平亞茹 (北京市第一0一中學(xué) 北京 100091)
美國課程專家H.Lynn Erickon提出“概念為本的課程與教學(xué)”,認(rèn)為提高學(xué)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)更多的是要求思維能力的提升,而不是掌握更多的事實內(nèi)容[1]。由于概念是事物的本質(zhì)屬性在人腦中的反映,它是在抽象概括的基礎(chǔ)上形成的。概念的研究是思維研究的焦點和基礎(chǔ)[2]。正如斯騰伯格所說:“我們堅信:教育的最主要目標(biāo)就是引導(dǎo)學(xué)生的思維,這也是教育最令人歡心的目標(biāo)?!保?]因此,思維活動是課堂教學(xué)中師生的核心活動。在教學(xué)實踐中,如何圍繞核心概念設(shè)計教學(xué),促進學(xué)生的思維能力發(fā)展是目前亟待解決的問題。本文以“植物體的結(jié)構(gòu)層次”為例,論述以學(xué)生思維活動為主線構(gòu)建生物學(xué)核心概念,從而培養(yǎng)學(xué)生的思維能力。
“細(xì)胞是生物體結(jié)構(gòu)和功能的基本單位”這一核心概念并非集中于某一章節(jié)而構(gòu)建,該單元既有貫穿前后的一些重要科學(xué)思想和方法,又有需學(xué)習(xí)、探究的相似情境,還有內(nèi)在的知識邏輯聯(lián)系等,所以,在教學(xué)過程中,要對其進行整體上的考慮設(shè)計[4]。因此,在設(shè)計以學(xué)生思維活動為主線構(gòu)建生物學(xué)核心概念的教學(xué)時,教師應(yīng)先構(gòu)建該單元的核心概念體系,如表1所示。在進行教學(xué)設(shè)計時,以此作為思維活動路徑圖,設(shè)計教學(xué)活動、學(xué)習(xí)活動和評價活動。
表1 “植物體的結(jié)構(gòu)層次”單元概念體系[5]
由表1可以看出,“細(xì)胞是生物體結(jié)構(gòu)和功能的基本單位”是在大量的關(guān)于細(xì)胞的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和分裂、分化事實,以及關(guān)于組織、器官和系統(tǒng)一般概念的基礎(chǔ)上概括形成的,可以統(tǒng)攝一般概念,且具有遷移應(yīng)用的價值。一旦形成“細(xì)胞是生物體結(jié)構(gòu)和功能的基本單位”這一核心概念后,就可解釋“為什么不同的組織細(xì)胞不同”等大量的事實性知識。因此,學(xué)生在形成核心概念后,通過核心概念的遷移應(yīng)用,可由概念性知識轉(zhuǎn)化為事實性知識,并解決實際問題,不但可以減輕學(xué)生的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān),而且提高了其分析問題、解決問題的能力[6]。
中學(xué)生思維的基本特點是抽象邏輯思維處于優(yōu)勢的地位,但在很大程度上,還屬于經(jīng)驗型,他們的邏輯思維需要感性經(jīng)驗的直接支持[2]。因此,在教學(xué)設(shè)計時,教師應(yīng)創(chuàng)造豐富的感性材料,為青少年從經(jīng)驗型抽象思維過渡到理論型經(jīng)驗思維提供有力支撐。
2.1 提供豐富的感性材料,讓學(xué)生充分感知,建立表象 教師給每個小組準(zhǔn)備一盆不同種類的植物,例如,金橘、番茄、菊花、豌豆苗、柏樹(盆景)等,探究綠色開花植物體的組成。
當(dāng)學(xué)生觀察完后,教師可讓各組成員分別介紹植物體的組成。例如觀察菊花的小組提出植物體有根、莖、葉、花4種器官,觀察金橘的小組提出植物體有根、莖、葉、果實、種子5種器官。各組匯報結(jié)束,可請學(xué)生歸納這些植物體的共同組成器官。通過歸納,學(xué)生很容易概括出“植物體是由根、莖、葉組成的”。這時,學(xué)生會產(chǎn)生疑問:為什么有的植物體有花、果實、種子,有的植物體卻沒有?這是學(xué)生真正參與思維活動產(chǎn)生的渴望被解答的疑問。教師不應(yīng)立刻解答這一疑問,而應(yīng)將其拋給學(xué)生分析。有的學(xué)生認(rèn)為,這些植物也有根、莖、葉、花、果實、種子六大器官,例如,豌豆苗還沒開花,更談不上結(jié)果,所以看不到花、果實、種子。有的學(xué)生認(rèn)為,并非所有的植物體都有根、莖、葉、花、果實、種子六大器官,例如,柏樹就是不開花植物,沒有果實。此時,學(xué)生爭論很激烈,并充分暴露其前概念,作為教師要轉(zhuǎn)化學(xué)生的這一前概念,指出柏樹、松樹等裸子植物是不開花結(jié)果的,只有綠色開花植物體才有根、莖、葉、花、果實、種子六大器官。
值得注意的是,在探究綠色開花植物體六大器官的環(huán)節(jié),教師可有意選擇柏樹,創(chuàng)設(shè)產(chǎn)生認(rèn)知沖突的情境,引發(fā)學(xué)生的思維碰撞,通過對比分析構(gòu)建綠色開花植物的概念。
