丁 于

（福州銅盤中學，福建福州350001）

生物學核心概念教學中的情境創(chuàng)設策略

丁 于

（福州銅盤中學，福建福州350001）

通過具體的教學案例闡述如何創(chuàng)設生物科學探究史情境、聯(lián)系學生生活情境、類比情境以及激發(fā)學生認知沖突的情境。使得抽象的核心概念具體化、形象化，激發(fā)學生的探究欲望，增進學習的主動性和積極性，幫助學生建立、理解與應用核心概念。

核心概念；情境創(chuàng)設；科學史；類比；認知沖突

近年來核心概念教學已成為國內(nèi)外教育研究熱點。《義務教育生物學課程標準（2011版）》明確提出“關注核心概念的學習”；《普通高中生物課程標準（實驗）》“倡導學生在解決實際問題的過程中深入理解生物學的核心概念”；生物學高考也逐漸轉(zhuǎn)向評價學生對核心概念的理解與應用。美國課程專家艾里克森認為核心概念是居于學科中心，具有超越課堂之外的持久價值。并且明確指出“教學內(nèi)容應該圍繞各學科的核心概念進行選擇?！?/p>

一、情境創(chuàng)設對核心概念教學的重要作用

情境創(chuàng)設是指教師在教學過程中運用各種教學手段和方法創(chuàng)設的適于教學的氛圍，從而為教學目標的完成奠定基礎。建構(gòu)主義認為，知識是認知個體在與周圍環(huán)境的相互作用中逐漸構(gòu)建起來的關于外部世界的認識。因此學生建構(gòu)知識總是與一定的情境相聯(lián)系。學生在情境中，利用已有材料，通過意義建構(gòu)的方式習得知識。核心概念好比鹽巴，是知識的精華，而教學情境好比湯。單獨吃鹽巴，難以下咽。但若加入湯中則可能形成“美味”的湯，那么學生在享用“美味”的湯汁的同時就能不知不覺地把鹽吸收了。

二、情境創(chuàng)設策略在生物學核心概念教學中的應用

教學情境的創(chuàng)設可以根據(jù)需要應用在課堂教學的不同時間段，可以是課的開始、課的中間或課的結(jié)束，也可以貫穿于整節(jié)課?？梢栽谛抡n授課時創(chuàng)設情境為核心概念教學“鋪路”，也可以在復習鞏固時應用情境幫助學生修正錯誤概念，強化核心概念。甚至在試題中創(chuàng)設情境考察核心概念在新情境下的遷移應用能力。

1.創(chuàng)設生物科學史情境

科學知識的獲得總是充滿了困難和曲折。正是科學家利用自己的智慧和創(chuàng)造才不斷地突破，取得科學成果。教師利用生物科學史上知識的發(fā)現(xiàn)、探索過程來設置教學情境，能夠讓學生身臨其境，在特定的情境中理解核心概念的形成和內(nèi)涵，從而鍛煉其科學思維能力，提高生物科學素養(yǎng)。

