丁 征

(江蘇省南京市玄武區(qū)教師發(fā)展中心 210016)

概念是思維的產(chǎn)物，也是思維的工具。建構(gòu)概念的過程就是思維的過程。學(xué)習過程應(yīng)當要有助于學(xué)生發(fā)展科學(xué)思維能力，尤其是抽象邏輯思維能力，概念學(xué)習是發(fā)展學(xué)生抽象邏輯思維能力的重要途徑之一。

“人體能量的供給”是蘇教版七年級第10章“人體內(nèi)的物質(zhì)運輸和能量供給”的第5節(jié)，課標中本節(jié)課的具體內(nèi)容標準“說明能量來自細胞中有機物的氧化分解”是這節(jié)課需要建構(gòu)的概念，也是本節(jié)課的重難點。這一節(jié)圍繞三個問題而展開：①每天需要從食物中補充多少能量？②食物進入體內(nèi)怎樣釋放能量？③營養(yǎng)物質(zhì)釋放的能量有什么用途？這三個問題的解決過程正是概念的建構(gòu)過程。

1 聯(lián)系知識經(jīng)驗，讓學(xué)生通過遷移，在分析、類比、歸納、整合中生成新概念

1.1 讓前概念成為新概念的起點，聯(lián)系知識經(jīng)驗打開教學(xué)局面 初中生物有50個核心概念，七年級上冊“生物圈中的綠色植物”一級主題中的一個核心概念“在生物體內(nèi)，細胞能通過分解糖類獲得能量，同時生成二氧化碳和水”，出現(xiàn)在植物的呼吸作用一節(jié)中，這是學(xué)生具備的前概念，在教學(xué)中要利用好這個前概念。

“人體內(nèi)能量供給的過程”既復(fù)雜，又抽象，學(xué)生較難理解，可以選擇用建構(gòu)知識聯(lián)系圖(圖1)的形式巧妙化解難點，途徑有兩個：①采取由微觀到宏觀的生成路徑，通過溫故知新直接引導(dǎo)學(xué)生回憶植物的光合作用、呼吸作用，由此推知“在人體內(nèi)，細胞能通過分解糖類等有機物獲得能量，同時生成二氧化碳和水”。首先明確呼吸作用發(fā)生在細胞內(nèi)，那么分解的有機物、需要的氧氣從何而來？從而進行“倒推”。教師要放開手讓學(xué)生通過自主、合作學(xué)習的方式，以小組為單位建構(gòu)人體能量供給的知識聯(lián)系圖，再由學(xué)生代表進行講解。這種方式能有效拓展學(xué)生的思維空間，利于學(xué)生之間的交流，增強合作意識，語言表達則能驅(qū)動思維的邏輯性和縝密性。②采取宏觀到微觀的生成路徑，先通過演示實驗“花生種子在體外燃燒”做一個鋪墊。這個演示實驗解決了兩個問題：一是讓看不見摸不著的能量以可見的方式呈現(xiàn)出來，初一學(xué)生還沒有學(xué)物理，而能量作為物理學(xué)的重要概念，比較抽象，對于初中學(xué)生來說，認識它較為困難。學(xué)生通過前面的學(xué)習知道食物能提供能量，但是沒有形象感知，通過實驗可以彌補這一不足，學(xué)生直觀地看到了水溫的升高，發(fā)現(xiàn)是由于花生種子燃燒釋放出能量所導(dǎo)致的，從而認同食物中確實貯存有能量。二是幫助學(xué)生理解營養(yǎng)物質(zhì)釋放能量對維持體溫的作用，有機物在體外通過燃燒釋放出能量使水溫升高，學(xué)生做一個知識遷移，就可以理解在體內(nèi)有機物分解釋放出的能量會讓人體形成體溫。

圖1 “人體內(nèi)能量供給的過程”知識聯(lián)系圖

此時教師拋出問題：“攝取的食物在體內(nèi)會發(fā)生什么樣的變化，才能把有機物中的能量釋放出來呢？”引導(dǎo)學(xué)生由花生種子在體外燃燒需要氧氣推斷花生種子在體內(nèi)分解也需要氧氣，進而回顧消化、呼吸、循環(huán)系統(tǒng)的作用，再利用呼吸作用的公式建立起知識聯(lián)系。

