例談“支架式教學”在高中生物學教學中的應用

陳 明

(廣東省茂名市第一中學 茂名 525000)

根據歐共體“遠距離教育與訓練項目”(DGXIII)的有關文件，支架式教學被定義為“為學習者建構對知識的理解提供一種概念框架(Conceptual Framework)。這種框架中的概念是為發展學習者對問題的進一步理解所需要的，為此，事先要把復雜的學習任務加以分解，以便于把學習者的理解逐步引向深入。”支架式教學思想來源于前蘇聯著名心理學家維果茨基的“最近發展區”理論，該理論認為學生的發展有兩個水平： 一是學生的現有認知水平；二是學生可能發展的認知水平，可在成人的幫助下達到。兩者之間的距離就是最近發展區。根據該原理，教學中應著眼于學生的最近發展區，為學生提供帶有難度的內容，調動學生的積極性，發揮其潛能；同時，教師要想方設法幫助學生超越最近發展區，使學生達到一個新的發展水平。支架式教學，就是在研究“最近發展區”的基礎上，著眼于如何幫助學生跨越這一發展區，為此提出“支架”教學。“支架”是借用建筑行業中使用的“腳手架”作為概念框架的形象化比喻。為幫助學生超越“最鄰近發展區”，教學應為學生提供一個個的“支架”，學生借助這個“支架”，一步步攀升，從現有認知水平攀爬到可發展的認知水平。

高中生物學教學根據教學情景、教學內容、教學方式、學生認知水平等的不同，可從不同的方面去搭建支架，如情景、概念、動畫、圖解、數學關系式等。遇到教學問題時，教師要有尋找支架的意識，并思考搭建哪種支架才更有利于學生的理解攀升。

1 支架式教學應用于問題設計

以“酶的作用和本質”一節為例，起初上課發現不管教師講多快，時間還是不夠用，完成不了教學任務。分析發現，教材中設計的問題較多，如“問題探討”設有3個問題，“比較過氧化氫在不同條件下的分解”實驗中設有4個問題；關于酶本質探索的“資料分析”中設有5個問題；且一些問題有點突兀，學生不知如何回答，如果一個學生回答不了，再叫其他學生回答，也回答不了，等老師講答案時，1個問題就消耗了很多時間。加上學生進行“比較過氧化氫在不同條件下的分解”實驗所消耗的時間，那這節課的教學任務就難以完成了。

后來通過教學反思發現，以“最近發展區”去分析這些問題時，對一些問題提供情景支架，將問題簡單化，教學效率明顯提高。

如“問題探討”中“這個實驗要解決什么的問題？”，可設計成“將肉塊放入金屬籠，肉塊還存在被胃壁接觸磨壓等的物理性消化？”又如“資料分析”中討論題，可重新設計成： ①巴斯德和李比希的觀點，哪些合理？哪些不正確？②巴斯德和李比希爭論焦點集中在哪里？對后人進一步研究酶的本質起到了什么作用？其中第1題又可為第2題提供支架作鋪墊。

2 支架式教學應用于難點突破

仍以“酶的作用和本質”一節為例，酶的作用機理——降低化學反應的活化能是教學難點。學生通過進行“比較過氧化氫在不同條件下的分解”的實驗，從感性上很容易得出加熱、加Fe3+或肝臟研磨液(含過氧化氫酶)能促進過氧化氫的分解(現有認知水平)，而它們為什么會促進過氧化氫的分解(第一發展區)？且過氧化氫酶為什么比Fe3+的催化效率更高(第二發展區)？要跨越這些最近發展區，教學中需要提供多個“支架”。第一支架，引出一個新概念——“活化能”；然后，提供第二個支架(圖1)，把化學反應比作駕車翻越一座高山，加熱加壓相當于給汽車加大油門，用催化劑則相當于幫司機找到一條穿山隧道。第二個支架，讓學生在初步理解問題(1)的同時，也更好地理解活化能的概念。

