胡海群 蘇潔

【摘 要】不同情境涉及的內(nèi)容有差異，并具有獨(dú)特的特征。高中生物學(xué)概念分為具體概念和抽象概念，不同類(lèi)型概念的表征有差異，選擇恰當(dāng)?shù)那榫尺M(jìn)行概念教學(xué)，對(duì)概念的有效構(gòu)建具有重要作用。在選擇情境時(shí)要依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)找概念，明確概念的關(guān)鍵特征，確定概念的類(lèi)型及關(guān)系，選擇合適的情境進(jìn)行概念構(gòu)建。

【關(guān)鍵詞】情境 概念教學(xué) 生物學(xué)教學(xué)

【中圖分類(lèi)號(hào)】G633.91? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A? 【文章編號(hào)】1002-3275（2023）11-54-04

胡海群 / 廣西柳州鐵一中學(xué)，一級(jí)教師，從事中學(xué)生物學(xué)教學(xué)；蘇潔 / 廣西柳州鐵一中學(xué)，二級(jí)教師，從事中學(xué)生物學(xué)教學(xué)（柳州 545007）

【基金項(xiàng)目】廣西教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃2018年度廣西教育研究專(zhuān)項(xiàng)課題“廣西普通高中生物學(xué)科教學(xué)關(guān)鍵問(wèn)題實(shí)踐研究-5”（2018ZJY240）

《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》（本文簡(jiǎn)稱課程標(biāo)準(zhǔn)）中凝練了學(xué)科概念，并指出：“教師在設(shè)計(jì)和組織每個(gè)單元的教學(xué)活動(dòng)時(shí)，應(yīng)該圍繞大概念和重要概念展開(kāi)，依據(jù)重要概念精選恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)活動(dòng)內(nèi)容和活動(dòng)方式?！备拍畹男纬尚枰ㄟ^(guò)對(duì)事實(shí)進(jìn)行抽象與概括，情境中蘊(yùn)含著眾多生物學(xué)事實(shí)，通過(guò)對(duì)這些事實(shí)進(jìn)行歸納與概括并用以解決問(wèn)題，可以促使學(xué)生主動(dòng)完成概念構(gòu)建。而情境創(chuàng)設(shè)需要以概念的類(lèi)型和表征為依據(jù)，同時(shí)在不同的教學(xué)模式和教學(xué)環(huán)節(jié)中，需要?jiǎng)?chuàng)設(shè)不同情境，以達(dá)成教學(xué)目標(biāo)，發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)。

一、情境的種類(lèi)及特征

生物學(xué)科的情境大致分為三類(lèi)，即生活、學(xué)習(xí)和實(shí)踐情境，科學(xué)實(shí)驗(yàn)和探究情境，生命科學(xué)史情境。不同的情境涉及的內(nèi)容有差異，并具有獨(dú)特的特征。

第一，生活、學(xué)習(xí)和實(shí)踐情境是學(xué)生日常生活或社會(huì)實(shí)踐中常見(jiàn)的生物學(xué)相關(guān)現(xiàn)象或問(wèn)題，其特點(diǎn)是與學(xué)生的真實(shí)生活貼近，容易調(diào)動(dòng)學(xué)生的經(jīng)驗(yàn)和感官去感知具體的事物，在感性的基礎(chǔ)上通過(guò)抽象與概括構(gòu)建概念。

第二，科學(xué)實(shí)驗(yàn)和探究情境主要來(lái)自生物學(xué)內(nèi)容所引發(fā)的探究性問(wèn)題，并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行的相關(guān)探究和實(shí)驗(yàn)。此類(lèi)情境有助于學(xué)生在親身經(jīng)歷提出問(wèn)題、實(shí)驗(yàn)猜想、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)實(shí)施、收集證據(jù)、分析等環(huán)節(jié)后，主動(dòng)地構(gòu)建生物學(xué)概念?？茖W(xué)探究的本質(zhì)是科學(xué)思維的外顯，探究的過(guò)程需要運(yùn)用歸納與概括、演繹與推理、模型與建模等科學(xué)思維方法，由此形成的概念活性更強(qiáng)，遷移與應(yīng)用的范圍也更廣。

第三，生命科學(xué)史情境是生物學(xué)問(wèn)題的探究史，是生物學(xué)科體系的構(gòu)建史，也是生物學(xué)科知識(shí)體系的重要組成，含有豐富的生物學(xué)知識(shí)、研究思路，以及獨(dú)特的育人價(jià)值。通過(guò)將科學(xué)史轉(zhuǎn)化成環(huán)環(huán)相扣的問(wèn)題串，讓學(xué)生在問(wèn)題解決的過(guò)程中理解科學(xué)的過(guò)程與方法、感悟科學(xué)精神和科學(xué)態(tài)度、激發(fā)學(xué)習(xí)生物科學(xué)的興趣，最終準(zhǔn)確理解和應(yīng)用概念。

