淺談概念教學在高中生物學深度學習中的實施路徑
——以“細胞的增殖”為例

薛佳爾 張志祥

（1.浙江省象山中學 浙江寧波 315700）

（2.寧波市惠貞書院 浙江寧波 315016）

《普通高中生物學課程標準（2017年2020年修訂）》明確提出了“生物學教學要確保學生有相對充裕的時間主動學習，讓學生能夠深刻理解和應用重要的生物學概念”“通過大概念的學習，幫助學生形成生命觀念”等教學主張，表明概念教學在生物學教學中有著十分重要的地位。

目前，很多教師在教學過程中只注重對概念文字的解釋，沒有深入分析概念的內涵與外延。學生對概念的學習只停留在被動接受與記憶的過程，無法進行自主探究反思。深度學習要求學生接觸核心概念，領會學科邏輯，主動建構新舊概念聯系，以此闡釋生物學現象及規律，構建個人特色的知識體系，這與概念教學的目的是一致的。因此，日常教學內容若能聚焦重要概念，激發學生主動學習和深度學習，讓學生深刻理解和應用生物學概念，才能有效發展其學科核心素養。

1 基于深度學習的概念教學設計

為幫助學生實現概念的深度理解，筆者嘗試“四構概念”的學習法，設計“情境-任務-活動-評價”的課時學習主線，通過創設真實情境，提出富有挑戰性的學習主題，初構概念；設置一系列難度梯度的任務群，啟發學生思維，解構概念；引導小組借助模型的形式開展論證、探討活動，鼓勵學生思維沖突和互補提升，重構概念；引導學生在新的情境中遷移應用所學知識，評估概念生成，創構概念。綜上所述，基于學生深度學習，促進生物學重要概念內化的概念教學路徑設計如圖1所示。

圖1 基于深度學習的概念教學路徑

2 基于深度學習的概念教學實踐

本節課是新人教版必修1第六章第一節的內容，隸屬于“細胞的生存需要能量和營養物質，并通過分裂實現增殖”這一大概念。本節內容概念繁多、內容抽象。教師若按照教材順序進行講授，學生的學習往往浮于表面，不利于對概念的掌握，也很難實現概念的重構與遷移。因此在實施概念教學的過程中，教師應注重與生活的聯系，基于學生已有基礎，留出足夠的時間讓學生自主探究、深度學習。下文以“細胞的增殖”為例，具體闡述實踐過程。

2.1 創設情境，建構概念

在實際教學中，教師應結合真實現象、社會熱點或科學發展史，創設真實情境，設計真實且富有思考價值的學習問題，啟發學生思維。例如，采用學生制備的洋蔥根尖分生區細胞顯微攝影圖像，要求學生尋找圖中不同細胞的區別，引導學生關注洋蔥細胞中不同染色體形態的變化，提出細胞分裂的2個時間段。該導入情境來源于學生的真實實驗體驗，能夠激發學生對實驗現象的關注，觸動學生的求知欲，引領學生初步感知學科概念，有效地打開深度學習的大門。

2.2 設置任務，解構概念

概念的學習不是一蹴而就的，而是要從不同角度、不同層次進行，才能充分理解概念的實質。教學過程中，教師要對概念進行分解，明晰概念的內涵及外延，聯系相關概念進行比較，分層次、多角度地設置相關任務，促進概念自然生成。例如，“分裂間期染色質復制，分裂期染色體平均分配”為第一課時內容的核心概念，教師可圍繞其設置一系列由淺入深的任務群（表1），進行概念突破。

表1 “細胞的增殖”第一課時任務群設計

教師分解核心概念，設置切合學生認知規律的任務群，緊扣學科知識邏輯關系，從動態過程到局部圖像，層層遞進，逐步引導學生歸納有絲分裂中染色體的關鍵行為，為學生學習有絲分裂各時期的變化打下基礎。在本環節中，第三個任務對學生可能有些難度，教師可提出問題串：染色體可通過什么行為形成染色單體？DNA復制應該在什么狀態下進行較為合適？……這樣，教師搭建腳手架，幫助學生回憶染色體和染色質的關系，引導學生推理得出染色質先復制再凝聚成染色體的過程，從而使學生認識“分裂間期染色質復制，分裂期染色體平均分配”的概念。

2.3 論證活動，重構概念

教師應引導學生通過科學論證或探究等活動，內化新學的概念，納入到原有概念體系中，從概念走向概念化。學生形成“分裂間期染色質復制，分裂期染色體平均分配”的概念時，應利用合適的材料模擬染色體復制、精確均分的過程，將染色體和染色質的變化過程與有絲分裂過程緊密結合；運用自己的語言概括有絲分裂各時期的主要特點和變化過程，實現概念的外顯表達，并最終形成結構化的概念體系。

