基于學習進階的蒸騰作用概念教學

摘要：以蒸騰作用的概念教學為例，基于學習進階理論對教學內容進行規劃設計，確定學習進階維度，圍繞經驗、映射、關聯、系統和整合五個學習進階層級，構建學習進階框架。結合學習進階框架，沿著“分析學情、創設情境”，“問題導向、建構概念”，“多元評價、診斷反饋”的進階路徑進行概念教學，依次進階、逐步構建概念。

關鍵詞：學習進階；蒸騰作用；概念教學

文章編號：10037586（2024）03001803 中圖分類號：G633.91 文獻標識碼：B

強調內容，聚焦大概念，以大概念、重要概念和次位概念的形式呈現概念體系是《義務教育生物學課程標準（2022年版）》（以下簡稱《課程標準》）的課程理念之一。學生需要從零散的生物學事實中逐步形成次位概念，在次位概念的基礎上形成重要概念，進而思維整合形成大概念。學習進階是當前國際教育研究的熱點之一。學習進階是指學習者圍繞學科概念展開，在一定時間內遵循由淺入深、依次遞進的思維進階路徑學習一系列相互關聯、逐漸加深的概念序列。因此，學習進階理論有助于學生進行概念學習。本文以《課程標準》要求中“4.2.1植物根部吸收生活所需的水和無機鹽，通過導管向上運輸，供植物利用，其中大部分水通過蒸騰作用散失”這一次位概念的形成為例，闡明如何運用學習進階理論進行生物學概念教學。

1 蒸騰作用概念學習進階框架的構建

1.1 確定進階維度

確定進階維度是指對概念的劃分，最終綜合劃分后的各個部分實現對概念的深入理解。次位概念4.2.1對應的是蘇科版義務教育教科書《生物·八年級·上冊》第18章第1節“綠色植物與生物圈的水循環”的相關內容，包括綠色植物的蒸騰作用、氣孔的組成及作用、蒸騰作用的意義三部分內容。通過對教材內容的分析，筆者繪制了蒸騰作用的概念圖（見圖1）。圖1展示了水分的吸收和運輸是水分利用的前提，水分利用的主要形式是蒸騰作用，大部分水以水蒸氣的形式通過氣孔散失。因此，將蒸騰作用的進階維度劃分為水分的吸收和運輸、水分的散失途徑、水分的散失動力、水分的散失意義四個部分。

1.2 劃分進階層級

教師需要圍繞次位概念，將事實性知識劃分為不同的層級水平。參考已有研究成果，沿著由淺到深的路徑，將生物學概念進階劃分為五個層級，分別是經驗、映射、關聯、系統、整合。經驗層級是指基于已學知識和經驗獲得的前概念；映射層級是指能夠根據生物學事實做出初步判斷；關聯層級是指能夠在初步判斷的基礎上進行多方位的思考，提出關聯性的知識；系統層級是指能夠從系統的角度發現不同概念知識的關聯性，形成概念網絡；整合層級是一節課的進階終點，如學生能夠闡述蒸騰作用的過程和意義，深化生命觀念的結構與功能觀。教師對事實性知識進行經驗到整合的進階層級劃分，中間用箭頭聯系表示不同層級之間的關系，進而可以繪制出蒸騰作用學習進階層級圖（見圖2）。

2 基于學習進階的蒸騰作用概念教學

2.1 分析學情，創設情境

教師需要分析學生的前概念，定位學生的學習起點，創設真實的問題情境，關注學生在學習進階過程中的具體表現，促進次位概念的逐步形成。教師可以在學生前概念的基礎上進行類比，從而提出本節課的核心問題：“綠色植物是空氣加濕器嗎？”該情境不僅能有效銜接學生的前概念，促進概念的同化，還能夠激發學生的探究欲望。