學(xué)生在頭腦中將人體的營養(yǎng)供給、呼吸、物質(zhì)運輸?shù)戎R進行有機串聯(lián)歸納。將已有的知識運用文字、簡圖進行歸納、整理，逐漸構(gòu)建起一個形象、直觀的知識圖，將知識之間的聯(lián)系系統(tǒng)化。知識聯(lián)系圖慢慢建立起來，人體內(nèi)能量代謝的過程也就水到渠成了。

1.2 挖掘概念的內(nèi)涵，拓展生物學(xué)重要概念教學(xué)的深度和廣度 如何拓展生物學(xué)重要概念教學(xué)的深度？這個“深”不是指挖掘其知識深度，而應(yīng)理解為一種寬廣，即引發(fā)學(xué)生的發(fā)散思維，從而形成前后知識的大整合，建構(gòu)知識體系。

本節(jié)概念建構(gòu)的核心詞是“細胞”：能量釋放發(fā)生在細胞中，消化、呼吸、循環(huán)三大系統(tǒng)功能通過細胞聯(lián)系在一起，因此這個概念的生成有助于學(xué)生深刻理解“細胞是生命活動的基本單位”，這無疑拓展了概念的深度。

在概念生成的過程中要追加一個問題：“食物中的能量從哪里來？”引導(dǎo)學(xué)生形成一條思維鏈：“植物通過光合作用把二氧化碳和水合成有機物，將太陽能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能儲存在有機物中”→“人類直接或間接以植物為食，獲得其中的能量”→“食物在體內(nèi)消化吸收，營養(yǎng)物質(zhì)(貯存能量)運輸?shù)郊毎薄?“細胞內(nèi)有機物氧化分解釋放出能量”，引導(dǎo)學(xué)生把相關(guān)知識進行一個邏輯加工，歸納出概念中的兩條主線：物質(zhì)變化和能量變化，深刻領(lǐng)悟概念的內(nèi)涵，同時拓展概念的外延，太陽能是能量的根本來源，從而把生物界與自然界聯(lián)系在一起，這樣生成的概念圖(圖2)更加完整、系統(tǒng)。

在初中生物八年級上冊有關(guān)生態(tài)系統(tǒng)的內(nèi)容學(xué)習后，可以引導(dǎo)學(xué)生將這一概念繼續(xù)拓展，用系統(tǒng)、整體的觀點，把細胞中有機物氧化分解釋放能量、生物體的新陳代謝和生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動整合在一起，體會個體生命與生命系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)(圖3)，無疑可以構(gòu)建完整的概念體系。

圖2 生物界與自然界的物質(zhì)和能量關(guān)系圖

圖3 個體生命與生命系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)圖

2 創(chuàng)設(shè)活動情境，讓學(xué)生在探索、討論、操作、應(yīng)用中建構(gòu)新概念

2.1 移植生活情境，讓生活體驗成為概念形成的支撐 生活中處處有生物學(xué)，教師在教學(xué)中要善于移植生活中的情境，通過各種豐富的、有代表性的事實來為學(xué)生的概念形成提供支撐。

(1)教學(xué)活動1：“人體能量的供給”的討論 重點是引導(dǎo)學(xué)生對數(shù)據(jù)資料進行分析，了解不同的食物所含的能量不同，不同的勞動強度所需要消耗的能量也不同，從而深刻理解人體內(nèi)能量供給與膳食的關(guān)系。

教材中的表1“常見食物的熱價”，意在引導(dǎo)學(xué)生分析不同食物的熱價存在差別的原因。教材并沒有對“熱價”做出定義，學(xué)生通過表中數(shù)據(jù)可以直觀認識到熱價是個衡量指標，但對“熱價反映食物中貯存能量的多少”這句話很難真正理解。分析表中數(shù)據(jù)，學(xué)生發(fā)現(xiàn)所列的食物中花生熱價最高，大白菜熱價最低，這是因為不同食物由于所含營養(yǎng)物質(zhì)不同熱價不同。但熱價僅與營養(yǎng)物質(zhì)的種類有關(guān)嗎？拋出問題后，引導(dǎo)學(xué)生仔細閱讀表中的數(shù)據(jù)，通過對比分析發(fā)現(xiàn)問題。其實表中有兩個比較特別的數(shù)據(jù)，一個數(shù)據(jù)是“馬鈴薯”熱價是3.22，學(xué)生都知道馬鈴薯富含淀粉，為什么相比大米、面粉熱價要低很多？另一個數(shù)據(jù)是“豬肉”熱價是16.54，都是肉類，為什么熱價要遠比牛肉、雞肉高呢？培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題的能力。

