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新課程標準明顯改變了傳統教學實施過程中過于強調接受學習、死記硬背、機械訓練的現狀,倡導學生敢于質疑、自我建構,培養學生注重分析和解決問題的能力以及交流與合作的能力。這需要師生在教學和學習模式都要有所轉變。
基于多年來對生物課堂教學有效性的探索,在教學實踐中不斷地總結與反思,對于新課程背景下如何繼承和改進概念教學,使學生全面、系統、準確地認識掌握概念談幾點我的認識和做法。
一、剖析概念的內涵和外延,深化對概念的理解
任何一個完整的概念,都有其特定的內涵和外延。概念的內涵是概念所反應的事物的本質屬性,外延是該本質屬性的應用范圍條件。只有全面理解和掌握概念的內涵和外延,才能避免死記硬背,才能牢記它,應用它。
如對光合作用概念的理解,其內涵是:綠色植物通過葉綠體,利用太陽能(光能),把二氧化碳和水合成貯存了能量的有機物,同時釋放氧氣。其外延是:①太陽能(光能)是植物光合作用的能量來源;②水和二氧化碳是植物光合作用的原料;③淀粉等有機物是植物光合作用的產物;④氧氣也是植物光合作用的產物;⑤細胞中的葉綠體是光合作用的場所;⑥光合作用為植物的生命活動提供物質和能量;⑦光合作用為動物的生命活動提供物質和能量。
如對呼吸作用概念的理解,其內涵是:在生物體內,細胞能通過分解糖類等獲得能量,同時生成二氧化碳和水。其外延是:①呼吸作用的實質就是分解有機物,釋放能量;②釋放出來的能量供生命活動的需要;③呼吸作用是在線粒體中進行的;④呼吸作用的適用對象是植物、動物、微生物。
當學生掌握了光合作用、呼吸作用的重要概念后,會知道:蘿卜放久了會空心;如何去讓摘下的水果、蔬菜保鮮;如何去讓糧食合理貯存;如何增加植物的產量;為何新疆地區的瓜果異常甘甜;如何通過增加光合作用,降低呼吸作用來增產增效……能正確解釋身邊發生的生物學現象,表現出學生較高的生物科學素養、具備實事求是的科學態度、一定的探索精神和創新能力。
通過這樣詳細、全面的剖析,學生對概念的理解也就全面、深刻。這是一種很常規也很實用的掌握概念的方式,是對科學概念正確闡述的重要而有效的途徑。
二、抓住關鍵字詞的解析,把握概念的精準
從概念的基本構成上看,內涵與外延是概念的靈魂和軀殼,關鍵詞和關鍵語則是支撐概念的骨架。
生物概念是用簡練的語言高度概括出來的,其中一些字詞都是經過認真推敲并有其特定意義的,它往往提示了概念的本質特征,要理解概念的本質,必須從理解關鍵字詞入手。
如:細胞能進行分裂、分化,以生成更多的不同種類的細胞用于生物體的生長、發育和生殖。這一概念中關鍵詞是細胞的分裂、細胞的分化。
在實際教學中,我用一連串的提問,層層分析,幫助學生理解細胞分化并構建生物學的基本觀點:
什么是分化?―就是細胞的分別變化。
細胞為什么會出現變化?―分裂出來的一群細胞,因為有了功能上的差異,所以在形態、結構上也出現了一些變化。
變化的結果是什么?―物以類聚。形態相似、結構與功能相同的細胞聚集在一起,于是形成了組織。
推而廣之,生物體的形態結構總是與其功能相適應的。
三、構建概念圖,系統掌握概念的內涵和外延
在教學中,教師一方面需要向學生提供各種豐富的、有代表性的事實來為學生的概念形成提供支撐;另一方面,教學活動不應僅僅停留在讓學生記住一些生物學事實,而是要幫助學生通過對事實的抽象和概括,建立生物學重要概念,并以此來建構合理的知識框架,進而為學生能夠在新情境下解決相關問題奠定基礎。
編制概念圖,可以將零散的知識系統化,對知識進行全面鞏固。教師運用概念圖進行教學,能更好地組織和呈現教學內容,能更有效地監控自己的教學過程和自身概念的發展,從而提高教學效果。學生運用概念圖進行學習,能促使自己進行有意義的學習,能更好地組織自己所學的概念,感知和理解概念在知識體系中的位置和意義,從而提高學習效率。
如對染色體、DNA、基因、遺傳物質、遺傳信息等相關知識的學習中,我采用了這樣的概念圖來幫助學生記憶其間的關系:
可見,遺傳信息的載體是DNA,遺傳物質的載體是染色體。
四、創設問題情境,幫助學生消除錯誤概念,建立科學概念
對一個概念的正確理解,有助于我們作出正確的判斷和推理。在講述一個概念時,我們有時大可不必一本正經的用“這個概念的內涵是什么,外延是什么?”這些深奧的專業術語或視角來分析,其實如何幫助學生深刻理解一個概念,可以換一種比較自然貼切的方式,結合以往的學生在解題過程中的錯誤認識,及時設置問題進行追問,通過具體事例反駁或論證,追問質疑,挖掘他們的思考潛力,以提前阻止學生可能出現的錯誤認識,把錯誤抑制在出現以前。
《中國教師》:劉教授,您好!2011年版初中生物學課程標準提出注重重要概念的教學,并在內容標準中具體描述了50個重要概念,引起廣大生物學教師的極大關注。曾經有教師問,這些重要概念與以前生物學教學中說到的“知識點”有何不同?“重要概念”這一提法有何含義?在此,可否請您給大家講解一下。
劉恩山:在科學教育中,關注學生主動學習方式,關注重要概念的傳遞,是國際科學教育發展的方向。2011年版初中生物學課程標準順應國際科學教育發展的這一趨勢,將我國生物學教育推向一個新的水平。
