高中生物五構(gòu)概念教學(xué)法實(shí)踐研究

方涵

【摘? 要】本文將五構(gòu)概念教學(xué)法應(yīng)用于“生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)”一節(jié)課，通過“解構(gòu)—初構(gòu)—重構(gòu)—架構(gòu)—?jiǎng)?chuàng)構(gòu)”概念這五個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)在以生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)概念建構(gòu)為教學(xué)明線的同時(shí)，與生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)發(fā)展的暗線相結(jié)合。以“情境—任務(wù)—活動(dòng)—評價(jià)”為主線的教學(xué)過程，充分發(fā)揮學(xué)生在學(xué)習(xí)活動(dòng)中的主體性和主動(dòng)性，促進(jìn)了課堂深度學(xué)習(xí)的發(fā)生。

【關(guān)鍵詞】“五構(gòu)概念”；深度學(xué)習(xí)；概念教學(xué)

深度學(xué)習(xí)和生物學(xué)概念教學(xué)具有緊密的聯(lián)系。一方面深度學(xué)習(xí)能夠促進(jìn)概念教學(xué)。深度學(xué)習(xí)是建立在理解的基礎(chǔ)上，擺脫了事實(shí)本位的知識觀，走向理解本位的知識觀，是通過解決真實(shí)問題所進(jìn)行的可遷移學(xué)習(xí)過程。可見，深度學(xué)習(xí)過程必然是一個(gè)注重概念學(xué)習(xí)和應(yīng)用的過程，這與概念教學(xué)的目標(biāo)高度一致。另一方面概念教學(xué)又可以強(qiáng)化深度學(xué)習(xí)的發(fā)生。五構(gòu)概念教學(xué)法將某一課時(shí)的次位概念“解構(gòu)”為若干個(gè)一般概念體系，沿著“情境導(dǎo)入——活動(dòng)論證——整合建?！w移拓展”的路徑，實(shí)現(xiàn)對概念的初構(gòu)、重構(gòu)、架構(gòu)和創(chuàng)構(gòu)，幫助學(xué)生完成概念學(xué)習(xí)。本文以基于五構(gòu)概念教學(xué)法的“生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)”一節(jié)課的課堂實(shí)施過程為載體，以學(xué)生的概念學(xué)習(xí)全過程為主線，對促進(jìn)深度學(xué)習(xí)發(fā)生的概念教學(xué)過程進(jìn)行闡釋。

一、“解構(gòu)”次位概念，設(shè)計(jì)課時(shí)學(xué)習(xí)流程

（一）解構(gòu)課時(shí)概念體系

由于課時(shí)教學(xué)在時(shí)間上的局限性，教師需要對大單元整體教學(xué)的重要概念進(jìn)行解構(gòu)。同樣對每一個(gè)課時(shí)教學(xué)而言，需要對次位概念進(jìn)行解構(gòu)，將上位的概念進(jìn)行拆分形成一系列的一般概念。這有利于教師將有限的時(shí)間相對集中于引導(dǎo)學(xué)生對次位概念的理解上，進(jìn)而為學(xué)生學(xué)習(xí)重要概念創(chuàng)造條件。“生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)”一節(jié)的上位概念為：生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)在生物群落與無機(jī)環(huán)境之間不斷循環(huán)；舉例說明利用物質(zhì)循環(huán)規(guī)律，人們能夠更加科學(xué)、有效地利用生態(tài)系統(tǒng)中的資源；闡明某些有害物質(zhì)會通過食物鏈不斷地富集的現(xiàn)象。圍繞這些上位概念的學(xué)習(xí)，將其拆分為：碳在生態(tài)系統(tǒng)中循環(huán)反復(fù)運(yùn)動(dòng)、汞等某些物質(zhì)沿食物鏈不斷積累和濃縮、物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)的關(guān)系和科學(xué)、有效地利用當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)中的資源等四個(gè)概念序列。