2.2 問題導向，建構概念

教師要圍繞核心問題展開，引導學生在任務情境中分析和解決問題，從而提升學生的關鍵能力。本節課以“草地的空氣濕度比裸地的空氣濕度大”作為問題情境，以“綠色植物是空氣加濕器嗎？”作為核心問題，圍繞核心問題設計問題鏈展開教學（見圖3）。

教師從學生的生活經驗出發，創設真實問題情境：“為什么草地的濕度比裸地的濕度要大？”引出核心問題：“綠色植物是空氣加濕器嗎？”

在經驗層級，真實情境和生活經驗喚起了學生的前概念，學生能夠說出植物體的水分可能會散失到空氣中。

在映射層級，教師需要引導學生將事實與相關概念進行簡單的聯系。教師可以組織學生設計實驗探究植物體散失水分的主要器官是什么。該問題又可進一步分解為以下四個問題：實驗的變量是什么？如何收集植物散失的水分？如何確保塑料袋收集的水分是從植物而不是從土壤散失出去的？如何確定塑料袋收集的小液滴是水分？引導學生不斷完善實驗方案，將事實與植物體通過葉散失水分建立聯系，構建“事實概念”的簡單聯系。

在關聯層級，學生需要在已建立的簡單聯系上，多角度分析事實和概念的對應關系，逐步在事實與概念之間建立穩固的聯系。該層級可拆解為以下四個問題：葉的表面是否有小孔？同一植物上下表皮的氣孔數量一樣嗎？氣孔如何開閉調節植物體內的水分含量？植物體可以產生拉力促進水向上運輸嗎？不同層級需提供相對應的事實性知識，從而建立“事實一概念”的穩固聯系。例如，可提供如下事實性知識：將葉片放入70℃的溫水中，發現葉片表面有氣泡產生，進而推測葉的表面有小孔存在；撕取葉表皮制作臨時玻片標本在顯微鏡下觀察，可以看到下表皮與上表皮相比，氣孔數量更多。為了解釋說明氣孔的開閉由保衛細胞控制，教師可用兩個充氣的長條氣球模擬保衛細胞，氣球的內側壁貼上透明膠帶，外側壁不貼，模擬保衛細胞的內側壁較厚、外側壁較薄。對氣球充氣，模擬保衛細胞吸水膨脹氣孔打開；對氣球放氣，模擬保衛細胞失水、氣孔關閉。為了讓學生直觀地看到植物體產生了拉力促進水向上運輸，可以自制實驗裝置進行觀察。將一根吸管置于紅墨水中，取一段帶葉的枝條插入吸管放在陽光下一段時間，可以看到紅墨水由于蒸騰作用產生的拉力在吸管中上升。教師通過一系列方式如觀察實驗、模擬實驗、自制教具等，在事實與概念之間建立穩固的聯系。

在系統層級，教師要幫助學生利用已經建立的穩固聯系嘗試概述概念。學生在此層級能夠通過現象提煉出事實的本質。例如，在系統層級，學生能夠概述出蒸騰作用是指植物體的根吸收水分，水分沿著根、莖、葉中的導管自下而上運輸，大部分水分通過葉的氣孔以水蒸氣的形式散失出去。

在整合層級，學生需要對知識整合并綜合運用，建立次位概念，并運用概念解釋真實存在的問題。學生在獨立學習、小組合作的過程中學會知識的遷移應用。

2.3 多元評價，診斷反饋

學習進階框架能為教學評價提供支撐。教師可以根據學習進階框架中設置的行為動詞，診斷學生在達到相關層級時是否能作出相對應的行為表現，從而得到反饋并及時調整教學進度。如果學生的回答已經符合預設的層級表現，則可進入下一層級的學習。同時，教師可根據學生所繪制的概念圖來判斷學生是否能夠抓住關鍵詞，是否達成本節課的進階終點。課后，教師可采用選擇題和非選擇題組合的形式，考察圖2所涉及的生物學事實，測試學生在各個進階梯度的完成度。

基金項目：江蘇省教育科學“十四五”規劃專項課題“基于學習進階的初中生物學核心概念教學研究”（C-b/2021/02／82）。