生物學教學中的“重要概念”與以往說到的“生物學知識點”有明顯不同之處。兩者的差異主要在于:第一,以前在談知識教學的時候,我們常用“知識點”來說明教學要點,知識點是我們學校話語體系中重要的術語,教師經常使用。但過去說到知識點的時候,我們對知識點的屬性沒有加以區分,特別是沒有區分事實性知識和概念性知識。如果我們把兩者都確定為知識點,我們就認為它們同等重要。所以我們從來沒有把概念教學放在今天如此重要的地位上,也沒有把概念性知識在教學中的重要作用和地位與事實性知識相區別。
第二,今天說到的概念教學,還關注到另外一個方面,就是概念怎么呈現、怎么表述。以前我們說到某個概念的時候,會使用光合作用、生態系統、生態位這樣的一些生物學術語來指代生物學重要概念。而今天我們說到重要概念的教學時,我們一定要說明,在某個特定學段需要讓學生對該概念的理解達到什么樣的程度。對于這樣的要求,單純用生物學術語來指代或表述就很難準確描述。比如說,我們在初中階段要求學生在理解的水平上掌握光合作用的相關知識,在高中階段也可以說在理解的水平上掌握光合作用的相關知識,并且選用相關的行為動詞來描述這樣的教學要求。盡管初、高中的教學要求都是要學生在理解水平上掌握,但這兩個不同學段的學生在掌握光合作用內容實質以及對光合作用相關知識的理解水平方面是完全不同的。所以,教師在教學中僅僅看到行為動詞加術語的教學內容要求,對教學內容的深度和廣度難有操作性的把握。這樣就要求課程標準在陳述內容要求時能夠準確指出在某一學段學生對某一概念需要理解到怎樣的水平。2011年版的初中生物學課程標準就做到了這一點。所以,今天我們再說到概念教學時,就不能停留在行為動詞加術語的表述,一定要清晰地表示出針對特定學段學生要理解的概念內涵,學生理解相關概念所應達到的水平。同樣是講光合作用或是遺傳的內容,我們就可以很清楚地表述出在初中和高中不同的學段,學生理解的不同水平和深度。使用這樣的方式針對相應學段學生的認知特點,來具體描述一個概念的內涵,在技術上是有難度的,需要做好相應的研究和充分的準備才能寫入課程標準。這一次,我們在義務教育生物學課程標準修訂工作中做到了這一點,同時也為后續高中生物學課程標準的修訂做好了準備。這樣,就能讓教師更好地把握教學要求,有利于結合學生認知特點開展教學,既不增加學生負擔,又不降低教學要求。這樣說來,今天初中生物學課程標準提出的概念教學,已經完成了一個新的跨越。
《中國教師》:現在也有許多生物學教師運用“核心概念”這一詞匯來談重要概念的教學問題。是否“核心概念”與“重要概念”在內涵上是相同的?
劉恩山:在2011年版初中生物學課程標準頒布之前,我們在一些研究報告中也用過“核心概念”這一說法。在課標頒布之后,就統一使用了“重要概念”。其實,兩者的含義十分接近。在國際上,相關英文的表述也有多種,目前沒有一個十分嚴格的界定和統一的標準。國際上,各個學術團隊,或者是不同的教育家和實踐人員對英文術語的理解和把握也不盡相同。盡管如此,大家對重要概念內涵的把握沒有大的差別,對應不同英文術語可以有不同的中文翻譯。
若一定要區分,兩者表述的內容是有差別的。從概念的抽象和重要的程度來說,核心概念要更抽象、更概括,數量也就更少。重要概念可以相對于核心概念成為其下位一些的概念,數量會相對多一些。在初中生物學課程標準中,共計描述50個重要概念,實際上包含了為數不多的核心概念,但在課標中并沒有刻意地把兩者加以區分。教師在研讀課標時,經過仔細分析,是可以從50個重要概念中找出一些更重要的、更上位的,能夠貫穿生物學整個學科的核心概念。但在教學實踐中,我們不建議教師刻意區分這個是核心概念或那個是重要概念。在備課時,我們只要注意梳理概念之間的邏輯關系,設計教案時圍繞重要概念安排教學活動,教學時關注學生建立和理解正確概念即可。
[關鍵詞]生物學重要概念教學有效策略
[中圖分類號]G633.91[文獻標識碼]A[文章編號]16746058(2015)110110
《義務教育生物學課程標準(2011版)》(以下簡稱“標準(2011版)”)與《初中生物學課程標準(實驗稿)》的明顯不同之一是提出了50項生物學重要概念。在傳統的生物學概念教學中,教師對概念的教學往往會“重結論,輕過程;重灌輸,輕引導”,造成學生對生物學概念不理解只是死記硬背,很大程度上阻礙了學生對生物學習的興趣。對此,我結合自己的教學實踐,對新課標下初中生物教師如何有效進行生物重要概念的教學,談幾點認識與做法。
一、教師備課達成對重要概念的認識與理解
1.明確初中生物重要概念的內涵和外延
每一個概念都有其內涵和外延,以體現概念的本質屬性和所指的對象范圍。教師只有引導學生透徹地分析概念的內涵和外延,才能使學生全面理解并正確地運用概念。這就要求教師在備課中能正確解讀每一個重要概念的內涵和外延,并明確概念的教學目標。例如“光合作用”這一重要概念,教材給出的表述是:綠色植物能利用太陽能(光能),把二氧化碳和水合成貯存了能量的有機物,同時釋放氧氣。教師應結合教材給出的表述引導學生理解它的內涵:“綠色植物通過葉綠體,利用光能,把二氧化碳和水轉變成貯存能量的有機物質,并釋放氧氣。”這個概念的適用對象,也就是概念的外延主要是綠色植物,如果在其定義中減去“綠色植物”,則縮小了這一概念的內涵,而使其外延增加,結果是像細菌、真菌及動物等生物都可以進行光合作用。
