以學生思維活動為主線構建生物學核心概念*

平亞茹 （北京市第一0一中學 北京 100091）

美國課程專家H.Lynn Erickon提出“概念為本的課程與教學”，認為提高學業標準更多的是要求思維能力的提升，而不是掌握更多的事實內容［1］。由于概念是事物的本質屬性在人腦中的反映，它是在抽象概括的基礎上形成的。概念的研究是思維研究的焦點和基礎［2］。正如斯騰伯格所說：“我們堅信：教育的最主要目標就是引導學生的思維,這也是教育最令人歡心的目標。”［3］因此，思維活動是課堂教學中師生的核心活動。在教學實踐中，如何圍繞核心概念設計教學，促進學生的思維能力發展是目前亟待解決的問題。本文以“植物體的結構層次”為例,論述以學生思維活動為主線構建生物學核心概念，從而培養學生的思維能力。

1 構建單元核心概念體系,為思維活動規劃路徑圖

“細胞是生物體結構和功能的基本單位”這一核心概念并非集中于某一章節而構建，該單元既有貫穿前后的一些重要科學思想和方法，又有需學習、探究的相似情境，還有內在的知識邏輯聯系等，所以，在教學過程中，要對其進行整體上的考慮設計［4］。因此，在設計以學生思維活動為主線構建生物學核心概念的教學時，教師應先構建該單元的核心概念體系，如表1所示。在進行教學設計時，以此作為思維活動路徑圖，設計教學活動、學習活動和評價活動。

表1 “植物體的結構層次”單元概念體系［5］

由表1可以看出，“細胞是生物體結構和功能的基本單位”是在大量的關于細胞的形態、結構和分裂、分化事實，以及關于組織、器官和系統一般概念的基礎上概括形成的，可以統攝一般概念，且具有遷移應用的價值。一旦形成“細胞是生物體結構和功能的基本單位”這一核心概念后，就可解釋“為什么不同的組織細胞不同”等大量的事實性知識。因此，學生在形成核心概念后，通過核心概念的遷移應用，可由概念性知識轉化為事實性知識，并解決實際問題，不但可以減輕學生的學習負擔，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

中學生思維的基本特點是抽象邏輯思維處于優勢的地位，但在很大程度上，還屬于經驗型，他們的邏輯思維需要感性經驗的直接支持［2］。因此，在教學設計時，教師應創造豐富的感性材料，為青少年從經驗型抽象思維過渡到理論型經驗思維提供有力支撐。

2.1 提供豐富的感性材料，讓學生充分感知，建立表象 教師給每個小組準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。

當學生觀察完后，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、種子5種器官。各組匯報結束，可請學生歸納這些植物體的共同組成器官。通過歸納，學生很容易概括出“植物體是由根、莖、葉組成的”。這時，學生會產生疑問：為什么有的植物體有花、果實、種子，有的植物體卻沒有？這是學生真正參與思維活動產生的渴望被解答的疑問。教師不應立刻解答這一疑問，而應將其拋給學生分析。有的學生認為，這些植物也有根、莖、葉、花、果實、種子六大器官，例如，豌豆苗還沒開花，更談不上結果，所以看不到花、果實、種子。有的學生認為，并非所有的植物體都有根、莖、葉、花、果實、種子六大器官，例如，柏樹就是不開花植物，沒有果實。此時，學生爭論很激烈，并充分暴露其前概念，作為教師要轉化學生的這一前概念，指出柏樹、松樹等裸子植物是不開花結果的，只有綠色開花植物體才有根、莖、葉、花、果實、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節，教師可有意選擇柏樹，創設產生認知沖突的情境，引發學生的思維碰撞，通過對比分析構建綠色開花植物的概念。

2.2 提出基本問題，激發思維，讓思維圍繞核心概念展開 基本問題是教與學的關鍵驅動力，可促使學生積極參與到學習中，并在以行為表現為本的活動與更深層概念性理解之間架設一座橋梁。基本問題是幫助學生在更復雜水平上進行思維的一個有效工具［1］。