二、概念的類(lèi)型及表征

不同的學(xué)科對(duì)于概念的界定角度不同，類(lèi)型也不同，與概念教學(xué)密切相關(guān)的是心理學(xué)對(duì)概念類(lèi)型的界定。認(rèn)知心理學(xué)將概念分為具體概念和抽象概念。在生物學(xué)中，這兩類(lèi)概念的范疇是不同的，具體概念包含生物學(xué)中各生命系統(tǒng)的各個(gè)層次的結(jié)構(gòu)及功能的相關(guān)描述，如真核細(xì)胞和原核細(xì)胞、免疫系統(tǒng)、生態(tài)系統(tǒng)等，學(xué)生主要通過(guò)感官系統(tǒng)參與獲取研究對(duì)象的特征，并通過(guò)抽象與概括提煉形成此類(lèi)概念。感官系統(tǒng)不能感知抽象概念，如活化能、基因頻率、生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性等，此類(lèi)概念需要學(xué)生通過(guò)理解認(rèn)知對(duì)象的抽象意義來(lái)構(gòu)建。

概念的表征包含心理學(xué)表征和外顯表征兩個(gè)方面，心理學(xué)表征是概念在大腦中的存在方式，外顯表征是概念在人際交流中的存在形式，即詞典中的定義，包含了概念的名稱、內(nèi)涵和外延。概念教學(xué)的最終目的是構(gòu)建正確的外顯表征，但深刻理解概念的心理學(xué)表征對(duì)外顯表征的構(gòu)建極其重要。多元表征理論認(rèn)為，概念的心理學(xué)表征有基于感官形象和基于語(yǔ)言的兩套系統(tǒng)，具體概念心理學(xué)表征是先通過(guò)形象感知，再通過(guò)語(yǔ)言提煉而成，而抽象概念的心理學(xué)表征只需要對(duì)語(yǔ)言文字抽象理解便可形成。因此明確概念的類(lèi)型、掌握概念的表征，有助于選擇適當(dāng)?shù)那榫?、?zhǔn)確的教學(xué)方式進(jìn)行概念教學(xué)。

三、概念教學(xué)中的情境選擇

不同類(lèi)型概念的構(gòu)建方式有一定的差異。對(duì)于像免疫系統(tǒng)、真核細(xì)胞和原核細(xì)胞等具體概念，可以提供大量的視頻、圖片和實(shí)物等素材創(chuàng)設(shè)情境，學(xué)生通過(guò)感官系統(tǒng)感知認(rèn)知對(duì)象的各種特征，再通過(guò)抽象與概括構(gòu)建概念的外顯表征。對(duì)于抽象概念的教學(xué)，應(yīng)該多提供一些用語(yǔ)言描述的實(shí)例，調(diào)動(dòng)學(xué)生的語(yǔ)言編碼系統(tǒng)，如在化學(xué)反應(yīng)的活化能的教學(xué)中，可以提供同一化學(xué)反應(yīng)應(yīng)用不同催化劑所需要的能量的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較分析，最大程度激活學(xué)生的語(yǔ)言編碼系統(tǒng)，同時(shí)展示化學(xué)反應(yīng)前后及過(guò)程中的能量變化圖，借助多媒體的可視化，激活學(xué)生的感官編碼系統(tǒng)，兩套系統(tǒng)協(xié)同運(yùn)轉(zhuǎn)，有助于學(xué)生高效地完成活化能概念的外顯表征構(gòu)建。由此可見(jiàn)，不同情境的合理運(yùn)用對(duì)于概念構(gòu)建具有重要意義，以人教版高中生物學(xué)必修1《分子與細(xì)胞》第四章第1節(jié)“被動(dòng)運(yùn)輸”為例，分析概念教學(xué)中的情境選擇步驟及策略。

（一）依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)找概念

通過(guò)查閱課程標(biāo)準(zhǔn)及分析教材內(nèi)容，本節(jié)包含滲透作用、原生質(zhì)層、自由擴(kuò)散、協(xié)助擴(kuò)散、被動(dòng)運(yùn)輸?shù)雀拍?，通過(guò)對(duì)這些概念的學(xué)習(xí)，形成“物質(zhì)通過(guò)被動(dòng)運(yùn)輸方式進(jìn)出細(xì)胞，以維持細(xì)胞的正常生命活動(dòng)”的基本概念，最終為“細(xì)胞的生存需要能量和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，并通過(guò)分裂實(shí)現(xiàn)增殖”這一大概念的形成奠定基礎(chǔ)。