概念的內涵往往很豐富,不可能一次或在一個階段完全加以揭示。如細胞的分化,七年級學生理解起來就有一定的困難。因此,教師必須有意識、有步驟地安排教學,使得學生能逐步深入、全面地掌握和理解。如,在學習種子的萌發、根尖的生長、莖的形成等內容時,教師要有意識地鞏固和強化這一概念,使學生能加深對它的理解。
2.根據學生的學習實際決定重要概念教學的廣度和深度
初中生的認知能力、認識水平都非常有限,因此我們在落實生物學的重要概念時要針對學生的年齡特點和認知能力,用描述概念內涵的方式來教授概念,以達到預期的教學效果,為后續的學習打好基礎,實現重要概念的螺旋式發展。
例如,我們非常熟悉的“光合作用”,在初中和高中的生物課程中都有這個內容,它涉及的知識非常豐富,非常復雜。但初中階段學習的光合作用,只涉及光合作用的場所是葉綠體、它是能量的轉換器、光合作用合成有機物儲存了能量、光合作用的條件是光,而不提及葉綠體的結構。到了高中階段,光合作用的內容將會拓展與深化,如光合作用的光反應和暗反應、葉綠體結構及參與光反應和暗反應的條件等。在這個重要概念的學習上,學生在初、高中階段的認識還是有一定的差異的。所以,關于重要概念的學習,教師要回到學生認識的原點,回到課標的主題上,以課題為準繩,圍繞、依據義務教育生物學課程標準所要求的重要概念的教學建議進行教學,不要盲目地擴充它,要根據學生的情況進行具體的教學。
二、糾正學生錯誤的前概念,形成科學概念
標準(2011版)指出:“在教學過程中,教師還必須注意到學生頭腦中已有的概念,特別是那些與科學概念相抵觸的錯誤概念,課堂教學活動要幫助學生消除錯誤概念,建立科學概念。”在教學活動中,教師要注意學生頭腦中已有的概念(前概念),有的前概念是正確的,有的前概念可能是錯誤的。對于這些錯誤的概念,我們要把它糾正過來。實際上,在我們的教學當中,如果我們能夠有效指導學生進行學習,從事實當中建立正確的概念,避免錯誤概念的形成,就能夠在減少錯誤的過程中,使學生進行有效學習,提高學生知識建構的準確性。比如說我們習慣上稱鯨為鯨魚,但鯨魚不是魚,而是哺乳動物;我們常認為會飛的就是鳥類,蝙蝠、蚊子、蒼蠅等會飛,但它們不是鳥。又如,關于種子萌發的外部條件,很多學生誤以種子必須在有光的條件下才能萌發。為了糾正學生的這一錯誤前概念,教師因勢利導,啟發學生:如果想進一步探究“光對種子萌發的影響”,在現有實驗基礎上如何設計探究方案?實驗的現象可能會怎樣,最終的結論又是什么?經過探討,學生提出了增設一組對照實驗,增加一個滿足“充足的空氣、適宜的溫度和適量的水分”這一外界條件的實驗裝置的方法,對它進行遮光處理,并通過對實驗現象的觀察,最終得出相應的結論。因此,在實際的教學中,作為教師,我們要善于發現這些容易引起學生錯誤的概念,一旦發現,我們要幫助學生及時糾正,要讓學生頭腦中形成一個正確又科學的生物概念。
三、比較重要概念之間的異同點,深化概念
在教學過程中,如果把相近或關系密切的概念放在一起進行比較,并引導、啟發學生找出概念的本質特征,明確各個概念之間的異同,可讓重、難點知識迅速突破,讓模棱兩可、混淆不清的概念清晰明了。例如,“呼吸作用與光合作用”這一對重要概念,它們的化學過程看似互逆,但它們的作用、性質完全不一樣,教師在上課過程中要引導學生從作用場所、作用條件、原料、產物、能量轉化等方面進行比較,分析出對立面和統一面,得出答案,并從中看出二者的相互依賴、相互制約的關系。學生找出概念之間的異同,這才能有效地掌握生物學重要概念。
此外,教師在講授新概念時應有針對性地復習舊概念,并注意強調新舊概念間的聯系,引導學生將已學過的概念組成體系。概念一旦形成體系,知識才能條理化、清晰化。這樣做,不僅讓學生復習鞏固了舊概念,而且有助于學生學習和理解新概念。如七年級生物中的“血液循環的組成”,標準(2011版)指出:“循環系統包括心臟、動脈、靜脈、毛細血管和血液,其功能是運輸氧氣、二氧化碳、營養物質、廢物和激素等物質。”在教學時,要圍繞血液循環來進行教學,但這個內容又不是孤立的,它和消化系統、呼吸系統、泌尿系統、神經系統等都有一定的聯系。教師要將人體的其他相關系統的功能和循環系統的組成和功能的教學聯系起來,以循環系統為中心進行教學,在有相關內容相襯托的情況進行教學,這樣學生獲得的知識,是整體的知識,而不是片斷的。
四、充分利用事實性知識,使抽象的概念具體化
概念是抽象的,是用語言文字敘述的,學生理解起來比較困難。在教學中,教師要提供豐富的事實性知識,來促進學生對概念的理解。例如,要讓學生建立起“細胞是生命活動的基本單位”這一重要概念,教師可讓學生通過操作顯微鏡制作臨時裝片進行觀察、比較;通過展示的單細胞生物的圖片、觀察培養液中的草履蟲、播放草履蟲生物的視頻等多種方式,構建“細胞是生命活動的基本單位”的重要概念,這樣既符合概念形成的基本過程,又有利于重要概念的建立。
又如,在教學“生物能對外界刺激作出反應”,可先演示盆栽植物含羞草,讓學生親自觸摸,觀察含羞草葉的反應;讓學生自己觀察草履蟲在顯微鏡下,滴加食鹽溶液后的運動方向。待學生通過做實驗親自體驗這兩個現象后,再引導學生自己總結,并對概念下定義,這樣能讓學生從不懂到懂,深刻理解概念。
