陳書平

（福清第三中學，福建 福清 350315）

為了順應生物學新高考重視考查生物學必備知識、關鍵能力及學科素養(yǎng)的變革，打破機械性記憶與題海訓練的復習教學桎梏，筆者嘗試開展“真實情境與概念模型”復習教學策略實踐與研究，以期促進學生遷移應用生物學知識，分析與解決真實情境中實際問題，發(fā)展生物學學科核心素養(yǎng)。

一、概述“真實情境與概念模型”復習教學策略

真實情境是指立足于真實問題創(chuàng)設情境，真實情境是生物學高考的載體，有助于引導學生正確應用生物學知識及關鍵能力解決復雜的問題。概念模型主要指以文字、符號等構成的概念圖、流程圖及系統(tǒng)模型等。［1］基于“真實情境與概念模型”復習策略強調教師創(chuàng)設真實的問題情境，引導學生根據(jù)情境信息和已有知識構建概念模型，進而應用模型認識、分析與解決問題（圖1）。旨在以模型作為知識復習與思維的載體，促進學生構建知識體系，提高認識問題、分析問題及解決問題能力。

圖1 “基于真實情境與概念模型”復習策略

二、例析“真實情境與概念模型”復習教學策略

“內環(huán)境穩(wěn)態(tài)的調節(jié)”復習教學整合2019 年版人民教育出版社《生物學·選擇性必修1·穩(wěn)態(tài)與調節(jié)》第1 章到第4 章的部分內容，以此為例探討如何圍繞生物學大概念，應用“真實情境與概念模型”復習教學策略，提升學生遷移能力，發(fā)展生物學關鍵能力。

（一）圍繞生物學大概念創(chuàng)設真實的問題情境

“內容聚焦大概念”是高中生物學課程基本理念之一。圍繞生物學大概念創(chuàng)設真實的問題情境，引導學生在提出問題、分析問題及解決問題過程中，實現(xiàn)歸納具體的事實性知識，建構次位概念、重要概念及大概念，這是大概念教學的可行途徑。［2］

例如，“內環(huán)境穩(wěn)態(tài)的調節(jié)”復習教學時，以“普通感冒”創(chuàng)設核心問題情境。人體感染感冒病毒后穩(wěn)態(tài)暫時受到破壞，又在藥物與自身免疫系統(tǒng)作用下恢復正常，這是每位學生親身經歷過的生活現(xiàn)象。并以普通感冒中鼻塞、流涕、發(fā)熱、頭痛等癥狀，創(chuàng)設與“組織液、淋巴液與血漿的物質交換”“免疫調節(jié)”“體溫調節(jié)”及“神經調節(jié)”等相關問題情境，引導學生建立概念模型，分析鼻塞成因及黏膜免疫原理，促進學生深入理解組織水腫的本質是內環(huán)境各成分物質交換的失衡，以及人體免疫是免疫系統(tǒng)三道防線共同作用的結果。學會以產熱與散熱平衡為核心，分析人體發(fā)熱與藥物解熱的原理，幫助學生認識頭痛與止痛涉及神經元信號產生、傳導與傳遞的基本原理（表1）。

表1 “內環(huán)境穩(wěn)態(tài)的調節(jié)”復習教學中的概念、情境與模型

通過創(chuàng)設真實的問題情境，引導學生認識問題、分析問題與解決問題，實現(xiàn)對生物學概念性知識的重構、擴展及深化，在建構、理解與應用生物學大概念的同時，避免復習教學陷入“炒冷飯”的困局。

（二）促進學生遷移應用知識

根據(jù)深度學習的理論，整體化的事實性知識、模型化的概念性知識及解決問題的程序性知識是可遷移應用的。［3］

1.建構整體化事實知識

構建概念模型的過程需要對知識進行歸納與概括，應用文字、符號等描述知識內在聯(lián)系，使得事實性知識整體化，有助于概念性知識的形成與遷移應用。

例如，以鼻黏膜免疫為問題情境，引導學生構建具有黏膜、吞噬細胞、抗體等元素的鼻黏膜免疫概念模型，幫助學生認識免疫系統(tǒng)的三道防線之間相互聯(lián)系。以艾滋病人免疫力減弱為問題情境，引導學生構建“體液免疫—細胞免疫”概念模型，幫助學生認識兩種特異性免疫。在感冒病原體感染導致發(fā)燒的情境中，引導學生構建、關聯(lián)體溫調節(jié)模型和發(fā)熱、解熱原理模型，深入認識神經調節(jié)、體液調節(jié)及免疫調節(jié)之間的聯(lián)系。

2.建構模型化概念性知識

構建概念模型有助于學生歸納、整理和辨析概念的外延，并提供一種新的概念表征形式，加深學生對概念內涵的理解，促進概念性知識的遷移應用。

例如，構建“體液”概念模型，引導學生概括“體液”的“細胞內液”與“細胞外液”兩個外延，辨析“消化液”“汗液”是不屬于體液的液體。此外，概念性知識具有多樣化的表現(xiàn)形式，如表1 中的概念1.1，除了用文字描述外，還可以應用概念模型表征內環(huán)境的組成和內環(huán)境的功能（圖2），其中虛線框表示內環(huán)境主要由血漿、淋巴液和組織液組成及其三者之間的物質交換關系?！皟拳h(huán)境”概念的方框將細胞內液包圍在內，表示內環(huán)境是細胞生活的直接環(huán)境，以及外界環(huán)境必須通過內環(huán)境才能與細胞進行間接的物質交換。