（二）明確概念的關(guān)鍵特征

概念的組成要素包含名稱、屬性、內(nèi)涵和外延、例證等要素，而概念的內(nèi)涵和外延是概念的關(guān)鍵特征，通過(guò)選擇恰當(dāng)?shù)睦C便可明確概念的內(nèi)涵和外延。本節(jié)所學(xué)習(xí)的概念中自由擴(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散是重點(diǎn)，這兩種運(yùn)輸方式的共性是從高濃度到低濃度，不需要能量，區(qū)別點(diǎn)是自由擴(kuò)散不需要轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，協(xié)助擴(kuò)散需要轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，掌握這些關(guān)鍵特征，便可選擇與創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境。

（三）確定概念的類(lèi)型及關(guān)系

通過(guò)分析，本節(jié)要學(xué)習(xí)的概念中原生質(zhì)層屬于具體概念，而滲透作用、自由擴(kuò)散、協(xié)助擴(kuò)散、被動(dòng)運(yùn)輸均屬于抽象概念，滲透作用是學(xué)習(xí)其他幾個(gè)概念的基礎(chǔ)，自由擴(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散之間屬于平行概念，被動(dòng)運(yùn)輸則是自由擴(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散的上位概念。

（四）選擇合適的情境進(jìn)行概念構(gòu)建

原生質(zhì)層屬于生命系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)，是具體概念，教學(xué)中提供可觀察的實(shí)物或圖片可讓學(xué)生了解其特征，建立表象。滲透作用是微觀分子的運(yùn)動(dòng)，是抽象概念，可以借助實(shí)驗(yàn)及動(dòng)畫(huà)演示進(jìn)行具體化。自由擴(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散屬于抽象概念，根據(jù)其關(guān)鍵特征，選擇水分子進(jìn)出細(xì)胞的語(yǔ)言描述的實(shí)例，并選擇水通道蛋白的科學(xué)發(fā)現(xiàn)史材料，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)構(gòu)建，輔之以模式圖、示意圖等可視化媒介，激活表象編碼系統(tǒng)，使概念的表征更加生動(dòng)和明晰，從而幫助學(xué)生構(gòu)建正確概念。被動(dòng)運(yùn)輸這一抽象概念的學(xué)習(xí)可通過(guò)對(duì)自由擴(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散的異同點(diǎn)進(jìn)行歸納與概括。具體的教學(xué)步驟及各步驟的策略如表1所示。

四、情境在兩種概念教學(xué)模式中的應(yīng)用與實(shí)踐

（一）情境在廣義知識(shí)學(xué)習(xí)一般過(guò)程模式中的應(yīng)用

廣義知識(shí)學(xué)習(xí)的結(jié)果分為陳述性知識(shí)、作為程序性知識(shí)的智慧策略和作為特殊程序性知識(shí)的認(rèn)知策略。此處的陳述性知識(shí)為生物學(xué)中的眾多基本概念，這些基本概念構(gòu)成了生命觀念，而作為程序性知識(shí)的智慧策略和作為特殊程序性知識(shí)的認(rèn)知策略側(cè)重的是應(yīng)用陳述性知識(shí)解決真實(shí)情境中問(wèn)題的能力。廣義的知識(shí)學(xué)習(xí)分為三個(gè)階段，即習(xí)得階段、鞏固與轉(zhuǎn)化階段、遷移與運(yùn)用階段。在不同階段創(chuàng)設(shè)情境的目的是不同的。在習(xí)得階段通過(guò)創(chuàng)設(shè)情境引起學(xué)生注意，并根據(jù)概念構(gòu)建的需求，精心組織情境信息，從而促使學(xué)生獲取陳述性知識(shí)。在鞏固與轉(zhuǎn)化階段可以巧妙利用概念中涉及的正例、反例和特例，通過(guò)例證分析促進(jìn)概念的鞏固和轉(zhuǎn)化。在遷移與運(yùn)用階段通過(guò)情境的變化，促進(jìn)陳述性知識(shí)轉(zhuǎn)化為程序性知識(shí)的智慧策略和作為特殊程序性知識(shí)的認(rèn)知策略，也就是形成解決問(wèn)題的能力，這也是生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的形成過(guò)程。本文基于廣義知識(shí)學(xué)習(xí)一般過(guò)程模式構(gòu)建了概念教學(xué)流程圖，如圖1所示。