五、建立概念圖,促進學生整體理解重要概念
概念圖最早是在20世紀60年代由美國康奈兒大學諾瓦克教授等人提出,它是以命題的形式顯示概念間的意義聯系,并用具體事例加以說明,來展示概念間的層級結構的示意圖。
在教學中,教師建立概念圖引導學生將重要概念和次要概念的關系進行關聯及系統歸類,建立良好的知識結構,使之納入到認知結構的系統網絡中去。教師利用概念圖展示教學內容,可以達到預期效果。在傳統的課堂上經常有教師自認為進行了一氣呵成的幾乎完美的講解,而學生獲得的卻是零星的幾個知識點。知識之間的關系學生很難把握,這讓整體的教學質量大打折扣。概念圖具有聚合學生所獲得的知識的作用,概念圖的呈現能讓學生緊緊圍繞概念主線提取課堂的有效信息,教師的教學效果也能明顯增強。
例如教學“蒸騰作用”,可采用以下概念圖進行教學。學生通過概念圖對蒸騰作用的概念、意義及作用等一目了然。概念圖的繪制也可以嘗試讓學生自主設計,并通過展示、匯總,師生點評歸納得出概念圖。這樣對促進學生有意義的學習起到了積極的作用。
從上面的概念圖中能直觀地反映出各概念之間的聯系和派生關系,使學生聯想到每個概念所蘊含的意義和內在知識,從而對整個知識點構建和多元知識產生完整的體系結構。
六、創設新情境應用重要概念,鞏固概念
初中生的認知過程是從感性到理性再到應用,學會在新情境中應用概念解決相關問題是提高學生認知能力的最終體現。教材中的課后練習的問答題、連線題、填空題等均圍繞概念而設,設置練習的目的就是針對一些重要概念進行辨析、遷移、應用和拓展。
生物學的重要概念教學方法很多,形式多樣。新課程標準著眼于學生的基礎知識,繼而實現能力培養,從而提高生物素養,這對教師提出了更高的要求,即要求我們針對不同的概念,能從不同的視角入手,選擇適合的方式對生物重要概念進行有效教學。教師一方面不放松學習,借鑒他人教學先進理念,一方面在教學中感悟體驗,注重自身積累,建立牢固的學科網絡知識體系。這樣,教師才能更好地引導和闡述概念,學生才能很好地比較和區別不同的概念,才能掌握它們之間的聯系,從而做到靈活運用。
[參考文獻]
一、創設教學問題情境,巧妙引出生物概念
在教學過程中進行問題情境創設,是教學過程中的重要教學手段,能夠使課堂氛圍活潑生動,學生參與課堂的積極性變高.而初中生物概念教學中問題情境的有效創設,能夠充分的激發學生進行概念學習的激情與動力,其求知欲望也將被極大的刺激,思維也將處在非常活躍的狀態.通過對教師設置的問題情境的感受與對具體生物問題的思考,學生能夠在疑問與好奇中聆聽教師對生物概念的解釋與闡述,進而在很大程度上提升自身的聽課質量,同時也使教師的概念課堂教學有很好的教學成效.因而在生物概念教學的過程中,教師要根據教材內容選取知識,進行教學問題情境的創設,利用與教材相關且能夠激發學生學習興趣的教學輔助材料,創設出不同的問題情境,使用較為新穎與具有疑問性的課堂語言提出問題,進而巧妙地引出有關的生物概念.這樣一來,教師就能很好地引導學生自主地發現問題并且尋求解決的方法,在疑問與思考的過程中加深對生物概念的理解.
例如,在進行蘇科版初中生物七年級下冊第五單元第十三章的概念教學時,教師可以在上課之前提出“為什么夏天的食物較易腐敗而放置在冰箱中的食物不易腐敗?”以及“酒為什么會越陳越香?”此類的問題,這樣的教學問題情境會引發學生進行思考.在討論的過程中產生“細菌的繁殖與生存需要適宜的溫度”這一概念,進而對教師設置的問題情境進行解答,得出問題的答案與結論.學生在不斷的思考與探討中,對問題的本質會有深刻的理解,探索答案的過程會促進學生學習的印象加深,進而促進生物學習的進步.
二、明確概念的內涵與外延,深化概念理解
每一個具體的生物概念都有其確定的內涵與外延,只有充分的理解內涵與外延的具體含義及范圍,才能夠更好的對生物概念進行掌握學習.對于概念學習來說,不僅僅是了解與明確概念的定義中所表達的含義,而是要深入的學習生物概念所指的內涵與其外延.概念的內涵是指概念反映生命現象和規律的本質屬性,而外延則是指概念的內涵適用的范圍以及條件.概念的內涵與外延從不同角度闡釋了概念的本質,使學生據以進行相似概念區分、避免概念混淆的重要依據.教師可以通過運用正例與反例來進行概念內涵與外延的解釋與說明,在提出一個生物概念時,舉出與此概念相符合的正面例子以及與之相對比的反面例子,讓學生能夠對概念的本質有充分的認識.此外,初中生物教師還可以通過求異與辨析的方法進行概念內涵與外延的教學,將相似的問題與概念進行對比提出,同時要求學生以思辨的角度進行思考,進而使生物概念的本質能夠得以呈現.
例如在進行蘇科版初中生物七年級上冊第三單元第四章第二節的概念教學時,教師在講授有關植物根的生物知識后可以提出“植物埋藏在土地中的部分是否都是根?”、“植物的根是否都生長在地下?”這樣的問題,讓學生進行思考與討論.最終得出問題的答案,即植物地下的部分并非都是根、植物的根也都并非生長在地下,反例為竹子的地下部分會有節而榕樹的地上部分會有根.這樣深入的思考后學生對概念的理解將會更加深入,對根這一概念的內涵與外延都會有深刻的認識,進而構建正確的生物概念認知模式,提高生物概念的學習與掌握能力.
