基于自主探究的生物學(xué)概念建構(gòu)

生物學(xué)概念的建構(gòu)是指學(xué)生依據(jù)直接經(jīng)驗(yàn)，從大量的生物學(xué)事實(shí)出發(fā)，通過(guò)觀察、操作等活動(dòng)形成概念表象，并對(duì)概念表象進(jìn)行分析、抽象、概括，抽取出一類數(shù)量關(guān)系或空間形式的共同屬性，從而獲得初級(jí)概念，在此基礎(chǔ)上通過(guò)比較、辨析不同概念的內(nèi)涵和外延，形成科學(xué)概念，然后以文字表達(dá)來(lái)抽象概括出科學(xué)概念的本質(zhì)特征，建構(gòu)概念模型。這個(gè)過(guò)程可以概括為：“生物學(xué)事實(shí)→概念表象→初級(jí)概念→科學(xué)概念→概念模型”。

下面以蘇科版《生物學(xué)》七年級(jí)下冊(cè)第4單元第8章第1節(jié)“生物體的基本結(jié)構(gòu)”一節(jié)為例，說(shuō)明如何通過(guò)自主探究幫助學(xué)生自主建構(gòu)生物學(xué)概念。探究過(guò)程如圖1所示。

1 建立概念表象

在這一階段中，教師主要運(yùn)用大量有代表性的生物學(xué)事實(shí)，讓學(xué)生對(duì)概念產(chǎn)生一些初步的感性認(rèn)識(shí)。教師可以根據(jù)學(xué)習(xí)內(nèi)容的特點(diǎn)，充分喚醒學(xué)生的已有經(jīng)驗(yàn)，有目的地給學(xué)生提供適當(dāng)?shù)膱D文資料，并編擬相應(yīng)的“探究提綱”，讓學(xué)生圍繞提綱進(jìn)行有序的觀察與思考，感知具體事例，獲得感性認(rèn)識(shí)，建立反映事物本質(zhì)屬性的概念表象。

如，在學(xué)習(xí)本節(jié)課的新概念前，教師有目的地組織學(xué)生對(duì)與概念相關(guān)的資料進(jìn)行觀察，并提出思考性問(wèn)題，讓學(xué)生借助知覺(jué)，豐富感知性表象。

自主探究提綱如下：

① 閱讀教材，了解細(xì)胞發(fā)現(xiàn)和細(xì)胞學(xué)說(shuō)的發(fā)現(xiàn)過(guò)程。思考顯微鏡的發(fā)明對(duì)人們了解生物體的結(jié)構(gòu)作出了什么樣的貢獻(xiàn)。

② 觀察各種生物顯微圖片，并分析、歸納以下生物的基本結(jié)構(gòu)：

動(dòng)物：非洲爪蛙卵母細(xì)胞、輪蟲(chóng)顯微照片、老鼠小腸細(xì)胞、小腦神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞等;

植物：放大200倍的小草、直鏈藻、山毛櫸的橫切面等;

微生物：鏈孢霉、牙周細(xì)菌、一個(gè)人舌頭表面的細(xì)菌等;

病毒：乙肝病毒、禽流感病毒、煙草花葉病毒等。

表象形成通常是從動(dòng)作開(kāi)始的，人們通過(guò)親自操作，借助這些動(dòng)作思維可以獲得鮮明的感知。學(xué)生通過(guò)對(duì)大量資料、圖片的閱讀和觀察，為建構(gòu)初級(jí)概念做好了形象化模型，形成了比較清晰的表象——“除了病毒等生物外，生物體都是由細(xì)胞構(gòu)成的”。

2 獲得初級(jí)概念

這一階段，主要是在學(xué)生通過(guò)感知活動(dòng)獲得感性認(rèn)識(shí)進(jìn)而形成概念表象的基礎(chǔ)上，教師不失時(shí)機(jī)地引導(dǎo)學(xué)生將形成的概念表象進(jìn)行提煉、概括，抽取出一類數(shù)量關(guān)系或空間形式的共同屬性，從而獲得初級(jí)概念。