在論證有絲分裂過程中，教師將班級學生分為若干小組，利用3D打印技術制作細長絲狀的染色質和螺旋狀的染色體，模擬有絲分裂過程（圖2）。3D打印的模型與一般的模型相比，脫離材料本身的限制，使學生有更多的想象空間，學生結合生物學事實發揮自己的創意，制作符合自身觀念的染色體和染色質結構。其模型能真實地反饋學生對于染色質、染色體形態轉換的理解，重構科學的概念體系。完成制作后，由小組代表上臺展示，闡釋每個時期的染色體行為，其他小組進行點評。例如，有小組提出展示模型中前期和中期的染色體沒有明顯區別，同時呈現本組制作的前期和中期模型，請其他小組進行觀察比較。學生通過圖像對比，能順利歸納出中期的染色體更加清晰的結論，從而修改完善中期的染色體模型，同時形成科學的概念。

圖2 一條染色體的有絲分裂過程

學生最容易忽視的地方是后期染色體臂方向的模型擺放。為了能較好地突破這個難點，教師呈現兩種后期模型圖（圖3），促進學生比較模型的合理性，使學生形成思維沖突，暴露概念問題。通過全班學生的思維碰撞，教師運用物理的慣性知識來闡釋染色體臂的方向，深化學生對相關概念的理解。在利用模型進行論證活動中，每一位學生參與其中，深度體驗了有絲分裂的動態變化過程，滿足好奇心和求知欲的同時提高了科學探究能力。

圖3 有絲分裂后期染色體擺放圖示

2.4 遷移評價，創構概念

生物學概念與生活息息相關，具有廣泛應用意義。因此，應用概念解決新的情境或實際生產生活問題，能讓學生更進一步明確概念的實質，豐富概念的內涵，拓展概念的外延。在教學實踐中，教師可參照教材課后習題和選考真題，基于生物學概念創設新的情境，營造深度學習環境，促進學生運用所學的概念進行分析與交流。

在學生理解細胞周期概念后，教師呈現新的情境：細胞周期是靠細胞內部精確的調控實現的。如果這種調控出現異常，就可能導致細胞癌變。因此，研究細胞周期的調控機制對于防治癌癥有重要意義。同時，布置表現性評價任務：請搜集相關資料，談一談治療癌癥的措施。在評價過程中，教師要確立好評價目標“能從細胞周期的角度，描述治療癌癥的方法”，以此評估學生的匯報內容與細胞周期概念的關聯度，檢驗學生的概念遷移情況。例如，學生能根據網絡資料，介紹治療癌癥的三種方法，即化療、放療、手術切除，但沒有提及這些方法與細胞周期調控之間的聯系。此時，教師可追問：這三種治療方法的機理是什么？學生發現，化療是利用藥物（如替加氟）調控細胞周期的DNA復制過程，達到抑制癌細胞增殖的目的，起到治療效果。通過匯報交流，學生發現了概念理解的不足之處，在分析回答的過程中實現概念的遷移和深化。

在應用遷移環節，教師需要采用恰當的評價手段對學生概念的形成情況進行評估，并及時調整教學策略。教師可從學生對科學方法的運用情況、對概念的辨析理解角度，采用習題檢測、課后交流的常規模式，也可采用課外實踐、實驗探究、匯報演講等表現性任務進行評價。

3 基于深度學習的概念教學反思

要讓學生真正理解生物學重要概念，教師就要讓學生走進概念的形成、加強和深化的過程，多角度、多維度深度學習重要概念。這一過程需要教師深入研究教材、精簡容量，明確學習要求、突出重點。例如，在有絲分裂這節內容中，教師利用學生的實驗結果，創設真實情境，引導學生從情境中找尋探究內容，激發學生的學習興趣；使用熒光顯微圖像設置任務，鼓勵學生大膽猜想發生過程，培養學生思維的嚴謹性和獨特性；采用模型建構活動，發揮學生的主觀能動性，勇于創新，提高實踐力；運用表現性評價，將學生的思維水平顯性化呈現，既能直觀判斷學生學科核心素養的達成水平，又能準確反饋學生遷移運用概念的情況。整節課強調以學生為主體，運用多種科學方法鍛煉學生科學思維，引導學生在動腦動手的過程中習得生物學概念，使生物學學科核心素養更好地落實。只有這樣，教師才能在有限的課堂時間中，發展學生思維的深刻性、批判性、整合性，實現知識積累的深度、廣度、厚度。

當然，為促進概念的深化，教師在課堂活動中也要時刻關注學生的思維狀態和行為表現，注重課堂的生成性問題，及時處理學生的“迷思”概念，實現從淺層學習到深層學習的跨越，真正落實教、學、評的一致性。