三、發揮學生主體作用,進行概念探索
現今社會對創新自主型人才的需求量大大增加,而教師講授知識、學生被動接受知識教育的教學方式也早就被摒棄,以學生為教學主體的教學模式受到廣泛的關注與應用.在初中生物的教學過程中,應當以學生為教學活動的主體,讓學生能夠充分的發揮自身的主體性作用,自主進行生物概念的探索與理解.學生主動性與積極性的有效發揮,能夠使學生充分地進行知識概念的主動學習與積極探索,在概念的學習過程中以主動的學習行為獲得深刻的理解與概念的掌握.初中生物教師應當為學生提供充分的自主學習條件,讓學生進行多次的實驗研究探索,發現生物知識的本質與規律.此外,教師還可以使學生自由地進行互相間的學習,基礎較差與基礎較好的學生共同進行生物概念的討論學習,發揮學生學習生物概念的能動性與自主性,加深對生物概念的理解與探索能力.
關鍵詞:生物學概念 教學 策略
中職生物學概念較多,是中職生物學教學的重點、難點。正確的生物學概念,既是生物學知識的組成部分,又可為獲得更系統的生物學知識奠定基礎。傳統的概念教學就是教師講、學生背的過程。新型的概念教學不僅僅是讓學生學習、掌握了某個概念,更重要的是通過概念的學習,培養和提高學生的學習能力。在教學過程中,教師可以根據不同的教學內容以及學生的不同認知情況,采取不同的教學組織方式來實現概念教學。
一、抓住關鍵字、詞,理解概念的內涵和外延
生物概念是用簡練的語言高度概括出來的,其中每一個字、詞,每一句話、每一個注釋都是經過認真推敲并有其特定的意義,以保證概念的完整性和科學性。在教學概念時,教師可指導學生自己分析概念,并從關鍵性字詞入手學習。這樣的學習過程學生不僅強化了概念,有利于加深對概念的理解,而且提高了學生對文字的處理和分析能力。如學習光合作用的概念時,書上給出的定義是:光合作用是指綠色植物通過葉綠體,利用光能,把二氧化碳和水轉化成儲存著能量的有機物,并且釋放出氧氣的過程。教師可以先讓學生討論,找出關鍵字詞,從中概括出進行光合作用的場所、條件、原料、產物。再引導學生進一步了解光合作用的探究歷程和具體的兩個階段。
又如,酶的概念:酶是活細胞產生的具有催化作用的有機物,其中絕大多數的酶是蛋白質,少數的酶是RNA。“活細胞產生”“催化作用”“有機物”是酶概念的內涵,體現了酶的本質屬性:只有活細胞(又指全體活細胞)能產生與無機化學催化劑功能相同的有機物。“蛋白質”“RNA”從化學成分上界定了酶的范圍(酶一般為蛋白質,RNA也能起到酶的作用),這是概念的外延。一個基本概念一般由“內涵”和 “外延”兩個部分組成。在這樣的概念討論學習中,教師不但讓學生自己建立清晰的概念,同時也引導學生理解掌握概念的內涵和外延,也適時地培養了學生的分析、思維能力,提高學生的學習能力。
二、重視相似概念的辨析、比較,把握概念之間的本質區別
在學習過程中,我們會遇到很多概念,致使我們在學習時易混淆不清,在運用時產生錯誤的理解,或把一個概念的某些屬性運用到另一個概念中去。因此,在學習時要運用辨析、比較的方法區別易混淆的概念,通過列表格等方式對相關概念進行比較和聯系,找出概念之間的本質屬性,區別概念之間的差異以達到對概念的正確理解和區別。由于表達概念的詞語基本相同(如生長素與生長激素),或內容上有共同的因素(如半透膜與選擇透過性膜)。例如:生長素與生長激素,可從它們產生的部位、化學本質以及生理功能等方面進行比較,生長激素是由動物的腦垂體前葉分泌的一種動物激素,其化學本質是蛋白質,具有促進生長的作用,主要是促進蛋白質的合成和骨的生長;生長素是由植物體的特定部位產生的一種植物激素,其化學本質是吲哚乙酸,具有促進和抑制植物生長的雙重作用。又如:半透膜與選擇透過性膜進行概念教學時,半透膜是指一些物質可以透過,另一些物質不能透過的多孔性薄膜,如豬腸衣、雞卵的卵殼膜、離體的膀胱膜、蠶豆種皮、青蛙皮等。根據半透膜是否具有生命現象可分為生物膜和非生物膜。選擇性透過膜是具有活性的生物膜,它對物質的通過既具有半透膜的物理性質,還具有主動的選擇性,如細胞膜。因此,具有選擇透過性的膜必然具有半透性,而具有半透性的膜不一定具有選擇性透過,活性的生物膜才具有選擇透過性,從而使這兩個概念的區別一目了然。在生物學中,還有很多概念屬于這種情況,如反射和應激性、先天性疾病和遺傳病、性激素和性外激素等等,均可用比較法進行學習、鞏固。
三、運用歸納、整理法,構建知識體系
在中職生物教學中,許多章節都涉及到大量的概念。在復習教學中,教師及時指導學生建立一些相關概念的連接,使概念清晰化和系統化,可以將零散的知識系統地構建成一個知識網絡,對知識進行全面鞏固,能更好地組織和呈現教學內容,能更有效地監控自己的教學過程,從而提高教學效果。
關鍵詞:考點;解題;策略
一、近六年全國卷生物非選擇題的內容回顧
二、非選擇題的考點和特點分析
1. 考點
常考點:光合作用,細胞呼吸,動物生命活動的調節,植物激素的調節,種群,生態系統,孟德爾遺傳定律的應用,植物有效成分的提取,微生物,基因工程,細胞工程.
必考點:細胞呼吸和光合作用、遺傳與變異、生態、生理.
