基于核心素養的生物概念教學策略

葉 芳

（福州屏東中學，福建 福州 350003）

概念是思維的一種基本形式，反映具體客觀事物的本質特征。［1］概念教學是生物學教學的基礎和線索。《普通高中生物學課程標準（2017版）》中明確提出：生物教學應該聚焦概念，注重實踐體驗，從而促進核心素養的發展，提升學生適應社會發展和終身發展的能力。以生物學科核心素養為導向進行生物學概念教學，不僅有助于學生構建層級的生物學知識體系，借鑒科學家的思維和方法分析和解決實際問題，而且有助于形成正確的生物學觀念，全面認識世界。

生物學科概念指的是少而精、關鍵性、概括性的原理或方法，具有超越具體性知識的持久價值和遷移應用價值。［2］不少教師受限于以考定教，生物概念教學容易膚淺化、碎片化。如何“概念化”課堂，助力于核心素養的發展？筆者現以“細胞增殖”專題為例，闡述學科重要概念的形成策略。

“細胞增殖”是細胞生命歷程一個重要階段，涉及的相關知識繁多且零散。設計概念圖（圖1），整合“細胞增殖”專題的相關知識，建立起生物個體、細胞與分子水平間的聯系，突出了“細胞增殖”與生物體生長、發育、繁殖和遺傳變異等生命現象的關系，利于學生從“細胞增殖”角度深入理解生命的延續和發展。

圖1 “細胞增殖”專題概念圖

純粹的概念學習容易停留在文字階段，概念學習要放在一定的活動和應用情境下才會顯得生動和有意義。“細胞增殖”專題教學可以以概念圖為線索，結合具體的情境從生物個體的生命現象入手，建立與細胞水平間的聯系，讓學生初步認識 “細胞增殖”這個重要概念。其次，通過師生互動活動幫助學生從染色體數目角度理解和掌握有絲分裂和減數分裂概念的本質。然后，設計層級化的問題串掃除概念盲區，使概念知識系統化。最后，以模型建構活動深化有絲分裂、減數分裂和受精作用與個體遺傳變異穩定性和多樣性之間的關系。在活動和情境中，使概念情境化、圖形化、問題化和模型化，能更好地促進學生自主構建重要概念，提升核心素養。

一、概念情境化，感知概念內容

學習生物學要重視與現實生活背景的聯系，提倡在解決實際問題時滲入理解學科的重要概念。設置合理的情境，是形成學科思維和核心素養的關鍵。［3］

以果蠅為材料研究種群密度增長的實驗中，有的學生記錄了果蠅培養的視頻資料，有的學生訴說了“腐肉生蛆”的趣事。于是，果蠅就成了建立個體與細胞水平間聯系的好選擇，學生的親身體驗也成為情境創設的背景。果蠅培養視頻的引入，生動直觀地體現了生命的生長、發育和繁殖現象，同時由果蠅飼養中“腐肉生蛆”生命現象的發生，聯系到了果蠅儲精囊、處女蠅及雜交試驗中的注意事項。果蠅生活史情境和“腐肉生蛆”情境是基于學生親歷體驗的教學，知識與現實生活相聯系，充分引發了學生的共鳴，調動學生學習的興趣，激發了學生對概念探究的欲望。

另外，果蠅生活史為主線的情景設計，不僅構建了個體生命階段的層級體系，還與細胞增殖建立聯系，實現遺傳在細胞和個體世代間傳遞，對細胞和個體產生持續性影響的教學也因此展開，初步讓學生直觀認識“細胞增殖是重要的細胞生命活動，是生物體生長、發育、繁殖、遺傳和變異的基礎”這個重要命題。

二、概念圖形化，深化概念本質

“有絲分裂和減數分裂的區別與聯系”教學的套路是：讓學生畫細胞有絲分裂和減數分裂的過程圖，構建分裂過程中染色體和DNA的數量及形態變化模型，卻忽略對過程變化本質的理解，學習效果大打折扣。