自主探究提綱如下：

① 利用洋蔥鱗片葉、水綿、人口腔上皮細(xì)胞或其他動(dòng)植物材料，制作臨時(shí)裝片。

② 觀察臨時(shí)裝片和其他動(dòng)植物細(xì)胞永久裝片或切片。

③ 繪制動(dòng)植物細(xì)胞結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。

④ 歸納、比較動(dòng)植物細(xì)胞在結(jié)構(gòu)上的異同。

從信息加工的角度來(lái)講，表象只是直觀的感性反映，教師必須指導(dǎo)學(xué)生對(duì)表象進(jìn)行定量、定性地描述，從中抽取共性的部分才能初步形成概念。在這一階段中，教師指導(dǎo)學(xué)生通過(guò)層層遞進(jìn)地自主探究活動(dòng)，從觀察、繪圖直到歸納、比較，從而形成初級(jí)概念——“細(xì)胞是生物體結(jié)構(gòu)的基本單位”，如圖2所示。

3 形成科學(xué)概念

這一階段的重點(diǎn)是分析、比較初級(jí)概念的各種屬性，充分運(yùn)用正反例證，確定初級(jí)概念的內(nèi)涵和外延，抽象出其中的“本質(zhì)內(nèi)涵”，激發(fā)學(xué)生思考，強(qiáng)化對(duì)概念的理解和對(duì)本質(zhì)屬性的認(rèn)識(shí)，從而形成科學(xué)概念。

自主探究提綱如下：

① 根據(jù)提供的圖文、數(shù)據(jù)等資料，分析細(xì)胞中各種結(jié)構(gòu)的不同功能。

② 仔細(xì)觀察克隆羊“多利”產(chǎn)生過(guò)程的示意圖，分析細(xì)胞核在生命活動(dòng)中的作用。

本節(jié)課中，學(xué)生只知道“細(xì)胞是生物體的基本結(jié)構(gòu)單位”這一初級(jí)概念是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，教師需要為學(xué)生準(zhǔn)備可供研究的大量資料、圖表、數(shù)據(jù)，讓學(xué)生在自主探究的過(guò)程中，獲得更多新的信息，認(rèn)識(shí)到細(xì)胞各部分結(jié)構(gòu)的功能，體會(huì)生物體生命活動(dòng)的基本過(guò)程都是以細(xì)胞的生理活動(dòng)為基礎(chǔ)的，從而建立科學(xué)概念，如圖3所示。

4 建構(gòu)概念模型

美國(guó)《國(guó)家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》指出，學(xué)生的探究活動(dòng)最終應(yīng)該構(gòu)造一種解釋或一個(gè)模型。生物課堂中，自主探究的最終成果也應(yīng)該是讓學(xué)生自主建構(gòu)概念模型。

概念模型是指以文字表達(dá)來(lái)抽象概括出概念間的意義聯(lián)系，并用具體事例加以說(shuō)明，來(lái)展示概念間層級(jí)結(jié)構(gòu)的模型。建構(gòu)概念模型的主要目的和作用是理清生物學(xué)概念之間的獨(dú)立關(guān)系、從屬關(guān)系，使分散的生物學(xué)概念系統(tǒng)化，一般以概念圖、知識(shí)樹(shù)的形式呈現(xiàn)。

在學(xué)生學(xué)習(xí)了第4單元的其他知識(shí)，了解了細(xì)胞分裂、細(xì)胞的生長(zhǎng)和細(xì)胞分化的知識(shí)，認(rèn)識(shí)了生物體的結(jié)構(gòu)層次后，教師指導(dǎo)學(xué)生自主建構(gòu)相關(guān)概念模型，全面理解組成生物體的細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能之間的辯證關(guān)系，從生物體的基本結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)層次認(rèn)識(shí)到環(huán)境中生物的統(tǒng)一性，如圖4所示。

“發(fā)展學(xué)生正確的科學(xué)觀念，比讓他們掌握大量事實(shí)性的信息更應(yīng)受到重視”，讓學(xué)生通過(guò)觀察、實(shí)驗(yàn)、分析等方式自主探究，抽絲剝繭、層層遞進(jìn)地建構(gòu)生物學(xué)概念，既有助于學(xué)生全面理解生物學(xué)概念，也可以使學(xué)生主動(dòng)獲取生物科學(xué)知識(shí)，體驗(yàn)科學(xué)探究過(guò)程，培養(yǎng)科學(xué)探究的意識(shí)和能力，形成科學(xué)態(tài)度與價(jià)值觀，培養(yǎng)創(chuàng)新精神。