2. 特點分析
全國卷的非選擇題,難度和類型一直保持相對穩定,試題涉及的考點相對合理,以考查主干知識為主.必考題,高度回歸教材,既注重考查基礎知識,還著重考查學生的理解能力、實驗與探究能力、獲取信息能力、邏輯分析能力及綜合運用能力等;選考題,立足科技前沿,回歸對基礎知識的考查,試題有時會緊密結合必修內容,進行實驗模塊的考查.總之,非選擇題的設問既兼顧基礎,面向全體學生,又有拓展提高,有效區分不同知識水平和能力層次的學生,體現了高考試題的選拔功能,有很好的區分度和信度.
三、各類型非選擇題的解題策略
1. “文字表述型”非選擇題
此類非選擇題是依據題干描述或所給材料,通過對文字、圖表等信息進行提取、分析綜合來解答問題的.常體現出對知識的記憶、理解和運用三個層面的考查,是高考中非選擇題的主要形式之一,其答案要求有填空(包括填圖和填表)和簡答二種.
例題 (2016全國乙卷,29.10分)在有關DNA分子的研究中,常用32P來標記DNA分子.用α、β和γ表示AP或dAP(d表示脫氧)上三個磷酸基團所處的位置(A-Pα~Pβ~Pγ或dA-Pα~Pβ~Pγ).回答下列問題:
(1)某種酶可以催化AP的一個磷酸基團轉移到DNA末端上,同時產生ADP.若要用該酶把32P標記到DNA末端上,那么帶有32P的磷酸基團應在AP的(填“α”“β”或γ”)位上.
(2)若用帶有32P標記的dAP作為DNA生物合成的原料,將32P標記到新合成的DNA分子上,則帶有32P的磷酸基團應在dAP的(填“α”“β”或γ”)位上.
(3)將一個帶某種噬菌體DNA分子的兩條鏈用32P進行標記,并使其感染大腸桿菌,在不含有32P的培養基中培養一段時間.若得到的所有噬菌體雙鏈DNA分子都裝配成噬菌體(n個)并釋放,則其中含有32P的噬菌體所占比例為2/n,原因是.
解題策略
(1)認真審題.審題是閱讀題干、弄清題意的^程.準確、充分感知題目信息是正確解題的關鍵.審題一般分為兩步:一是準確挖掘已知條件,二是分析已知條件的內涵,全面準確地找到題干中的已知條件.在審題時要盡量做到穩、準、慢,盡量挖掘一切對解題有效的信息,尤其是注意那些關鍵性和限制性的文字,避免解題的隨意性和盲目性.如29.(1)題,考生解對題的前提條件,是能準確審到“AP的一個磷酸基團轉移到DNA末端上,同時產生ADP”等關鍵性和限制性的文字.
(2)建立試題與教材知識間的聯系.生物簡答題的命題仍然是以基礎知識的考查為主,著重體現“題在書外,理在書中”的命題思想.解題時要以問題為中心,以教材基礎知識為依據,將所學知識與試題要求準確鏈接,并進行重組整合.如29.(2)題,考生要將題中“帶有32P標記的dAP作為DNA生物合成的原料”,與人教版必修1教材第88頁中“AP的結構式”,及“AP中去掉遠離A的兩個磷酸基團后,是合成RNA的原料之一腺嘌呤核糖核苷酸”等知識進行準確鏈接,進行比較分析,才能得出準確答案.
(3)準確、完整作答.全國卷經常出現“為什么”、“原因是”、“是因為”這樣的設問方式,旨在考察學生使用生物學語言表達觀點的能力.作答時首先要寫答題提綱,理清答案要點和步驟,然后再根據理清的思路把答案要點用生物學專業術語、概念或原理完整、準確地書寫出來.如:29.(2)題,考生失分的主要原因是“半保留復制”等專有名詞及表述不夠完整.所以,答此類題時要力求做到條理清晰、邏輯嚴密、語言規范、文字準確、表述完整.
2.“圖表建構型”非選擇題
“圖表建構型”非選擇題,涉及“文圖表”、“圖表”、“表圖”間有關信息的閱讀、提取和轉換,考查了學生“獲取信息的能力”、“理解能力”和“綜合分析能力”. 縱觀多年的高考題,常考的題型主要是“坐標圖”,其主要特征是:作為物質間量變規律的重要表達形式,體現兩個生物學現象間的量變(或邏輯)函數關系. “坐標圖”的建構主要體現在二個層面,其一“坐標曲線圖”,其二“柱(條)形坐標圖”,其中前者比較常見.能否正確建構坐標圖,反映著學生的知識遷移能力和“文圖”互換能力的高低.高中生物知識中,能夠建立這種函數關系的知識點很多,如:“細胞分裂各期的DNA、染色體、染色單體數目與分裂時期間”, “酶的活性與溫度、P值間”,“光合作用強度、呼吸作用強度及其影響因素間”等等.
例題 (2016全國乙卷,30.8分)為了探究生長條件對植物光合作用的影響,某研究小組將某品種植物的盆栽苗分成甲、乙兩組,置于人工氣候室中,甲組模擬自然光照,乙組提供低光照,其他培養條件相同.培養較長一段時間()后,測定兩組植株葉片隨光照強度變化的光合作用強度(即單位時間、單位葉面積吸收CO2的量),光合作用強度隨光照強度的變化趨勢如圖所示.回答下列問題:
(1)據圖判斷,光照強度低于a時,影響甲組植物光合作用的限制因子是________.
(2)b光照強度下,要使甲組的光合作用強度升高,可以考慮的措施是提高________(填濃度“CO2 濃度”或“O2 濃度”).
(3)播種乙組植株產生的種子,得到的盆栽苗按照甲組的條件培養時間后,再測定植株葉片隨光照強度變化的光合作用強度,得到的曲線與甲組的相同.根據這一結果能夠得到的初步結論是________.
解題策略
對于“圖表建構類”非選擇題的解答,若脫離題圖去答題,就會出現像上述30.(1)的典型錯例.所以,應注意“文圖表”、“圖表”、“表圖”間有關信息的閱讀、提取和轉換.