案例1.光合作用探究歷程（節(jié)選）。

教師：公元前3世紀，亞里士多德提出，土壤是構(gòu)建植物體的唯一原料。果真如此？

展示海爾蒙特柳樹實驗。

教師：海爾蒙特實驗得出了什么結(jié)論？（水分是建造植物體的唯一原料）你同意海爾蒙特的觀點嗎？

展示普里斯特利實驗。

教師：普里斯特利得出了什么結(jié)論？為什么重復實驗時，有的成功有的失??？

展示英格豪斯實驗。

教師：英格豪斯發(fā)現(xiàn)植物在陽光下才能更新空氣。那么更新了什么氣體？

展示金魚藻集氣排水實驗。

教師：植物產(chǎn)生的氣體是O2。

教師：1785年明確植物光合作用吸收CO2。1775梅耶提出光合作用中光能轉(zhuǎn)化為化學能。根據(jù)以上幾個實驗能否簡單概括光合作用反應式？

教師：反應式平衡了嗎？C與H等元素去哪了呢？

展示薩克斯實驗。

教師：（1）為什么對天竺葵先進行暗處理？（2）為什么讓葉片的一半曝光，另一半遮光呢？（3）這個實驗說明什么問題？

展示恩格爾曼的實驗。

教師：（1）恩格爾曼為什么選擇水綿作為實驗材料？（2）為何要設置無光、缺氧的環(huán)境？（3）為什么用極細光束照射？完全曝光時自變量是什么？（4）該實驗能得出什么結(jié)論？（光合作用的場所是葉綠體，產(chǎn)物是氧氣，條件是光照）

師生：所以光合作用的反應式又可以表示為：

通過反應式指導學生提煉出光合作用的概念：“綠色植物通過葉綠體，利用光能，把二氧化碳和水轉(zhuǎn)化成儲存著能量的有機物，并且釋放出氧氣的過程。”

案例1是應用生物學科學探究史情境教學的典型案例。通過創(chuàng)設科學家探究光合作用的經(jīng)典實驗情境，展示了人們對光合作用認識的發(fā)展過程，讓學生跟隨科學家探究的足跡，逐步明確光合作用的原料、場所、產(chǎn)物、條件，幫助學生建立、理解光合作用這一生物學核心概念。其次通過恩格爾曼、魯賓卡門等實驗組織學生開展小組討論，不僅使學生掌握了同位素標記法等科學實驗方法，同時也幫助學生了解科學家的科學思維方法，促進學生科學思維、提高創(chuàng)造力。此外科學家英格豪斯為了找到原因重復進行了500多次實驗，使學生體會到科學家在探究時所表現(xiàn)出來的堅韌不拔、執(zhí)著追求的精神。

2.創(chuàng)設聯(lián)系學生生活的情境

利用常見的、與學生日常生活密切相關的現(xiàn)象來創(chuàng)設情境，由于學生比較熟悉，但又不完全了解，因此既能增加學生的親切感、激發(fā)學生探究的興趣，又能鍛煉學生理論聯(lián)系實際的能力和透過現(xiàn)象看本質(zhì)的探索精神。

案例2.降低化學反應活化能的酶（節(jié)選）。

教師：同學們，你們知道我們一日三餐的食物中都有哪些成分？

學生：淀粉、蛋白質(zhì)、脂肪……

教師：我們吃了這些食物要怎樣才能吸收？

學生：消化成葡萄糖、氨基酸等小分子吸收。

教師：我們要多久能消化完？

學生：兩個小時？

教師：如果在實驗室中用化學方法分解它們需要多久？要什么條件嗎？

學生：……

教師：蛋白質(zhì)用化學方法分解的話需要比較高的條件，必須在酸或堿中加熱進行分解，如在濃鹽酸中加熱到110℃，并且要持續(xù)加熱24小時。人體中有這樣的條件嗎？需要這么長時間嗎？為什么我們可以在常溫下迅速的對蛋白質(zhì)進行分解呢？這都離不開一種物質(zhì)：酶。

案例2通過設置學生生活中常見的情境，不僅有效引入了酶的概念，也使學生對于酶的高效、需適宜條件等特性有了直觀的、深刻的印象與認識。

3.創(chuàng)設類比情境

許多生物學核心概念比較抽象，學生難以理解。如果把這些抽象概念與學生可理解的事例或熟悉的形象進行類比，幫助學生更直觀地理解概念，課堂教學效率就能大大地提高。

案例3.基因指導蛋白質(zhì)的合成。

教師：上節(jié)課我們了解到基因通過轉(zhuǎn)錄把自己的遺傳信息也就是脫氧核苷酸的排列順序轉(zhuǎn)化為mRNA上核糖核苷酸的排列順序。那如何才能把核糖核苷酸的堿基排列轉(zhuǎn)化為蛋白質(zhì)上的氨基酸排列順序呢。

