巧用“小資料”和“課外讀”助力構建次位概念

葉云祥 吳星昊

(云和縣教育發展中心 浙江麗水 323600)

生物學是研究生命現象及其活動規律的自然科學,生物學概念是它解釋基本生命現象、原理以及規律的重要基礎和呈現。生物學概念繁多抽象,彼此縱橫交錯,是生物教學的重點和難點。《普通高中生物課程標準(2017年版2020年修訂)》(以下簡稱《課程標準》)凸顯“內容聚焦大概念”這一基本理念,課程內容以三級概念形式呈現,引導教師突破傳統課時思維,著重考慮大概念的構建。但突出大概念的核心地位,并不意味著只強調大概念對知識的覆蓋而忽視對次位概念的理解和建構。次位概念是構建其上位概念的基礎,每個次位概念都具有執行特定功能的結構。只有幫助學生切實同化和順應次位概念,才能真正形成整體性、結構性的概念框架。

“小資料”“課外讀”是教材內容的重要呈現形式,是對每一節課本知識的深化和拓展。其涵蓋科學家的生平、生物學史、生活應用、實驗拓展、社會實踐、概念拓展等內容,是助力學生構建次位概念的重要載體。筆者認為,大概念的構建建立在學生對次位概念認識的基礎上,而次位概念的形成需要若干生物學事實性知識作為依據,“小資料”“課外讀”不失為較好的素材,鉆研“小資料”、“課外讀”的內涵,巧用“小資料”“課外讀”的內核,開發“小資料”“課外讀”的外延,助力構建次位概念不失為教學的有效途徑。

1 解構次位概念 明晰“小資料”、“課外讀”內涵

“體液調節”是2019年浙科版教材高中生物《選擇性必修1·穩態與調節》第三章的內容,其內容包括參與體液調節的物質、體液調節的特點和機制,以及體液調節與神經調節的關系。《課程標準》指出了本單元的重要概念和次位概念,要構建概念體系必須扎實落實次位概念。這就要求對次位概念進行剖析、解構、整理、反思,厘清概念的“來龍去脈”,找準知識點之間的聯系及支架,才能助力上位概念的形成。因此,筆者總結出本單元的概念體系如圖1所示。在此基礎上,整理相關“小資料”“課外讀”內容,仔細研讀、認真分析、找準定位,是助力次位概念構建的有效途徑。

2 巧用“小資料”“課外讀”內核建構次位概念

本章“小資料”“課外讀”內容有“激素與靶細胞受體結合調節細胞生理活動”“尋找腦激素”“碘與甲狀腺激素”“癭——地方性甲狀腺腫”和“胰島素的發現與糖尿病的治療”。圍繞“小資料”“課外讀”構建境脈體系、基于“小資料”“課外讀”提供事實知識、借助“小資料”“課外讀”開發評價資源,利于次位概念的構建。

2.1 圍繞“小資料”“課外讀”構建境脈體系

建構主義理論強調,個體的學習依賴于對情境的自我認知建構,境脈是學習發生的時空。“境脈”是“情境”與“脈絡”的合稱,脫離真實情境的知識無法獲得學生的共鳴,只有構建具有“脈絡”的“情境”,才有利于學生對生物概念的構建。《課程標準》注重學生在現實生活的背景中學習知識,倡導學生在解決實際問題的過程中深入理解知識內涵。因此,教師應有目的性地創造、選擇與教學內容聯系緊密的教學情境,使學生從真實情境中感知、提煉,從而獲取科學的知識、觀點和思想方法,逐步構建概念體系。“小資料”“課外讀”作為教材的一部分,是境脈的良好資源。

在本單元教學以“課外讀:胰島素的發現與糖尿病的治療”為背景展開,以“為什么某些糖尿病患者要定期注射胰島素”為單元情境,以“為什么某些糖尿病患者要注射胰島素”為開篇,從胰島素的化學本質、產生場所、作用機理延伸到激素的產生、作用機理及研究方法;以“機體如何產生胰島素及其他調節血糖的激素”為線索,從胰島素的產生機制延伸到激素的分級調節及反饋調節機制;以“為什么糖尿病患者要定期注射胰島素”為導引,從胰島素的定期注射維持機體穩態延伸其他激素的調節作用;以“為什么提取純化的胰島素含量低?它的產生是否受神經調節的控制”為鋪墊,從胰島素的微量高效且受神經調控延伸到體液調節和神經調節共同維持機體穩態(圖2)。在單元境脈的背景下,對單元大概念及次位概念以及次位概念之間的關系有更深刻的認識,才能夠好的展開次位概念的學習。

同時,該“課外讀”也可作為課時境脈材料,為次位概念的構建添磚加瓦。如在構建“人體內分泌系統主要由內分泌腺組成,它們分泌的各類激素參與生命活動的調節”這一次位概念時,教師可以巧用“課外讀”中的胰島素發現史,引導學生通過問題串“為什么某些糖尿病患者要注射胰島素?胰島素的作用是什么?為什么結扎胰管不影響胰島素的產生?為什么直接研磨胰腺,其研磨液不能起作用?胰島素由哪里產生?為什么胰島素要注射而不口服?沒有胰管胰島素如何運輸?胰島素如何發揮作用?為什么注射胰島素只對某些糖尿病患者起作用?”認識胰島素的化學本質、產生場所、作用機理從而認識到體液調節的結構基礎及激素發揮作用的方式,借助科學史使學生融入到科學家的思維中,在探索生物知識、構建次位概念的過程中不斷構建、剖析、批判、推翻再構建,真正將次位概念落地生根。只有在整體單元境脈體系的基礎上,重視次位概念的構建,才能夠助力大概念的形成。