(1)析圖.例如分析“坐標曲線圖”, 應抓住“二標一線(或圖,如“條形統計圖”)一名稱”.“二標”,即橫、縱坐標的表達含義、刻度和單位;“一線”,即曲線的變化走勢,特別應抓住曲線的三點:起點、轉折點、終點;“一名稱”,即“坐標曲線圖” 的命名,可挖掘出隱含在其中的自變量與因變量等信息及二者的關系.例如30題圖的命名信息是“光合作用強度隨光照強度的變化趨勢如圖所示”,反映出自變量光照強度,因變量是光合作用強度,同時結合橫(自變量)、縱坐標(因變量)的表達含義及曲線所反映的二者的關系,對(1)、(2)題進行分析,就能準確地得出答案.
(2)用圖.應針對題文和題圖信息,結合教材知識,通過分析、推理和綜合得出正確的結論.例如30.(3)題,典型的錯例“表現型是基因型和環境共同作用的結果”,反映出學生只會機械地套用教材或教學過程得出的結論性語句,沒能針對題文和題圖強調的“乙組提供低光照”等信息進行答題;而“大部分同學只答到低光照對光合作用的影響,大約只有1/7的同學答到遺傳”,反映出學生的思維滯留表層,就題答題,知識結構單一,沒能結合教材將影響光合作用的環境因素與遺傳和變異這兩個知識點相融合,進行綜合分析,得出結論.
3.“實驗設計型” 非選擇題
“大綱”明確要求考生能用文字、圖表以及數學方式等多種表達形式準確地描述生物學方面的內容;具備驗證簡單生物學事實的能力,并能對實驗現象和結果進行解釋、分析和處理.
“實驗設計型”非選擇題是以具體實驗過程為背景進行試題的情境設置,通過對實驗的設計、問題的表述,能夠全面考查學生對相關知識的理解、遷移和綜合運用能力,以及組織語言答題的能力.生命科學實驗與探究本身就是一種能激發智能活動的情境,這類情境對學生理性思維能力的考查具w體現在觀察、推理、判斷、歸納、比較等,考查的內容涉及實驗操作、實驗設計、實驗變量及實驗結論.“實驗設計型”的情境對遺傳定律的考查頻率比較高,近6年有4年都是以遺傳實驗的形式進行考查,且此類題往往具有一定的難度,常是試卷的壓軸題.
例題 (2016全國乙卷,32.12分)已知果蠅的灰體和黃體受一對等位基因控制,但這對相對性狀的顯隱性關系和該等位基因所在的染色體是未知的.同學甲用一只灰體雌蠅與一只黃體雄蠅雜交,子代中灰體:黃體:灰體:黃體為1∶1∶1∶1.同學乙用兩種不同的雜交實驗都證實了控制黃體的基因位于X染色體上,并表現為隱性.請根據上述結果,回答下列問題:
(1)僅根據同學甲的實驗,能不能證明控制黃體的基因位于X染色體上,并表現為隱性?
(2)請用同學甲得到的子代果蠅為材料設計兩個不同的實驗,這兩個實驗都能獨立證明同學乙的結論.(要求:每個實驗只用一個雜交組合,并指出支持同學乙結論的預期實驗結果.)
解題策略
(1)加強對遺傳定律實質、世代關系分析、遺傳實驗設計的教學.
例如上述32題,以果蠅為實驗材料,綜合考察了學生獲取信息能力、邏輯推理能力、實驗設計能力及綜合應用能力,主要考查的知識點是基因分離定律在性染色體上的應用.從典型錯例可以看出,學生失分的主要原因有兩個:
一是獲取信息能力較弱,沒注意題中“設計兩個不同的實驗,這兩個實驗都能獨立證明同學乙的結論.”沒能審清“兩個”的關鍵信息,所以只設計了一個雜交實驗;思維定勢,沒能審清“獨立”的關鍵信息,所以用了正反交實驗組合.正反交實驗常用來檢測某基因是否為伴性遺傳,但需要正交和反交兩個實驗結果結合才能進行推斷,這也反映了學生只是機械的記憶正反交實驗可以用來檢測某基因是否為伴性遺傳,卻沒有真正理解伴性遺傳的特點和正反交實驗的應用.解題的策略就是要多帶領學生讀題,分析題干,提取信息,提升考生的閱讀能力、信息獲取能力;加強解題指導,應強調注意知識的使用條件,避免已歸納的解題套路導致使用過程的思維定勢,可針對思維定勢進行變式訓練,學生會逐漸養成質疑精神,思維的深刻性得到加強,可以有效避免思維定勢.
二是學生未能很好地掌握基因的分離定律.基因分離定律是學習伴性遺傳的基礎,基因分離定律知識的空缺導致學生無法理解伴性遺傳.解題的策略是,在教學的過程中,要重視基因分離定律的學習,學習伴性遺傳前注重引導學生復習鞏固基因的分離定律,教學過程中應通過摩爾根的果蠅雜交實驗、紅綠色盲的遺傳圖解等,突出伴性遺傳的特點和特殊性,準確地掌握遺傳實驗設計的方法并加以應用,而非機械的記憶正反交等內容.
(2)重視教材實驗的操作,力求將做實驗和背實驗區分開.“紙上得來終覺淺,絕知此事要躬行”,在有限的備考時間中,盡量把能做的教材實驗做一遍,加強實驗題的訓練.近幾年的高考理綜試題中,生物實驗題是年年必考的.實驗能力絕不是短時期內培養起來的,也不是僅靠訓練幾道題就能達到的.在平時教學中,我們就應充分利用課本中的每一個實驗、每一類實驗的操作與探究,培養學生領悟實驗設計的思想,掌握實驗的方法和技巧,以及學會對實驗數據處理等能力.
綜上,每年的全國卷非選擇題,對理解能力、實驗與探究能力、獲取信息的能力及綜合應用能力有充分考查.解題策略是既要立足于教材,夯實核心概念、基礎知識,也要在平時的復習教學中利用概念圖、思維導圖等方式將知識融會貫通、靈活應用,有意識地堅持知識、能力和方法三體一位,從“學中做”和“做中學”過程中習得理性思維習慣,才能真正發展學生的科學素養,提升考生的應考能力.
