反思、分析問題，探索在實(shí)際教學(xué)中如何高效進(jìn)行概念模型的實(shí)踐與應(yīng)用。把研究和課堂教學(xué)緊密結(jié)合起來，在實(shí)踐性課堂中進(jìn)行研究，同時(shí)在研究過程中深化教學(xué)。邊行動(dòng)邊探索邊研究，在此期間用心觀察每一位學(xué)生的課堂表現(xiàn)和學(xué)習(xí)情況，搜集每一位學(xué)生的課堂活動(dòng)動(dòng)態(tài)，并對(duì)之進(jìn)行詳細(xì)分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在的問題，予以處理和解決，達(dá)到提高教學(xué)效率的目的。

3.問卷調(diào)查法

設(shè)計(jì)一份針對(duì)學(xué)生關(guān)于對(duì)概念模型建構(gòu)認(rèn)識(shí)的調(diào)查問卷，深入到各個(gè)班級(jí)，深入到學(xué)生個(gè)人，進(jìn)行調(diào)研問卷，分析在概念模型教學(xué)建構(gòu)的過程中可能存在的一些問題及概念教學(xué)實(shí)踐中存在的一些問題。根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況探索出相應(yīng)的教學(xué)策略。找出制約教師自身成長和影響課堂效率的關(guān)鍵因素，找準(zhǔn)課題研究的重點(diǎn)和突破口，明確課題研究的思路和方向，為課題研究提供第一手材料和資源，創(chuàng)造條件，這有利于我們了解現(xiàn)實(shí)問題，解決既定問題，還能發(fā)現(xiàn)新的問題。

4.經(jīng)驗(yàn)總結(jié)法

在大量科學(xué)研究的基礎(chǔ)上，積累豐富的第一手資料，進(jìn)行歸納與綜合分析，總結(jié)得與失，并努力使之更加系統(tǒng)化、理論化。及時(shí)地對(duì)課題開展過程中取得的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)做出總結(jié)，對(duì)具體的操作性措施及時(shí)進(jìn)行修改、補(bǔ)充和創(chuàng)新，力求使課題的研究層次上升至一定的科學(xué)技術(shù)理論層次，形成有較高價(jià)值的研究報(bào)告。

四、”構(gòu)建概念模型”在高中生物教學(xué)中的實(shí)踐研究

（一）”構(gòu)建概念模型”學(xué)習(xí)策略在我國高中生物課堂教學(xué)中的調(diào)查分析研究

1.調(diào)查目的：

為了把"構(gòu)建概念模型"學(xué)習(xí)策略引入到生物課堂中，首先需要了解影響"構(gòu)建概念模型"學(xué)習(xí)策略的各種因素，以便在教學(xué)活動(dòng)中能順利實(shí)施此學(xué)習(xí)策略。故對(duì)高中部分學(xué)生進(jìn)行問卷調(diào)查，先了解清楚"構(gòu)建概念模型"學(xué)習(xí)策略在高中教學(xué)中的現(xiàn)狀。

2.調(diào)查內(nèi)容：

（1）”構(gòu)建概念模型”在我國高中生物科學(xué)課堂教學(xué)中的實(shí)際運(yùn)用現(xiàn)狀及其制約因素;

（2）學(xué)生對(duì)教學(xué)中使用”概念模型”學(xué)習(xí)策略的意愿及自身構(gòu)建”概念模型”的能力

3.調(diào)查對(duì)象：本次調(diào)查的對(duì)象為汝州市及周邊高級(jí)中學(xué)的高一學(xué)生

4.調(diào)查方式：

本次調(diào)查主要采用問卷調(diào)查形式，共計(jì)對(duì)469人發(fā)放問卷，當(dāng)面回收問卷，確保問卷的有效性，發(fā)放469份，回收469份，有效問卷率100%.

5.調(diào)查結(jié)果：

（1）教師由于主觀或客觀因素，目前課堂教學(xué)中使用此種教學(xué)策略的很少;

（2）學(xué)生對(duì)高中生物課存在很大的興趣;

（3）學(xué)生對(duì)”構(gòu)建概念模型”知之甚少，但大部分學(xué)生很愿意在學(xué)習(xí)中采用此種模式并愿意克服困難積極配合;

（4）學(xué)生認(rèn)為使用”構(gòu)建概念模型”學(xué)習(xí)策略好處多多，可以發(fā)展創(chuàng)新思維，促進(jìn)小組合作學(xué)習(xí)，讓自己的知識(shí)系統(tǒng)化網(wǎng)絡(luò)化，最終提高自己生物成績.

（二）”構(gòu)建概念模型”的綜合學(xué)習(xí)發(fā)展策略在當(dāng)代我國普通高中生物課堂教學(xué)過程中的有效運(yùn)用及實(shí)踐案例探討研究

1.研究對(duì)象：

汝州市第一高級(jí)中學(xué)的高一（13）班和高一（14）班的學(xué)生，兩個(gè)班級(jí)的班型一致，均被命名為錢學(xué)森實(shí)驗(yàn)班;學(xué)生的人數(shù)基本一致，分別是61和63名學(xué)生.我校的高一（13）班作為實(shí)驗(yàn)組，進(jìn)行“構(gòu)建概念模型”教學(xué)，我校的高一（14）班作為對(duì)照組，按照傳統(tǒng)的方法教學(xué)。

2.研究目的：

（1）把”構(gòu)建概念模型”作為一種新型的學(xué)習(xí)策略引入到實(shí)際課堂教學(xué)中，培養(yǎng)了學(xué)生的邏輯思考能力和小組合作學(xué)習(xí)及互動(dòng)交流的能力;

（2）有利于幫助廣大學(xué)生掌握正確的生物學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)，還能讓學(xué)生進(jìn)一步理解生物學(xué)概念的內(nèi)涵與外延，適應(yīng)新高考的需要;

（3）培養(yǎng)了學(xué)生把瑣碎的知識(shí)轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化知識(shí)的能力，讓枯燥乏味的學(xué)習(xí)活動(dòng)變得輕松，從而大大提高了學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)效率.