在學生構建“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、結構特點及其功能相同嗎？圍繞本節課的核心概念提出基本問題，目的是以基本問題激發學生的思維，并為其思維活動指明方向。

2.3 基于基本問題設計探究實踐活動，將思維引向基本理解 基于基本問題設計探究實踐活動，目的是讓學生通過解剖、觀察植物器官，探究各組成部分的形態、結構特點，推測它們的功能，從而促進基本理解（抽象概括），構建概念。

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

2.3.1 觀察是思維的“觸角” 通過對比觀察番茄果實，學生發現果皮、果肉和細絲的分布、硬度、形狀等方面存在很大差異。他們根據番茄表皮堅韌，以及表皮破損后易腐爛的生活經驗，推測表皮具有保護功能；根據果肉有酸甜味，柔軟、多汁，推測果肉細胞有儲存糖類等營養物質的功能；根據黃白色的細絲深入到番茄果實的各個部分，推測細絲起“聯系”作用。

2.3.2 猜想是思維的“翅膀” 在交流時，學生可根據植物各部分的功能推測細胞的特點，從而發展根據事實提出猜想的思維能力。著名科學家牛頓曾說：“沒有大膽的猜想，不可能有偉大的發現和發明。”

2.3.3 體驗是思維的“源泉” 為了尋找證據，驗證猜想，學生積極主動地用顯微鏡進行觀察，并發現植物器官不同部位的細胞具有不同的形態結構，細胞不是散亂地排布，而是有序排列形成一個個細胞群。教師無須告訴學生各細胞群是什么，可讓學生命名這些不同的細胞群。學生根據動物體的結構層次中學過的有關的組織概念，結合觀察和推測，會將表皮、果肉、細絲分別命名為保護組織、營養組織及聯絡組織。由于他們不知道細絲的功能，就會暴露出其前概念。為了將前概念轉變為科學概念，教師可出示莖、葉、花都變紅了的百合花，引導學生思考：紅墨水是如何從莖運輸到葉、花的？學生認識到變紅的細絲是輸導組織，輸導組織貫穿于整個植物體。之后，教師可請學生品嘗雪花梨和甘蔗，體驗機械組織、薄壁組織和輸導組織的存在方式及區別，說出各組織的功能。由樹為什么能不斷加粗等現象，分析分生組織的功能。可見，沒有體驗，也就沒有思維的源泉。學生通過觀察、猜想、體驗，建立表象，對各種組織如何形成器官形成感性認識。

2.3.4 概括是思維的“內核” 在表象的基礎上，通過抽象概括構建“每一種器官都由幾種不同的組織構成”“每一種組織都由形態相似、結構和功能相同的細胞聯合在一起形成”的概念。

2.4 分析、歸納、概括、總結，讓思維引領概念系統化 教師引導學生通過分析、歸納、概括、總結，由微觀到宏觀，再由宏觀到微觀描述植物體的結構層次，繪制植物體的結構層次圖（圖1）。

在生物體的結構層次中，細胞是最基本的層次。由細胞→組織→器官→生物個體，其中每個層次都是一個整體，通過系統思維，運用綜合分析法，將細胞各個結構依據其功能聯系起來，才能從整體理解細胞各個部分之間的相互關系，以及協調配合完成細胞的各種生命活動。

總之，以思維活動為主線構建生物學核心概念，從學生的學習過程來看，經歷實踐—認識—再實踐—再認識的過程。從學生的思維發展特點來看，經歷從經驗型（感性）思維方式到理論型（理性）思維方式的飛躍。從學生思維訓練的預期效果來看，即將經歷從再生性思維到創造性思維的培養過程。可以說，科學概念的形成過程，是思維的發展過程，而逐步構建概念體系的同時，也會培養學生的科學思維能力。