2.2 基于“小資料”、“課外讀”提供事實知識

《課程標準》強調概念的學習應由原來的“重知識”向“重過程”轉變。“小資料”中一大部分內容是對課本概念的延伸和補充,可以將其作為課堂補充材料,為次位概念的構建提供事實依據,加深學生對次位概念的理解,利于學生對次位概念內涵及外延的內化。

如在構建“人體內分泌系統主要由內分泌腺組成,它們分泌的各類激素參與生命活動的調節”這一次位概念時,傳統的教學過程側重讓學生記憶內分泌系統的組成及它們分泌的激素及其調節作用。但是,內分泌系統所分泌的激素較為復雜,激素本質難以記憶,且學生對于激素的調節作用不能很好理解,這就要求教師重視次位概念的解構,重視學生對下位概念“激素通過體液傳遞作用于靶細胞調節細胞生理活動”的理解。“課外讀:激素與靶細胞受體結合調節細胞生理活動”為這一概念提供了良好的事實依據。教師引導學生通過“課外讀”思考:激素如何進行傳遞?是否定向傳遞?激素如何作用于靶細胞?激素如何調節細胞生理活動?如何了解“調節”作用?靶細胞的受體一定在細胞外嗎?為什么有些激素的受體在膜外有些在膜內?可以根據激素的調節方式將激素進行分類嗎?通過以上問題的思考,教師能夠引導學生更好地根據激素的本質深刻理解激素的調節作用,從而為建構次位概念打好基礎。

如在構建“激素通過分級調節、反饋調節等機制維持機體的穩態,如甲狀腺激素分泌的調節和血糖平衡的調節”這一次位概念時,學生對于分級調節和負反饋調節機制的理解往往比較表層,難以應用。故教師以“小資料:碘與甲狀腺激素、癭——地方性甲狀腺腫”為例,引導學生進行思考:什么是地方性甲狀腺腫?通常發生在哪些區域?為什么缺碘會造成地方性甲狀腺腫?能用下丘腦—腺垂體—甲狀腺調控軸進行說明嗎?在此過程中是否存在反饋調節?此時甲狀腺激素對下丘腦和腺垂體分泌激素起促進作用嗎?在真實情境中依據小資料中的事實依據進行層層剖析,學生由淺入深學習,學習不再是被動地接受而是主動地思考構建。

教學中,教師有目的性地利用“課外讀”“小資料”引導學生進行迷失概念的暴露和突破,組織學生進行概念比較、辨析,能夠幫助學生將原本碎片化的、孤立的、零散的表層概念形成條理化、結構化的深層次概念。

2.3 借助“小資料”“課外讀”開發評價資源

知識構建理論倡導學習者根據已有的知識和經驗在學習活動中不斷地探索進而獲得新知識。為此,教師常常絞盡腦汁尋找和教材內容貼切的生活資源,而往往忽略了教材中本身就具備的良好的素材。“小資料”“課外讀”中蘊含著非常多有價值的信息,借助“小資料”“課外讀”開發學業質量水平檢測資源,反饋次位概念的構建水平并發現存在的問題,利于及時跟進及引導。如借助“課外讀:尋找腦激素”開發評價資源如下:

1968年,吉耶曼小組從27 萬只羊的下丘腦中提取出1 mg 純的TRH,并利用紅外線分光光度測定、質譜分析等先進方法反復核實,查明了羊下丘腦TRH的氨基酸組成。不久后沙利證明了豬下丘腦的TRH與羊的完全相同,并首先人工合成了TRH。吉耶曼和沙利各自領導的研究小組歷經十多年的研究,終于揭示了腦分泌激素的功能。他們發現并合成了三種腦激素——促甲狀腺激素釋放激素(TRH)、促黃體生成激素釋放激素(LHRH)和生長激素釋放抑制激素(GHRIH)。結合以上資料請思考:(1)結合資料說明TRH 的本質及激素調節的特點。(2)簡述TRH 發揮調節作用的過程。(3)如果把垂體與下丘腦之間的血液聯系中斷,則可導致生殖器官萎縮。請結合上述資料及下丘腦—腺垂體—靶腺的知識解釋這一現象。(4)是否所有激素的產生都遵循下丘腦—腺垂體—靶腺?請結合材料舉例分析。(5)從吉耶曼和沙利的研究歷程你得到了什么啟示?

又如利用“小資料:碘與甲狀腺激素”的背景材料,結合某位患者的甲狀腺功能檢測報告單,教師引導學生分析表中數據,判斷患者可能癥狀,給出就診建議。學生結合資料分析并做出判斷,進一步加深對次位概念的理解,并從中感知知識的價值,提升解決生產生活問題的擔當和能力,樹立學習信心。

綜上所述,在大概念背景下進行單元整體教學要關注次位概念的落實,圍繞“小資料”“課外讀”構建境脈體系、基于“小資料”“課外讀”提供事實知識、借助“小資料”“課外讀”開發評價資源,利于學生構建次位概念。當然,這不意味著教材中所有的“小資料”“課外讀”都必須被利用,也并不意味著它們的利用途徑是單一的且僅有上述幾個方面,需要從教學實際和學生的需要出發,合理開發、利用“小資料”“課外讀”,才能真正助力次位概念的構建。