3.研究方法：

以人教版三本必修生物教材作為主要研究內(nèi)容，以學(xué)生有無學(xué)習(xí)和使用"構(gòu)建概念模型"的學(xué)習(xí)策略為自變量，以學(xué)生的小組合作學(xué)習(xí)及交流能力、解題技巧、學(xué)生在生物課堂上的行為表現(xiàn)、構(gòu)建概念模型的能力及成績有無得到提高作為因變量，研究"構(gòu)建概念模型"的學(xué)習(xí)策略在新授課，復(fù)習(xí)課及習(xí)題課教學(xué)中的實(shí)際運(yùn)用情況，教師在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的過程中，對(duì)兩班學(xué)生在課堂上的關(guān)注度、教學(xué)進(jìn)展、課后作業(yè)布置及檢查等無關(guān)變量上都要保持高度一致，以排除這些因素對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的干擾。

五、結(jié)論與展望

1.構(gòu)建概念模型能提升學(xué)生對(duì)生物學(xué)科的學(xué)習(xí)興趣

傳統(tǒng)的生物課堂教學(xué)模式是教師為主體，大多采用滿堂灌的形式，在此情況下，學(xué)生只是單純的知識(shí)接受者，缺乏對(duì)知識(shí)的深入思考，久而久之難免覺得枯燥。把"構(gòu)建概念模型"理論引入到了現(xiàn)代生物教學(xué)課堂，采用"學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)"的課堂教學(xué)模式，學(xué)生逐漸成為生物教學(xué)課堂的主要參與者和課堂主人，參加生物課堂的積極性得以增強(qiáng)，并從中尋找到了學(xué)習(xí)生物的快樂，自然學(xué)習(xí)的興趣也隨之增強(qiáng)。

2.構(gòu)建概念模型可以培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生建模理念和思維，提升他們的建模能力

學(xué)生在構(gòu)建概念模型的過程中，通過自主探究和小組合作，逐步理清了概念模型構(gòu)建的步驟，建模能力得到有效提升。在新授課，復(fù)習(xí)課及習(xí)題的課堂中逐漸學(xué)會(huì)運(yùn)用概念模型建構(gòu)方法來理清所學(xué)知識(shí)之間的關(guān)聯(lián)，從而大大提高了學(xué)習(xí)效率。當(dāng)學(xué)生在充分認(rèn)識(shí)到這種學(xué)習(xí)的好處之后，自然慢慢形成概念模型構(gòu)建意識(shí)。在此種意識(shí)的推動(dòng)下，學(xué)生各項(xiàng)學(xué)習(xí)技能都得到了有效的提升，學(xué)科素養(yǎng)也進(jìn)一步得到了提高。

3.構(gòu)建概念模型可以促使學(xué)生改變學(xué)習(xí)方式，提高學(xué)習(xí)成績

在實(shí)際教學(xué)中利用模型建構(gòu)，可以讓學(xué)生把知識(shí)變得系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化，在此過程中學(xué)生的邏輯思維能力和歸納總結(jié)能力可以得到有效提升。在我們建構(gòu)概念模型的教學(xué)過程中，無論學(xué)生自主探究還是小組的協(xié)同合作，都可以讓學(xué)生變被動(dòng)的知識(shí)接受者為主動(dòng)的知識(shí)探索者。通過概念模型的建立，新舊基礎(chǔ)知識(shí)之間的聯(lián)系可以清晰地呈現(xiàn)，還可以突出教材中的重難點(diǎn)，有效區(qū)分易混點(diǎn)，最終通過系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化的知識(shí)框架，讓學(xué)生整體掌握生物科學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí);學(xué)生還可以通過構(gòu)建概念模型的方法快速地進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)的有效遷移，高效地解決相關(guān)習(xí)題，提高自己的學(xué)習(xí)成績。

4.建構(gòu)概念模型可以促使教師專業(yè)能力提升

要想在課堂中真正引入"概念模型"的學(xué)習(xí)策略，老師首先做到充分地建立起自已的概念知識(shí)結(jié)構(gòu)框架體系，深刻地認(rèn)識(shí)和了解每個(gè)概念的基本內(nèi)涵及其外延，不僅必須把課文中所有的內(nèi)容熟記于心，還要把瑣碎的概念知識(shí)全部內(nèi)化成自己的內(nèi)容。只有這樣，當(dāng)學(xué)生在構(gòu)建概念模型的過程中遇到困難時(shí)，我們才能及時(shí)地對(duì)其進(jìn)行糾正、完善，并提出有效的指導(dǎo)意見。所以，在引導(dǎo)學(xué)生將"建立概念模型"這一學(xué)習(xí)戰(zhàn)略應(yīng)用于生物課堂教學(xué)的整個(gè)過程中，教師其實(shí)本身也是在不斷地學(xué)習(xí)，不斷進(jìn)行探究，這非常有利于培養(yǎng)教師自身的專業(yè)技術(shù)素養(yǎng)和學(xué)科專業(yè)技術(shù)能力。