教師提供小資料：馬鈴薯富含淀粉，100 g馬鈴薯中含有15 g左右的淀粉和2 g左右的蛋白質(zhì)，以及一些纖維，其他75%左右的是水，而100 g大米中，含淀粉77.6 g，同質(zhì)量的馬鈴薯熱量是大米的21%，因此馬鈴薯是一種低熱量食物。豬肉本身的脂肪含量較高，每100 g瘦豬肉中脂肪含量為6 g，而等質(zhì)量的牛肉中脂肪含量為2 g。學(xué)生通過閱讀資料，分析發(fā)現(xiàn)食物中營養(yǎng)物質(zhì)的量不同，熱價不同，從而全面理解食物與能量的關(guān)系：不同的食物由于所含營養(yǎng)物質(zhì)不同，以及營養(yǎng)物質(zhì)的量不同，所以熱價不同。熱價是1 g食物中提供能量的所有營養(yǎng)物質(zhì)(糖類、蛋白質(zhì)、脂肪)釋放能量的總和。

提供“從事不同勞動強度的人每天所需要的能量”(表略)，意在引導(dǎo)學(xué)生分析人體每天所需的能量和哪些因素有關(guān)？通過數(shù)據(jù)分析，歸納出年齡、性別、體力消耗不同的人所需能量不同，由此把人體內(nèi)能量供給與膳食關(guān)聯(lián)起來。

(2)教學(xué)活動2：“設(shè)計新的一日食譜” 與第9章第3節(jié)的“設(shè)計一日食譜”前后呼應(yīng)，前面“一日食譜”設(shè)計的依據(jù)是合理營養(yǎng)和平衡膳食的原理，重在營養(yǎng)合理，考慮的是食物的“種類”。而“新一日食譜”則需要設(shè)計出每種食物的量，將食材精確到克數(shù)，才能通過計算看其是否符合每日能量需求。而學(xué)生對于每日吃什么知道，但吃多少是不清楚的。因此，需要給出一些標準(如“中國居民平衡膳食金字塔”)，讓學(xué)生進行參考。

通?！吧攀持改稀鄙蠒尸F(xiàn)出食物的質(zhì)量，但100 g、250 g究竟是多少？做飯時不可能去準確稱量，那么每天究竟要攝入多少？學(xué)生是沒有概念的。教師必須關(guān)注到學(xué)生生活經(jīng)驗的不足，對于計量單位沒有感性認知，活動設(shè)計時用實物進行直觀比擬，即用大米、蔬菜、牛奶盒、火腿腸等實物來演示“量的多少”。一般200 mL大果凍的杯子差不多能盛140 g生米，煮熟后差不多是350 g、七兩米飯；一盒200 mL的奶相當于206 g；一根玉米火煺腸50 g，……讓數(shù)字鮮活起來，真正讓知識貼近生活，這樣的一種方法比單純計算食譜的能量更能讓知識走進學(xué)生的心里。

這時教師提供一張減肥食譜，讓學(xué)生計算其一日能量值，與正常值進行對比，再用實物模擬正常人和減肥者對同一種食物的攝入量，理論數(shù)值轉(zhuǎn)化成為感性的認知，學(xué)生明確飲食不合理的危害，認識到良好飲食習慣的重要性，從而理解能量攝入與能量消耗的關(guān)系。這樣的情境幫助學(xué)生關(guān)注人類的飲食健康，從而讓學(xué)生確立積極健康的生活態(tài)度。

