例談高中生物學概念模型評價重構的策略

李曉春

(江蘇省無錫市第一女子中學 214002)

美國《國家科學教育標準》把模型與事實、概念、原理、定律和理論并列為科學知識的重點，并將構建、修改、分析和評價模型作為高中學生的基本科學探究能力。教育部2016年發布的《普通高中生物學新課程標準(討論稿)》中指出：生物學課程的根本任務是提高學生終身發展所需的生物學核心素養。在教學建議中提出：“通過大概念的學習，幫助學生形成生命觀念”。理性思維之一的概念模型的構建是學生發展核心素養的一個方面，那么學生是否構建了科學的概念模型，這需要通過評價來實現。筆者嘗試從高中生物學概念模型的評價重構的基本策略談起，以實現糾正不科學的概念形成科學概念的目的，讓學生改變學習方式，使自身的核心素養得到長足發展。

1 聯系下位概念，評價重構概念

根據認知心理學理論，生物學概念教學中往往通過上位教學、下位教學和并列結合教學的有機結合，讓學生進行上位、下位和并列結合學習，進行有意義概念模型建構，其目標是使學生已有的概念知識形成一個有層次的結構，并隨時可增添、延伸，并使概念清晰、鞏固和穩定[1]。所以，在評價學生概念掌握程度時，同樣可以通過這樣的方式，來喚醒學生對概念正確的理解。

例如，教師：“這張圓餅圖可以表示細胞周期(圖1)，那么一個完整的細胞周期該如何表示？”學生：“甲-甲表示一個細胞周期?！苯處煵]有立即評價對錯，繼續設問：“分裂期如何表示？分裂間期如何表示？”學生：“分裂期甲-乙，分裂間期乙-甲?！敝v到這里，學生突然明白：“……一個完整的細胞周期應該是乙-乙。”

圖1 細胞周期示意圖

學生在錯答時，教師并沒有及時評價，而是通過等待，并適時拋出其下位概念的相關問題以喚醒學生對細胞周期概念的科學理解，最終學生通過自我評價，重構了關于細胞周期的概念，加深了對細胞周期概念的科學理解。

2 運用模型轉化，評價重構概念

生物學模型可分為概念模型、數學模型和物理模型三類。教師可以通過模型轉化實現概念模型的評價重構。改變直白的文字表述評價方式，通過將概念模型轉化為物理模型或數學模型，讓文字與圖形或數據結合，使抽象的文字在直觀的、動態的圖形和數據中得以體現。提高學生的思維能力，培養學生思維的創造性。

例如，真核生物有絲分裂和減數分裂的細胞核中染色體的形態、數目及行為特征是減數分裂及有絲分裂概念中的核心問題之一，想要了解學生有絲分裂和減數分裂概念的掌握程度，可通過模型轉化的方式去評價并進行重構。高三第一輪復習課上要求學生用細胞分裂圖示表示某雄性動物(2n=4)細胞有絲分裂中期及后期、減數第一次分裂中期及后期、減數第二次分裂中期及后期等圖示。教師關注學生有絲分裂后期圖示的繪制過程(表1)：

表1 某學生繪制有絲分裂后期圖示過程中運用模型轉化實現概念重構

觀察該學生的作圖過程，可以發現其階段1的轉化過程中沒有真正掌握“同源染色體分離，非同源染色體自由組合”是減數第一次分裂時染色體的行為特征，“著絲點分裂、姐妹染色單體分離成為兩條染色體”是有絲分裂后期和減數第二次分裂后期的染色體的行為。模型轉化喚醒了該生的記憶，自我修正進入到階段2：抓住“著絲點分裂、姐妹染色單體分離成為兩條染色體”的有絲分裂后期染色體行為特征，但對是否存在同源染色體、有絲分裂后期染色體數目與正常體細胞中染色體數目的關系、有絲分裂最終將產生什么細胞等問題辨析不清。模型轉化激發了學生的合作意識，在同學討論和互助中進入正確轉化的階段3。

該學生通過概念模型與物理模型的多次轉化，不斷評價和修正自己對減數分裂和有絲分裂概念的理解，實現將原有概念重構的目的。

3 設計項目研究，評價重構概念

在概念評價的策略選擇上，可以選擇項目作為切入點，在項目開展的“5E”環節，即引入(engage)、探究(explore)、解釋(explain)、加工(elaborate)和評估(evaluate)過程中觀察學生對相關概念的掌握程度，通過學習小組學生之間的互動，評價重構概念。

例如，學生宿舍滅鼠行動項目。

引入:開學初不久，學校宿舍發現有鼠出沒，給學生的學習生活帶來一定的困擾。有學生提議要在宿舍開展滅鼠行動。

探究和解釋：第一步，討論是否需要進行滅鼠行動。鼠的危害是否已達到必須控制其種群密度的范圍了？如果沒有達到，則沒有必要滅鼠；如果達到，則有必要滅鼠。如何調查其種群密度呢？選擇樣方法還是標志重捕法調查？為什么？如果在食物、生存空間等適宜的條件下，鼠的種群會怎樣隨時間的變化而變化？為了防止鼠災，該在哪個時間點進行滅鼠行動？第二步，選擇滅鼠的方式。如何控制鼠的數量？從生態學的角度思考問題，則應該降低環境容納量。如何降低？學生可以從鼠個體的生活習性等角度思考討論降低鼠環境容納量的方法，從低成本、高效率、簡單易行等角度選擇最佳方案。

加工:在以上探究和解釋過程中，學生必須利用所學的生物學知識來分析問題并不斷完善解決方案。選定滅鼠方案后，必須具體開展滅鼠行動，涉及到投餌房、滅鼠器等具體的器材，可能還需要學生根據自己所學的物理學和數學等知識設計、加工和制作。涉及到生物防治，則還需要對鼠的天敵的生活習性進行學習并討論飼養規劃。

評估：用既定的方案實施滅鼠行動后，反饋滅鼠效果，總結經驗教訓。

將相關的生物學概念用到解決生活的實際問題中去，在解決問題時綜合使用數學、物理、化學等科學知識，這能提高學生未來生存的核心素養。

當學生走進課堂時大腦中并非空空如也，他們是帶著思維的有生命的人，我們的“教”和學生的“學”的活動，都是在原有概念的基礎上進行，所以從廣義方面講，應該均為概念的評價重構過程。基于培養學生核心素養的概念模型評價重構策略，必將有利于促進學生對生物學概念的建立、理解和應用。