圖2 “內環(huán)境的組成與功能”概念模型

概念模型的構建需要學生明確概念內涵、外延及其相互關系，并應用連接線、連接詞等進行表征。建構模型化概念性知識有助于學生深刻理解并遷移應用概念性知識。

3.建構解決問題的程序性知識

認識、分析和解決問題的知識是程序性知識。概念知識的模型化為應用概念解決問題提供了一條直觀途徑。

例如，組織水腫現(xiàn)象，可以用圖2 概念模型中的a、b、c 三個途徑來解釋。途徑a 增強，途徑b 減弱或者途徑c 減弱，都會導致組織液異常增多，從而導致組織水腫。感冒時前列腺素增多會導致鼻黏膜處的毛細血管通透性增強，使途徑a 增加。血漿中的部分蛋白質進入組織液后，血漿滲透壓下降，組織液滲透壓上升，使途徑a 進一步增強、使途徑b 減弱，從而導致鼻黏膜腫脹。

基于“真實情境與概念模型”的復習過程實則是一個程序性知識的建立與熟練的過程。即面對新的問題情境時，應當首先獲取有用的關鍵信息，再聯(lián)系相關的已有知識建立概念模型，應用模型來分析問題與解決問題。

（三）促進學生發(fā)展關鍵能力

復習有關體溫調節(jié)內容時，精心設計真實的問題情境：下丘腦如何基于體溫調定點來調節(jié)體溫恒定？請推測體溫異常的可能原因。你認為發(fā)燒和通過藥物退燒的過程中身體會出現(xiàn)哪些反應？如何解釋這些現(xiàn)象？并引導學生構建概念模型，探求解決問題策略，發(fā)展認識問題、分析問題及解決問題等關鍵能力。

1.提高認識問題能力

概念模型可以呈現(xiàn)問題的關鍵要素及其相互之間的關系，為學生認識問題提供有力的工具。

例如，引導學生分析感冒病原體通過免疫細胞最終作用于神經中樞的一系列信息傳遞途徑，建構“感冒發(fā)熱及布洛芬解熱原理”的概念模型（圖3）。并引導學生基于體溫調定點，聯(lián)系所學知識，小組合作構建體溫調節(jié)模型（圖4），促進學生應用穩(wěn)態(tài)與平衡的生命觀念，深刻理解反饋調節(jié)模式，發(fā)展信息搜索、整理、語言解碼等認識問題能力。

圖3 感冒發(fā)熱及布洛芬解熱原理的概念模型

圖4 體溫調節(jié)概念模型

2.提高分析問題能力

概念模型可以作為思維的載體，為分析問題提供可視的表征方式，促進學生發(fā)展比較、分析、綜合等邏輯思維能力。

例如，指導學生應用感冒發(fā)熱及布洛芬解熱原理、體溫調節(jié)等概念模型，聯(lián)系產熱與散熱有關機制，分析體溫調定點提高導致發(fā)熱及體溫調定點降低而解熱的原理。幫助學生認識：感冒后，經過一系列的變化導致前列腺素E2 增多。前列腺素E2 作用于下丘腦，提高了體溫調定點。由于體溫低于新的體溫調定點，在下丘腦的調節(jié)下，人體產熱增多，散熱減少，體溫上升。此時，皮膚毛細血管收縮導致手腳冰涼，汗腺分泌被抑制導致排汗減少，骨骼肌戰(zhàn)栗導致發(fā)抖。而人體“畏寒”的原因是下丘腦的神經信號傳到大腦皮層相應區(qū)域，產生冷覺。服用適量布洛芬后，環(huán)氧合酶活性降低，前列腺素E2 減少，下丘腦中的體溫調定點下降至37℃左右。由于發(fā)燒，體溫高于37℃，在下丘腦的調節(jié)下產熱減少，散熱增多，從而出現(xiàn)大量排汗、手腳發(fā)熱等反應。

概念模型具有開放性，表現(xiàn)在可擴展、可關聯(lián)且形式多樣。例如，體溫調節(jié)概念模型可以與產熱與散熱有關生理過程相關聯(lián)，使得模型得到擴展。感冒發(fā)熱及布洛芬解熱原理概念模型與體溫調節(jié)概念模型可以通過體溫調定點發(fā)生關聯(lián)。由于，體溫變化的影響因素是多樣的，包括產熱、散熱的變化和體溫調定點的變化，使得概念模型所表征的系統(tǒng)內部關聯(lián)不僅是線性的，也可以是復雜的網(wǎng)狀結構（圖4）。此外，學生可以基于不同的認知與思維，通過小組合作，在展示、評價、修正中獲得不同表征形式的概念模型。概念模型的開放性有助于學生發(fā)散地、辯證地分析問題，提高分析問題能力。

此外，通過構建、評價及修正概念模型，促進學生應用文字與符號的形式表征內隱的思維過程，及時發(fā)現(xiàn)并修正學生認知中存在的問題。［4］這有利于學生提高實驗設計、預測實驗結果等解決問題能力，以及語言文字表達能力。