高學林

1 問題的提出

概念是生物學科知識的基礎，是理性思維的基本形式，是形成判斷和進行推理的基本要素。《高中生物課程標準》也要求“獲得生物學基本事實、概念、原理、規(guī)律和模型等方面的基礎知識”，并增加了“嘗試建立教學模型”的能力要求。因此，如何更好地構建概念模型，落實概念教學是一個重要的課題。

Inspiration是一種基于可視化學習技術的專用概念模型建構軟件，直觀、易用的界面可以非常形象地表達抽象的思維及復雜概念之間的關系。在教學中，教師可以應用Inspiration進行概念模型的制作及相關復雜思維的表征，它是腦科學和信息技術的完美結合，可以發(fā)展學習者的創(chuàng)新思維能力，讓學習者充分發(fā)揮自己想象力，憑借個人的經(jīng)驗基礎，根據(jù)主題概念來建構新的知識結構，而不是灌輸式的，使學習者處于被動接受、記憶的位置。

2 運用于教學的實驗與分析

整個實驗遵照對照原則，其中實驗班運用Inspiration軟件進行概念教學，以蘇教版生物教材高中生物《必修一·分子與細胞》第二章“細胞的化學組成”為例。

2.1 實驗教學的實施過程

（1） 學生學習教材，找出主題概念，聯(lián)想并列出相關的新舊概念。

（2） 教師引導學生組織學習資料，重點分析主題概念與新舊概念間的各種關系。

（3） 構建某一命題的概念模型：

① 確定主題概念；② 繪制概念到概念模型；③ 為概念間添加關聯(lián)關系；④ 為概念添加屬性；⑤ 教師引導學生分析模型并作出評價。

教師要求學生將自己繪制的概念模型以源文件電腦保存，并與教師提供相關資料和輔助練習進行超鏈接，以便于課后進行調整修改、復習鞏固并與其他同學交流。

（4） 根據(jù)學習進程，隨著對原有知識的理解的加深和改變，再不斷充實、完善和拓展。

圖1所示是學生在教師的指導下運用Inspiration軟件畫出的有關蛋白質分子的概念模型。

每一章節(jié)學完后，教師可引導學生梳理出各概念間的關系，形成綜合概念模型。圖2即為整個第二章“細胞的化學組成”的綜合概念模型（由學生獨立完成，此為其中一小組制作的概念模型）。學生利用Inspiration軟件在計算機上直接將圖中的每一概念超鏈接到相關內(nèi)容的概念模型，從而開展有意義的復習學習。

2.2 實驗結果

經(jīng)過近半學期的教學實驗嘗試后，對學生進行檢測，滿分100分。

2.3 實驗分析

從表1、2的結果看，無論是均分還是優(yōu)秀率和及格率，實驗班的成績優(yōu)于對照班；運用Inspiration軟件建構概念模型對于提升教學質量具體較為明顯的作用。

3 運用于教學的途徑和策略

3.1 可用于在新授課中建構知識結構

在新授課中應用Inspiration軟件建構概念模型和知識結構，將轉變單一的教師“教”，為“教”與“學”并舉，教師啟發(fā)、輔導和因材施教，而學生也真正獲得了自主學習的機會，其統(tǒng)領概念、自我建構知識的能力將會得到明顯提高。

例如，有關細胞類型與結構的知識，教材先簡略提出原核細胞，然后較詳細介紹真核細胞的結構。學習初期師生可利用Inspiration共同繪制細胞的概念模型（圖3）。隨著學習的深入，學生了解更多的細胞名詞：植物細胞、動物細胞、細胞壁、細胞膜、細胞核、細胞器、線粒體、葉綠體、內(nèi)質網(wǎng)、高爾基體、核糖體、液泡、光合作用、有氧呼吸、蛋白質合成、遺傳物質等，可借助Inspiration軟件進一步在原有基礎上建構動、植物細胞結構和功能的概念模型。如此，學生不僅對真核細胞的結構有了整體的認識，而且在操作Inspiration軟件的過程中，十分想弄清楚這些概念之間究竟有什么具體的意義聯(lián)系，強烈的求知欲也油然而生。

3.2 可用于在復習課中建構知識體系

復習不僅是對所學知識進行回憶、再現(xiàn)，還要對其作梳理和拓展，達到強化知識遷移、發(fā)展知行能力及培養(yǎng)情感態(tài)度。復習課往往要求用最少的時間，呈現(xiàn)最多的信息，促使學生強化和重構知識體系，提升應用和創(chuàng)新能力。