2.2 提出基本問題,激發(fā)思維,讓思維圍繞核心概念展開 基本問題是教與學(xué)的關(guān)鍵驅(qū)動力,可促使學(xué)生積極參與到學(xué)習(xí)中,并在以行為表現(xiàn)為本的活動與更深層概念性理解之間架設(shè)一座橋梁?;締栴}是幫助學(xué)生在更復(fù)雜水平上進行思維的一個有效工具[1]。
在學(xué)生構(gòu)建“綠色開花植物體直接由六大器官組成”這一概念后,教師可提出這一基本問題:器官各組成部分的形態(tài)、結(jié)構(gòu)特點及其功能相同嗎?圍繞本節(jié)課的核心概念提出基本問題,目的是以基本問題激發(fā)學(xué)生的思維,并為其思維活動指明方向。
2.3 基于基本問題設(shè)計探究實踐活動,將思維引向基本理解 基于基本問題設(shè)計探究實踐活動,目的是讓學(xué)生通過解剖、觀察植物器官,探究各組成部分的形態(tài)、結(jié)構(gòu)特點,推測它們的功能,從而促進基本理解(抽象概括),構(gòu)建概念。
基本理解是思維綜合水平的基礎(chǔ)。由于它們是在事實基礎(chǔ)上產(chǎn)生的深層的、可遷移的觀念,可稱之為基本理解。抽象概括是對概念關(guān)系的表述[1]。
2.3.1 觀察是思維的“觸角” 通過對比觀察番茄果實,學(xué)生發(fā)現(xiàn)果皮、果肉和細(xì)絲的分布、硬度、形狀等方面存在很大差異。他們根據(jù)番茄表皮堅韌,以及表皮破損后易腐爛的生活經(jīng)驗,推測表皮具有保護功能;根據(jù)果肉有酸甜味,柔軟、多汁,推測果肉細(xì)胞有儲存糖類等營養(yǎng)物質(zhì)的功能;根據(jù)黃白色的細(xì)絲深入到番茄果實的各個部分,推測細(xì)絲起“聯(lián)系”作用。
2.3.2 猜想是思維的“翅膀” 在交流時,學(xué)生可根據(jù)植物各部分的功能推測細(xì)胞的特點,從而發(fā)展根據(jù)事實提出猜想的思維能力。著名科學(xué)家牛頓曾說:“沒有大膽的猜想,不可能有偉大的發(fā)現(xiàn)和發(fā)明。”
2.3.3 體驗是思維的“源泉” 為了尋找證據(jù),驗證猜想,學(xué)生積極主動地用顯微鏡進行觀察,并發(fā)現(xiàn)植物器官不同部位的細(xì)胞具有不同的形態(tài)結(jié)構(gòu),細(xì)胞不是散亂地排布,而是有序排列形成一個個細(xì)胞群。教師無須告訴學(xué)生各細(xì)胞群是什么,可讓學(xué)生命名這些不同的細(xì)胞群。學(xué)生根據(jù)動物體的結(jié)構(gòu)層次中學(xué)過的有關(guān)的組織概念,結(jié)合觀察和推測,會將表皮、果肉、細(xì)絲分別命名為保護組織、營養(yǎng)組織及聯(lián)絡(luò)組織。由于他們不知道細(xì)絲的功能,就會暴露出其前概念。為了將前概念轉(zhuǎn)變?yōu)榭茖W(xué)概念,教師可出示莖、葉、花都變紅了的百合花,引導(dǎo)學(xué)生思考:紅墨水是如何從莖運輸?shù)饺~、花的?學(xué)生認(rèn)識到變紅的細(xì)絲是輸導(dǎo)組織,輸導(dǎo)組織貫穿于整個植物體。之后,教師可請學(xué)生品嘗雪花梨和甘蔗,體驗機械組織、薄壁組織和輸導(dǎo)組織的存在方式及區(qū)別,說出各組織的功能。由樹為什么能不斷加粗等現(xiàn)象,分析分生組織的功能??梢?,沒有體驗,也就沒有思維的源泉。學(xué)生通過觀察、猜想、體驗,建立表象,對各種組織如何形成器官形成感性認(rèn)識。
2.3.4 概括是思維的“內(nèi)核” 在表象的基礎(chǔ)上,通過抽象概括構(gòu)建“每一種器官都由幾種不同的組織構(gòu)成”“每一種組織都由形態(tài)相似、結(jié)構(gòu)和功能相同的細(xì)胞聯(lián)合在一起形成”的概念。
2.4 分析、歸納、概括、總結(jié),讓思維引領(lǐng)概念系統(tǒng)化 教師引導(dǎo)學(xué)生通過分析、歸納、概括、總結(jié),由微觀到宏觀,再由宏觀到微觀描述植物體的結(jié)構(gòu)層次,繪制植物體的結(jié)構(gòu)層次圖(圖1)。
在生物體的結(jié)構(gòu)層次中,細(xì)胞是最基本的層次。由細(xì)胞→組織→器官→生物個體,其中每個層次都是一個整體,通過系統(tǒng)思維,運用綜合分析法,將細(xì)胞各個結(jié)構(gòu)依據(jù)其功能聯(lián)系起來,才能從整體理解細(xì)胞各個部分之間的相互關(guān)系,以及協(xié)調(diào)配合完成細(xì)胞的各種生命活動。
總之,以思維活動為主線構(gòu)建生物學(xué)核心概念,從學(xué)生的學(xué)習(xí)過程來看,經(jīng)歷實踐—認(rèn)識—再實踐—再認(rèn)識的過程。從學(xué)生的思維發(fā)展特點來看,經(jīng)歷從經(jīng)驗型(感性)思維方式到理論型(理性)思維方式的飛躍。從學(xué)生思維訓(xùn)練的預(yù)期效果來看,即將經(jīng)歷從再生性思維到創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)過程??梢哉f,科學(xué)概念的形成過程,是思維的發(fā)展過程,而逐步構(gòu)建概念體系的同時,也會培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力。