為了說明這個問題，我們用一個發(fā)電報來做個比喻。我們國家曾通行的電報明碼是用數(shù)字排列來代表漢字。常用的漢字有5000多個，至少要用多少數(shù)字來代表一個漢字才夠用呢？

學生：（討論后）至少要4個數(shù)字，則其排列方式總共104=10000種，足夠表示漢字。

教師：確實是這樣，比如一下一組數(shù)列112913671170分別代表以下漢字：（1129）大（1367）家（1170）好。

可見電報是通過數(shù)字的排列和漢字排列進行對應，從而表達有意義的信息。大家參照發(fā)電報的過程聯(lián)想一下細胞中mRNA堿基的排列又是如何轉(zhuǎn)化為蛋白質(zhì)上氨基酸的排列的呢？

學生：（討論后）可能是通過若干堿基代表一個氨基酸。

教師：那至少要多少堿基才夠表達氨基酸？（提示，RNA堿基共4種，生物體內(nèi)氨基酸共20種）

學生：（討論后）至少要3個堿基，則其排列方式總共43=64種，少了不行。

教師：確實是這樣，在mRNA上，就是用三個相鄰的堿基作為一個密碼子（類似電報密碼）來表達一個氨基酸。

在案例3中教師通過電報碼和漢字的對應關系做類比使學生直觀的認識的mRNA和蛋白質(zhì)的關系，有效突破了“核糖核苷酸的堿基排列轉(zhuǎn)化為蛋白質(zhì)上的氨基酸排列順序”這一教學難點。

4.創(chuàng)設認知沖突情境

學生通過平時生活積累或媒體、網(wǎng)絡乃至原有的知識，對相關內(nèi)容形成了一定的認知。

這種認知一般處在模糊和非正式的狀態(tài)。有的與正確知識相符，有的則有些偏差，甚至是錯誤的。教師在教學中如果能夠有所預見，并有意設置相應的認知沖突情境，從而激發(fā)學生的求知欲，讓學生在解決矛盾的過程中，糾正其認知缺陷或錯誤，形成正確的認識。

案例4.生長素生理作用教學。

教師：上節(jié)課我們學習了生長素發(fā)現(xiàn)的過程。請大家回顧，植物向光性的根本原因是什么？

學生：在單側(cè)光的照射下，背光側(cè)生長素分布較多，生長較快，故植物向光生長。

教師：是否生長素濃度越高越能促進生長呢？請看圖（一個頂芽與2個側(cè)芽的簡圖）。請問，產(chǎn)生生長素的部位在哪里？

學生：芽尖端。

教師：如何運輸？

學生：從形態(tài)學上端到下端

教師：哪里生長素濃度高？是頂芽下部還是側(cè)芽周圍？

學生：側(cè)芽周圍。

教師：那是頂芽生長快還是側(cè)芽生長快？

學生：……

教師：自然界中很多植物存在著頂端優(yōu)勢現(xiàn)象，頂芽生長的比側(cè)芽快。比如杉木主干高大挺拔，分支較少而短，呈塔形。這又是為什么呢？

案例4抓住了學生原有形成的“生長素濃度越高生長越快”這個錯誤概念，通過創(chuàng)設“植物頂端優(yōu)勢”這個特殊情境，以提問的方式設計“陷阱”，創(chuàng)設認知沖突情境，暴露學生的錯誤認知，促進學生反思，從而使核心概念教學順利展開。

除了以上所列之外生物學教學中常用的還有問題情境、探究情境、模型與圖畫情境、對比情境等。教師在實際教學中可根據(jù)具體教學內(nèi)容，創(chuàng)設某一情境，也可用幾種情境組合來達成預期的教育目的。

［1］教育部.普通高中生物課程標準（實驗）［S］.北京：人民教育出版社，2003.

［2］〔美〕艾里克森.概念為本的課程與教學［S］.北京：中國輕工業(yè)出版社，2003.

［3］朱正威，趙占良.普通高中課程標準實驗教科書生物·必修1·分子與細胞［M］.北京：人民教育出版社，2007.

（責任編輯：陳欣）