圖1 走隧道需要的能量較少

接著，展示動畫(圖2，第三個支架)，讓學生理解催化劑催化作用的機理是降低化學反應的活化能，且同無機催化劑相比，酶降低活化能的作用更顯著。

圖2 酶的作用機理——降低化學反應的活化能

在學生看完動畫后，呈現圖3(第四個支架)，再次總結催化劑作用的機理。

圖3 無機催化劑、酶降低化學反應活化能的圖解

3 支架式教學應用于難題講評

高中生物學教學中，常遇到一些難題，學生容易做錯，且不容易理解。在講評時，為讓學生更加容易理解接受，也常用支架式教學法進行講解。

例題： 一U形管(圖4)中裝有兩種不同的溶液R和S(溶質R和S均不能通過半透膜)，并為一半透膜(X)隔開，與S相比，R溶液濃度較低，當U形管內已達到平衡時，溶液表面與濃度的關系是( )

圖4 U形管

A. 右側較高，兩溶液濃度相等

B. 右側較高，且右側濃度較高

C. 左側較高，且右側濃度較低

D. 兩側高度相等，且濃度相等

做錯的學生很多是選A。他們的解釋是： U形管內已達到平衡，說明左右通過半透膜的水分子數目相等，此時半透膜(X)兩側濃度就應該相等。

為解釋該題，講評時教師可給學生提供三個支架： 第一個概念支架是滲透壓的定義。簡單地說，是指溶液中溶質微粒對水的吸引力。溶質微粒越多，即溶液濃度越高，對水的吸引力越大，溶液滲透壓越高。根據第一個概念支架，學生很容易理解U形管右側液面較高(圖5，也是第二個圖解支架)。接著，在第二個圖解支架基礎上，教師再提供一個關系式支架： 當U形管內達到平衡時，S滲透壓=R滲透壓+Δh溶液的壓力(使水分子由右向左通過半透膜)。只要Δh不為零，S滲透壓>R滲透壓，即S溶液濃度>R溶液濃度。因此，答案選B。

圖5 U形管右側液面升高

4 支架式教學應用于原創題的命制

試卷的命制是教師的一項重要工作，由于網絡信息非常發達，教師只要上網搜索一下都可以找到很多試題來命制試卷，因此很少有教師親自命制一份原創題或改編創題。然而，原創題或改編創題的命制卻是教師的教學基本功之一。根據支架式教學法，在試題命制時，可根據學生在解答問題時需要跨越多少個支架，來設計試題的梯度和難度。例如，根據下面材料命制一份原創題或改編題。

禽流感是由禽流感病毒引起的一種急性傳染病，也能感染人類，感染后的癥狀主要表現為高熱、咳嗽、流涕等，多數伴有嚴重肺炎，嚴重者心、腎等多種器官衰竭導致死亡。研究人員從禽流感受害者的組織樣本中提取出禽流感病毒RNA，并經實驗分析確定其由m個基因組成，堿基總數為n，其中G的數量為b。

原創題或改編題：

(1) 第一梯度(學生根據現有知識水平回答)： 構成禽流感病毒的RNA的四種核苷酸是。

(2) 第二梯度(學生需要知道材料中的流感病毒RNA是單鏈還是雙鏈才能回答)： 根據材料信息條件，能推算出堿基A的數量嗎？為什么？。

(3) 第三梯度(學生需要知道病毒的遺傳信息傳遞過程和人體中遺傳信息的傳遞過程才能回答)： 若禽流感病毒不含逆轉錄酶，則其遺傳信息的傳遞過程與人體遺傳信息的傳遞不同的步驟可能是。

(4) 第四梯度(學生需要知道煙草花葉病毒RNA是遺傳物質的證據、寫實驗步驟的模板、禽流感病毒RNA和蛋白質的分離和提取、病毒RNA在宿主細胞內的繁殖等相關知識)： 寫出驗證RNA是禽流感病毒的遺傳物質的實驗方案。

材料用具： 禽流感病毒、顯微注射器、活雞胚。

實驗步驟：。

結果預測：。