2.2 創(chuàng)設(shè)實踐情境，讓活動體驗成為概念形成的支撐 在初中生物學(xué)概念教學(xué)中，既要揭示其實質(zhì)，又要符合學(xué)生的接受能力。讓學(xué)生通過計算、操作等體驗活動，感知科學(xué)概念的存在，以及在日常生活中的應(yīng)用。

(1)教學(xué)活動3：“測量體溫”的實習活動 這個活動實際包含4個學(xué)習目標：①通過實習會測量體溫；②通過測量認識到人不同部位體溫不同；③通過數(shù)據(jù)分析認識到不同人的體溫有所差異；④通過知識遷移理解體溫恒定是正常生命活動的基礎(chǔ)。

教師播放“人體熱量分布”的視頻，讓學(xué)生感性地認識到人的身體釋放能量的這一事實，建立新的經(jīng)驗，自然過渡到“體溫”這一知識點。對于體溫測量的方法、步驟、體溫計的讀數(shù)等知識，大部分學(xué)生是有生活經(jīng)歷的，所以讓學(xué)生充分表達、演示，教師只要給予適當點撥就行。在進行測量體溫的分組活動時，啟發(fā)學(xué)生設(shè)計表格記錄體溫狀況。學(xué)生在設(shè)計過程中就會思考影響體溫的因素，并把這些因素呈現(xiàn)在表格上。在此基礎(chǔ)上，教師提供數(shù)據(jù)表、曲線圖等資料，引導(dǎo)學(xué)生分析人體不同部位的體溫會有不同，一個人在一天的不同時刻體溫會有波動，從而理解體溫與性別、年齡、身體狀況有關(guān)。

這一部分的教學(xué)要充分建立與生活的聯(lián)系?？梢杂眉t色煤油溫度計與水銀體溫計作對比，讓學(xué)生理解水銀體溫計操作時為什么要將水銀甩到35℃的刻度線以下？介紹水銀體溫計破碎后的處理方法，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注健康。教師準備一段視頻：某傳染病流行期間，各大機場、火車站等人員流動大的地方，均有專人使用體溫測試儀測量旅客的體溫，介紹目前應(yīng)用普及的電子溫度計，可以測耳溫、額溫等。這一情境創(chuàng)設(shè)，一方面培養(yǎng)學(xué)生有效地關(guān)注生活，另一方面培養(yǎng)學(xué)生自我體檢能力和對傳染病的預(yù)防能力。

教師創(chuàng)設(shè)情境引導(dǎo)學(xué)生辯證地看待“發(fā)熱”現(xiàn)象，理解維持體溫的相對穩(wěn)定，是人體進行正常生命活動的基礎(chǔ)?？梢酝ㄟ^“發(fā)熱時味口不好”的感受，引導(dǎo)學(xué)生回憶消化系統(tǒng)中的“酶”，回顧“食物在口腔內(nèi)的化學(xué)性消化”實驗中，反應(yīng)的水浴溫度為37℃，酶的作用發(fā)揮需要適宜的溫度，由此聯(lián)想到溫度過高會影響酶的催化作用，導(dǎo)致消化不良，沒有味口，認識到體溫過高會影響體內(nèi)各種酶的催化作用，從而影響人體的生命活動，嚴重時可能導(dǎo)致死亡。這樣的設(shè)計可以體現(xiàn)出知識的遷移和教學(xué)的延展性。當然還可以讓學(xué)生講述自己的“發(fā)熱”時的感覺，以及對“發(fā)熱”的處理，增強一些自我保健常識。

(2)教學(xué)活動4：“探究不同食物的熱價”實驗 教材直接給出了營養(yǎng)物質(zhì)熱價的資料，但“怎樣比較食物中含有能量的多少”？課標中給出活動建議：探究不同食物的熱價。通過測量食物燃燒放出的熱能，來測定食物中能量的多少，以花生為例，實驗裝置如圖(圖4)。食物中含有的能量(焦耳)=水的容積(mL)×溫差(℃)×4.2焦耳/(mL/℃)。這個探究實驗重在通過實驗設(shè)計方案思考與完善來培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力，課堂上沒有足夠的時間完成?？梢园才排d趣小組的學(xué)生在課后進行，實驗過程拍攝成微課，就是一段非常好的學(xué)習資料。

圖4 測定食物中能量的實驗裝置