（二）設(shè)計(jì)課時(shí)學(xué)習(xí)流程

要讓學(xué)生的學(xué)習(xí)真正發(fā)生，教師需將基本概念轉(zhuǎn)化為基于真實(shí)生物學(xué)情境的學(xué)習(xí)任務(wù)或探究的問題。即以“情境—任務(wù)—活動(dòng)—評價(jià)”為主線組織教學(xué)，學(xué)生帶著任務(wù)或問題進(jìn)行活動(dòng)，最終實(shí)現(xiàn)知識的自主建構(gòu)，達(dá)成學(xué)習(xí)目標(biāo)。本節(jié)課的學(xué)習(xí)流程具體設(shè)計(jì)見表1。

二、實(shí)施“初構(gòu)”“重構(gòu)”“架構(gòu)”和“創(chuàng)構(gòu)”概念教學(xué)路徑

（一）情境導(dǎo)入，初構(gòu)概念——深度學(xué)習(xí)的基石

認(rèn)知主義的學(xué)習(xí)理論認(rèn)為學(xué)習(xí)不是將新信息簡單地注入大腦的記憶系統(tǒng)，而是通過同化和順應(yīng)的心理機(jī)制，再將新信息納入原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)。在這個(gè)過程中，學(xué)生可能是對自我原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)的部分調(diào)整或重組，也可能是建立新的認(rèn)知結(jié)構(gòu)。這就提示我們在教學(xué)中要重視對學(xué)生前概念的探查。

在課堂教學(xué)過程中，教師可以結(jié)合學(xué)習(xí)內(nèi)容創(chuàng)設(shè)真實(shí)的生物教學(xué)情境，并提出針對性的問題，引發(fā)學(xué)生的思考與討論，暴露出學(xué)生原有的前概念。本節(jié)課教師展示筼筜湖生態(tài)系統(tǒng)的視頻，提出問題“我國已將‘碳達(dá)峰‘碳中和納入生態(tài)文明建設(shè)整體布局。你了解‘碳達(dá)峰和‘碳中和嗎？你覺得筼筜湖生態(tài)系統(tǒng)對廈門島實(shí)現(xiàn)‘碳達(dá)峰和‘碳中和的目標(biāo)有怎樣的影響？”教師利用學(xué)生熟悉的真實(shí)情境，結(jié)合課時(shí)教學(xué)內(nèi)容，凝練真實(shí)問題，引發(fā)學(xué)生聯(lián)系自己的生活經(jīng)驗(yàn)和原有認(rèn)知提出預(yù)測、判斷和解釋。在此過程中發(fā)現(xiàn)對大部分學(xué)生而言，“碳循環(huán)”屬于空殼概念，即只知名稱不知內(nèi)涵。

（二）活動(dòng)論證，重構(gòu)概念——深度學(xué)習(xí)的保障

教師要幫助學(xué)生形成正確的生物學(xué)概念，則需要為學(xué)生搭建形成科學(xué)概念的階梯。這個(gè)階梯包括給學(xué)生提供適合的生物學(xué)事實(shí)作為學(xué)習(xí)支撐，圍繞概念學(xué)習(xí)組織恰當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)活動(dòng)等。通過回顧舊知識、實(shí)驗(yàn)、資料分析等活動(dòng)來引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行動(dòng)手操作或者動(dòng)腦思考，最終通過歸納或演繹來達(dá)成概念的建構(gòu)。

活動(dòng)1：教師出示能量流動(dòng)模型框架圖，請學(xué)生小組回憶筼筜湖中的能量流動(dòng)圖（圖1），同時(shí)提出問題：浮游植物體內(nèi)的能量儲存在哪？白鷺是如何從植食性魚類中獲得能量的？湖中生物呼吸作用過程中能量的喪失伴隨著怎樣的物質(zhì)變化？伴隨著微生物分解有機(jī)物，產(chǎn)生的無機(jī)鹽存在于淤泥和湖水中，能否被浮游植物吸收利用？通過問題串引導(dǎo)學(xué)生描述浮游植物→植食性魚→白鷺、微生物間的物質(zhì)變化過程，由此初步感知“物質(zhì)循環(huán)”的過程。