圖2 果蠅生活世代染色體數目變化圖

變學生畫圖為教師繪圖，以學生熟悉的果蠅為例，展示果蠅生活世代染色體數目的變化圖（圖2），通過師生互動活動——果蠅生活世代染色體數目變化圖的完善，將有絲分裂和減數分裂概念形象化。在上圖到下圖的生成過程中，學生綜合自身對有絲分裂、減數分裂和受精作用等概念的理解，積極開動思維，進行時期Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的辨析，從染色體數目特征分析三者的不同。文字、圖標以及數學等多種表達形式準確描述有絲與減數分裂的概念內容，更好地幫助學生從染色體數目角度理解和掌握有絲分裂和減數分裂概念的本質，利于學科思維和核心素養的發展。

三、概念問題化，掃除概念盲區

不同層次的概念對思維發展的貢獻是不同的。層級不同的概念問題化，有助于學科思維的深入發展，提升學科素養。

概念教學中，有些相對概念易被忽視邊緣化，比如無性繁殖和有性繁殖。可以設置果蠅精原細胞內染色體的移動活動，引發問題串，掃除概念盲區。活動中，學生們調動所學相關概念，思考并嘗試自行解決系列問題。比如，什么是同源染色體？X和Y是一對同源染色體嗎？是同源染色體還是非同源染色體成染色體組？只有一個染色體組的細胞，理論上，能發育成一個完整的個體嗎？對于單倍體而言，體內的細胞通過什么增殖方式，來維持前后代細胞內染色體數目的恒定？無性繁殖在遺傳上有什么優勢？自然界中現存的生物為什么大都是二倍體？為什么有性繁殖相對于無性繁殖在生物進化上具有更大的優越性？

問題的推理過程既開發了學生的批判性思維技能，又讓學生遞進式的體驗了知識的發生過程，有助于掃除概念盲區，理清相關概念；系列問題的解決也隨之催生了相關概念的層級體系，使學生已有的概念知識形成一個有層次的結構，隨時可增添、延伸，促使概念逐步的清晰、鞏固和穩定。

四、概念模型化，把握概念動態

模型建構是理性思維的類型之一，將概念模型化，不僅利于概念動態的把握，又促進了學科思維和核心素養的培養。

有絲分裂、減數分裂和受精作用與個體遺傳變異穩定性和多樣性之間的關系，是“細胞增殖”專題中的重難點。這一重難點的突破，可以借助模型建構的方法，將概念模型化，把握概念動態，實現概念的遷移應用。指導學生利用毛根（一種兒童手工材料）和橡皮泥為模型建構材料（圖3），以果蠅設計情境，建構“有性生殖后代多樣性原因”的課前模型（圖4）和“細胞分裂與變異關系”課堂模型。一方面，課前的模型建構活動為課堂的模型建構鋪墊操作基礎，大大節約了課堂時間；另一方面，課堂的模型建構可以在課前活動的基礎上，進一步延展，實現模型建構活動的動態化。

圖3 模型建構材料圖

圖4 “有性生殖后代多樣性原因”的課前模型建構

課堂上，學生可以在原模型的基礎上改動，體驗減數分裂過程中配子多樣性的成因——基因重組。之后，繼續沿用活動素材，讓學生結合果蠅受精卵中性染色體組成及發育情況（表1），嘗試構建出子代異常白眼雌果蠅產生的模型。其中，親代果蠅為紅眼雄果蠅（XAY）與白眼雌果蠅（XaXa）（圖5）。

表 1果蠅受精卵中性染色體組成及發育情況

圖5 親代果蠅染色體組成

在復雜的情境體驗中，學生們暢所欲言，積極討論了異常果蠅的發生原因，并通過毛根和橡皮泥再現了因基因突變和染色體變異而形成的異常配子，從而最終達成一致的認識：果蠅的變異主要與細胞增殖過程中異常配子的形成有關。該活動既形象直觀，促進形象思維向抽象思維的轉化，化解了難點，又富有挑戰性，讓學生在動手中體驗，內化概念實質規律，提升了理性思維和科學探究的能力。

綜上所述，注重學生實踐體驗的教學策略，將概念情境化、圖形化、問題化和模型化，很大程度上契合了新課標的要求。基于核心素養的“概念化”課堂關注重要概念和原理的理解，立足于教材基礎形成知識體系，創設情境發展理性思維和科學探究能力，有利于學生形成一定的生命觀念，于生活實際中培養社會責任，從而促進學生的主體發展和持續發展。