以人教版高中生物學(xué)選擇性必修2《生物與環(huán)境》第二章第3節(jié)“群落的演替”的教學(xué)為例，本節(jié)涉及的概念有演替、初生演替和次生演替。三個(gè)概念均屬于抽象概念，初生演替和次生演替在關(guān)系上屬于平行概念，而演替屬于上位概念，同時(shí)通過(guò)分析概念的特征及表征，選擇大興安嶺的產(chǎn)生和變化創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境。主要教學(xué)環(huán)節(jié)、創(chuàng)設(shè)的教學(xué)情境和學(xué)生活動(dòng)如表2所示。

（二）情境在HPS教學(xué)模式中的應(yīng)用

HPS教育是科學(xué)史、科學(xué)哲學(xué)和科學(xué)社會(huì)學(xué)的簡(jiǎn)稱。課程標(biāo)準(zhǔn)提出了“注重生物科學(xué)史和科學(xué)本質(zhì)的學(xué)習(xí)”的教學(xué)建議。生物學(xué)概念形成的過(guò)程就是科學(xué)家探索解決生物學(xué)問(wèn)題的過(guò)程，因此科學(xué)家的研究過(guò)程與學(xué)生的概念構(gòu)建過(guò)程有一定的重合，符合學(xué)生思維發(fā)展的過(guò)程，對(duì)學(xué)生解決問(wèn)題能力和技能的培養(yǎng)至關(guān)重要。在概念教學(xué)中，要讓學(xué)生在較短時(shí)間內(nèi)高效地構(gòu)建對(duì)概念的理解，從未知到已知、從錯(cuò)誤概念到正確概念的路徑往往是線性發(fā)展的，教師需要在浩瀚如海的科學(xué)史中去粗取精，對(duì)科學(xué)史素材進(jìn)行必要的整理和加工，通過(guò)設(shè)計(jì)符合學(xué)生前概念的問(wèn)題串，用于問(wèn)題驅(qū)動(dòng)式的概念教學(xué)。HPS教學(xué)模式的教學(xué)流程如圖2所示。

由圖2可知，HPS教學(xué)流程分為四步，此處重點(diǎn)論述聚焦概念的發(fā)展過(guò)程科學(xué)史情境的構(gòu)建。教師需要對(duì)概念特征進(jìn)行深入分析，并轉(zhuǎn)化為科學(xué)探索過(guò)程真實(shí)遇見(jiàn)的若干問(wèn)題，并依托問(wèn)題選擇、整理和加工情境。

以“特異性免疫”教學(xué)中體液免疫概念的構(gòu)建為例，其中一個(gè)問(wèn)題是：體液免疫涉及哪些細(xì)胞及細(xì)胞先后起作用的流程是什么？通過(guò)整理選擇以下史料：

史料1：1948年，法格雷烏斯證明抗體是受抗原刺激后，由淋巴細(xì)胞轉(zhuǎn)化成的漿細(xì)胞產(chǎn)生的。

史料2：1967年，克拉曼和米切爾等科學(xué)家證實(shí)抗體的產(chǎn)生需要T細(xì)胞和B細(xì)胞協(xié)同作用。

史料3：1970年，米勒證實(shí)鋪助T細(xì)胞雖然不產(chǎn)生抗體，但是能協(xié)助B細(xì)胞產(chǎn)生抗體。

史料4：20世紀(jì)70年代烏納努埃等證明巨噬細(xì)胞在抗體形成中具有重要作用。

史料5：1983年，哈斯基烏斯等證實(shí)T細(xì)胞表面存在識(shí)別抗原呈遞細(xì)胞呈遞的抗原-MHC的受體分子。

通過(guò)對(duì)史料的分析、討論和交流，構(gòu)建體液免疫的基本過(guò)程如圖3所示。

基于情境的概念教學(xué)，重點(diǎn)關(guān)注概念的形成過(guò)程，并將情境問(wèn)題的解決過(guò)程與概念的構(gòu)建過(guò)程相融合，這不僅符合學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展規(guī)律，而且構(gòu)建的概念其遷移應(yīng)用范圍也更廣，活性更強(qiáng)。但在情境創(chuàng)設(shè)的過(guò)程中切記牽強(qiáng)附會(huì)、生搬硬套，需要根據(jù)不同概念的類(lèi)型和表征，選擇符合概念構(gòu)建的恰當(dāng)情境。在不同的概念教學(xué)模式中，情境的各環(huán)節(jié)均有重要作用，但其根本目的是為了促進(jìn)概念的形成，創(chuàng)設(shè)概念應(yīng)用的土壤，在此前提指引下，教學(xué)目的才會(huì)更清晰明朗，更有針對(duì)性，并最終為發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)夯實(shí)基礎(chǔ)。

【參考文獻(xiàn)】

［1］陳鋒，楊麗娟．基于HPS理論的概念教學(xué)范式研究：以科學(xué)史建構(gòu)科學(xué)概念的視角［J］．教育參考，2017（5）：82.