緊接著，教師介紹無機(jī)環(huán)境中碳元素的存在形式，請學(xué)生選擇合適的物質(zhì)和相應(yīng)的生理過程，構(gòu)建碳循環(huán)框架圖，并描述碳循環(huán)的過程。學(xué)生在交流中完善構(gòu)建的過程圖，師生共同小結(jié)得出“碳循環(huán)”的概念。引導(dǎo)學(xué)生將研究范圍放大，從整個(gè)城市生態(tài)系統(tǒng)的角度來考慮碳循環(huán)過程，學(xué)生在原有筼筜湖碳循環(huán)的基礎(chǔ)上進(jìn)行補(bǔ)充（如煤、石油等物質(zhì)燃燒等）。引導(dǎo)學(xué)生再次放大研究范圍，在生物圈中去看碳循環(huán)，從而認(rèn)同物質(zhì)循環(huán)具有全球性。

一輛巴士行駛在東坪山上會給環(huán)境增加多少二氧化碳？舉辦一場大型會議又會帶來多少的碳排放？市民們希望答案是“零”。對零排放目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，你有哪些好建議？教師引導(dǎo)學(xué)生從構(gòu)建的碳循環(huán)過程圖出發(fā)，說出維持大氣中二氧化碳保持相對平衡的有效措施，并和學(xué)生共同對這些措施進(jìn)行歸類。教師應(yīng)強(qiáng)調(diào)從二氧化碳的產(chǎn)生和吸收途徑等不同角度考慮問題，培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維的嚴(yán)謹(jǐn)性。

設(shè)計(jì)意圖：基于真實(shí)情境的模型建構(gòu)和問題探討，使學(xué)生對生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)物質(zhì)循環(huán)過程、特點(diǎn)等形成深度的認(rèn)知。為廈門島實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰”和“碳中和”目標(biāo)獻(xiàn)言獻(xiàn)策，激發(fā)學(xué)生保護(hù)環(huán)境的意識和熱愛家鄉(xiāng)的情感。

活動(dòng)2：展示資料，資料1汞元素在生物體內(nèi)的變化及毒性。資料2科研人員對筼筜湖水質(zhì)進(jìn)行檢測的部分?jǐn)?shù)據(jù)。依據(jù)材料分析，汞能像碳元素一樣較快地通過食物鏈回歸非生物環(huán)境嗎？從表格中的數(shù)據(jù)可以看出，整理后筼筜湖的水質(zhì)得到很大的改善，具體表現(xiàn)在哪些方面？請據(jù)此推測筼筜湖在管理上可能采取的措施有哪些？

設(shè)計(jì)意圖：制造認(rèn)知沖突，引出生物富集的概念。了解污水處理的部分措施，分析其中的生態(tài)學(xué)原理，實(shí)現(xiàn)概念的遷移應(yīng)用。

活動(dòng)3：根據(jù)能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)模型，完成表格內(nèi)容。（表2）

設(shè)計(jì)意圖：引導(dǎo)學(xué)生比較并概括能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)過程的區(qū)別，從中找出二者的聯(lián)系，并能說明物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)的關(guān)系。增強(qiáng)學(xué)生對這兩個(gè)次位概念間的關(guān)聯(lián)性的認(rèn)知，為重要概念的達(dá)成打下基礎(chǔ)，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生歸納概括的科學(xué)思維。

（三）整合模型，架構(gòu)概念——深度學(xué)習(xí)的結(jié)果

每位學(xué)習(xí)者都是在自己已有的經(jīng)驗(yàn)、認(rèn)知結(jié)構(gòu)和信念的基礎(chǔ)上建構(gòu)自己的知識，因此，面對同一事物，不同人可能會建構(gòu)出不同的理解。學(xué)生可依據(jù)對前面學(xué)習(xí)內(nèi)容的解讀，進(jìn)而在腦海中建構(gòu)出新的知識體系。通過構(gòu)建概念圖，可將部分的知識體系呈現(xiàn)出來。