在高考復習中，筆者發(fā)現(xiàn)學生在基礎強化階段輕松自如，但在進入能力提升階段解答情境轉換問題時往往會一籌莫展。原因在于灌輸式教學、多而重復的習題，導致學生獲得的多數(shù)是未經(jīng)思維加工、只是機械記憶的零散信息，僅僅是知識的回憶和再認，沒能建構起概念及相關知識命題的模型，在新情境中遷移解決問題的靈活性較差。而教師應用Inspiration軟件建構概念模型于復習教學，學生會主動開展回憶與歸納，整合新舊知識，建構知識網(wǎng)絡，濃縮知識體系，達到靈活遷移。例如，光合作用和有氧呼吸兩者的過程和聯(lián)系既是教學重點和難點又是高考的熱點，教師訓練學生運用Inspiration軟件繪制相應概念模型（圖4），會取得良好的教學效果。

在教學過程中，教師可采取學生先獨自完成，再小組討論，最后匯報交流的方式。這樣使學生自行體驗、評判不同學習時期所建概念模型，獲取認知進步，思維拓展；同時會發(fā)現(xiàn)一些新的知識間聯(lián)系，知識結構更加完整，且還能產(chǎn)生一些創(chuàng)新的理解。

運用Inspiration軟件建構概念模型于復習課，可使模糊的概念清晰化、零散的知識系統(tǒng)化、機械的記憶靈活化，最終學生的遷移能力提高，復習效果明顯。

3.3 可用作為教學評價的新型工具

首先概念模型可作為一種形成性評價的工具，用于對不同階段教學活動的教學評價。例如，教師通過觀察學生運用Inspiration軟件設計基因工程概念模型的建構過程，可了解到學生內(nèi)心的思維活動，診斷出所誤解的概念意義及概念間關系，有助于找到影響教學效益的原因，從而及時改進教學，這是形成性評價的好方法（圖5）。利用Inspiration軟件繪制概念模型時，借助于多媒體功能，學生會努力創(chuàng)造更生動、鮮艷的畫面，對認知的情感自然流露而出。顯然，這不僅可以評價學習者對理性認知的準確性，且也可以評價其情感態(tài)度。

其次，概念模型也可以作為終結性評價的工具，它不同于傳統(tǒng)試題測試的優(yōu)點是為學生提供的考試結果，已不僅僅是一個簡單抽象的分數(shù)，而是學生頭腦中關于知識結構的圖式化再現(xiàn)。下題是考試卷中設計的一道教學評價題：

概念模型是一種能夠比較直觀呈現(xiàn)概念間關系的圖式。請根據(jù)所學知識，補充填寫完成“遺傳信息的表達”相關的概念模型。

① ；② ；③ 。

④ ；⑤ ；⑥ 。

由于學生在知識儲備、學習能力、理解水平參差有別，建構的概念模型自會存在差異，教師借助概念模型形式的試題可以判斷學生的水平和存在的問題，有效地幫助學生查缺補漏，且教師也能有針對性施教。

4 結語

教育心理學的研究表明，通過圖式表達信息，將內(nèi)隱的思維過程外顯化，有利于學生掌握學習方法，學會思考和解決問題。運用Inspiration軟件建構高中生物概念模型正是一種可視化學習，它對學生學習的影響可以體現(xiàn)在如下方面。

① 外顯思維過程：展示學生思維過程，顯示如何組織和構建知識間聯(lián)系。

② 深化概念理解：引導學生用自己喜歡的語言形式表達所理解的知識。

③ 統(tǒng)整新舊知識：理清新舊知識的關聯(lián)和區(qū)別，將其統(tǒng)整合一。

④ 糾正認知錯誤：檢測對概念和概念間關系的認知水平，發(fā)現(xiàn)并糾正錯誤。

在建構主義學習理論視野下，運用inspiration軟件建構概念模型還是學生學習的一種支架。

運用Inspiration軟件建構高中生物概念模型能帶來什么？應該說，一方面它為教師帶來了新的教學理念和手段策略，帶來了教學方法和技巧的變革以及教學內(nèi)容和過程的拓展；另一方面它能夠幫助學生開展有意義學習，提高反省認知，最終使學生學會到會學。