活動(dòng)4：將本節(jié)課生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)過程、特點(diǎn)等內(nèi)容與在之前構(gòu)建的生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)等概念框架圖進(jìn)行整合。

設(shè)計(jì)意圖：將課時(shí)學(xué)習(xí)的一般概念——“點(diǎn)”，串連成次位概念——“線”，最終再構(gòu)成單元教學(xué)中的重要概念——“面”，從縱向、橫向兩個(gè)方向領(lǐng)悟一般概念、次位概念、重要概念之間的關(guān)系，最終形成完整的概念體系。構(gòu)建一個(gè)良好的概念結(jié)構(gòu)體系，是包涵在這其中的信息得以實(shí)現(xiàn)儲存、加工和輸出的重要前提條件。

（四）遷移應(yīng)用，創(chuàng)構(gòu)概念——深度學(xué)習(xí)的體現(xiàn)

概念教學(xué)的終極評價(jià)是學(xué)生是否理解概念，并且可以在理解相關(guān)概念的基礎(chǔ)上去解決現(xiàn)實(shí)問題。

活動(dòng)5：某鄉(xiāng)村擁有豐富的稻田、池塘等生態(tài)資源，請你運(yùn)用所學(xué)知識，基于能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)的角度，為該村設(shè)計(jì)一份既能實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益，又體現(xiàn)環(huán)境保護(hù)的現(xiàn)代化的“生態(tài)之鄉(xiāng)”發(fā)展藍(lán)圖。教師組織學(xué)生展示交流設(shè)計(jì)方案和示意圖，師生共同點(diǎn)評，肯定學(xué)生對知識的掌握與應(yīng)用以及一些有創(chuàng)意的想法，鼓勵(lì)學(xué)生繼續(xù)學(xué)習(xí)更多的知識，學(xué)以致用，為家鄉(xiāng)和祖國的建設(shè)多做貢獻(xiàn)。

設(shè)計(jì)意圖：以對真實(shí)情境中發(fā)生的實(shí)際問題的思考，來評價(jià)學(xué)生對所學(xué)概念的理解。引導(dǎo)學(xué)生達(dá)成對本課時(shí)學(xué)習(xí)概念的認(rèn)識和理解，并使學(xué)生學(xué)會運(yùn)用課堂所學(xué)知識去解決現(xiàn)實(shí)問題，愿意多做嘗試，從而提升學(xué)生的社會責(zé)任意識。

三、教學(xué)反思

本節(jié)“生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)”是“生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能”單元整體教學(xué)的第三課時(shí)，單元整體情境的設(shè)計(jì)均圍繞廈門筼筜湖生態(tài)系統(tǒng)展開，這條情境主線貫穿整體單元始末，具有連續(xù)性。教師引導(dǎo)學(xué)生通過探究活動(dòng)和解決層層遞進(jìn)的問題內(nèi)化相關(guān)概念，同時(shí)情境任務(wù)的設(shè)計(jì)還承載著社會責(zé)任的落實(shí)，科學(xué)思維的發(fā)展，科學(xué)探究能力的提升和科學(xué)的自然觀、世界觀的形成，從而促進(jìn)學(xué)生走向深度學(xué)習(xí)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]周初霞.“五構(gòu)概念”教學(xué)法在生物學(xué)單元整體教學(xué)中的實(shí)踐研究[J].生物學(xué)教學(xué)，2021，46（5）：5-8.

[2]謝敏英.“生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)與物質(zhì)循環(huán)”一節(jié)基于模型建構(gòu)的教學(xué)設(shè)計(jì)[J].生物學(xué)通報(bào)，2022，57（7）：20-22.