參考文獻:
關鍵詞 高中生物學 生物科學史 科學素養
中圖分類號:G633.91 文獻標識碼:A
1 有助于體驗科學家認識問題的思維過程和探索精神
生物學科的發展是一個在困難和挫折中曲折發展的過程,一代又一代的科學家百折不撓地追求關于生物學知識的故事可歌可泣令人動容,感受科學家們的艱辛和困苦,有助于學生在感同身受中樹立良好的榜樣,培養他們為科學獻身的崇高精神。例如:高中生物課本中關于光合作用的生化反應方程式看似簡單,卻是科學家們300多年時間堅忍不拔地探索點結果:1629年比利時科學家范?海爾蒙特做了一個有趣的實驗,他把一株小柳樹種在裝有烘干土壤的大桶里,再用一個穿孔的鐵板蓋在大桶上,既允許雨水和空氣進入,又可避免土壤的流失。最后得出結論:柳樹重量的增加主要來自水而非土壤;1772年英國科學家約瑟夫,普里斯特利用小鼠作為實驗對象,他把小鼠放入一個缺乏氧氣的容器中,不久小鼠死掉;然后他又將綠色植物放入這個缺乏氧氣的容器里,重復上述實驗,結果小鼠能夠生存。普里斯特利的結論是:蠟燭燃燒會污染空氣,使小鼠窒息而死;綠色植物則能夠凈化因蠟燭燃燒或動物呼吸而變得污濁的空氣;20世紀30年代美國科學家魯賓卡門采用同位素標記法研究了光合作用。第一組植物提供和,釋放的是:第二組提供和,釋放的是。實驗證明,光合作用釋放的氧全部來自來水。這就直接證明了光合作用釋放的氧氣來自水。
發現光合作用生化反應方程式的這段迂回曲折的歷程,有助于學生體會到科學家們嚴謹的科學態度和巧妙的實驗方法。回顧科學家們的成長史、奮斗史,循著科學家足跡,領略他們的精神世界,接受他們的熏陶,從而培養了學生不畏艱辛、不怕失敗、探索真理的科學情感。同時也使學生明白科學不是絕對的真理,而是一個不斷發展變化的。
2 有利于學生形成敢于懷疑的科學態度,形成正確的的創造思路
正確的思路是人們進行科學研究取得成果的必要條件。如何推陳出新,多角度開發研究思維呢?我們可以從科學家們的工作方法中尋找到一些答案。孟德爾在研究豌豆遺傳時獨辟暖徑來用數學統計方法來設計實驗,這個實驗里面蘊含著很多工作思路,如發現問題和提出問題、作出假設、邏輯推斷、檢驗假設、演繹推理、分析結論、交流評價等。筆者在上課時引入孟德爾發現遺傳規律的史實,既避免了傳統說教的弊端,又激發了學生的學習興趣,讓學生明白到:我們只有敢于質疑,跳出前人設置的條條框框,才能開拓思路,實現突破。
事實上,科學并非只是一成不變的事實和理論,而是由新舊事實和理論在一致與矛盾共同推動發展的。學生從前人設計實驗的過程中學到科學的研究方法,體會到科學研究的艱辛和科學家追求真理的自強不息的精神而對科學產生興趣,從而激發學生的創新和創造能力。
3 有助于教師轉變教學觀念、提高教育教學水平
《標準》明確提出,“獲得生物學基礎事實、概念、原理、規律和模型等方面的基礎知識,知道生物科學和技術的主要發展方向和成就,知道生物科學發展史上的重要事件”。可見,《標準》已經向生物學教師提出了必須具備生物科學史方面的素養的要求。生物科學史的發展歷程和經典實驗中除了涉及生物知識外,還有化學、地理、物理等相關知識。這就需要教師要不斷提高自己對相關交叉學科的認識,實現知識結構的多元化。在講授生物科學史時,要想達到提升學生科學素養等目的,教師首先自己要以科學的方法去融合各學科內部的基本概念、理論和定律,廣泛利用網絡技術、計算機和社會資源,了解學科的發展動向和最新研究成果,對所教內容不僅要知其然,而且要知其所以然。這樣才能全面理解所教內容的價值和意義,也才能幫助學生認識到自然界普遍聯系、相互作用的現象與規律,使學生學習的興致更加高漲,從而收到良好的教學效果。
4 有助千提高學生的實驗能力
陶行知先生曾指出,真正的教育必須培養出能思考會創造的人,教學實驗是激發學生探索興趣,培養學生創新意識、創新精神的切入點,是科學研究啟蒙教育的重要途徑。在高中生物教學過程中滲透生物史的教育,還有很多教育功能,例如可以有效提高學生的實驗能力和動手能力,生物學是一門以觀察和實驗為基本研究方法的學科,生物學實驗是生物學發現和創造的源泉,是檢驗生物學理論的唯一標準。科學家們執著不舍的精神、操作實驗的正確方法以及發現問題、提出問題和解決問題的創新思路,可以對學生的實驗能力產生潛移默化、潤物無聲的效果,讓學生在不知不覺中提高自身的實驗水平,從而間接地達到顯著提高學業成績和學習興趣的目的。在生物教學中滲透生物史教育,將生物學史教育與中學生物教育有機地結合起來,是培養學生科學素養的一條捷徑,有利于教師轉變教育觀念,有利于教師對學生的學法進行指導,有利于學校教育改革的實踐。
5 小結
可見,生物科學史的合理運用和滲透,對學生的科學素養的提升、人文精神的熏陶以及教師的教學水平的提高都有著不可替代的作用,但從總體上看,在理論層面上,人們對生物史教育的價值及其作用仍然一知半解;在實踐層面上更沒有找到將生物史融入科學教學的行之有效的教學方法。經驗和現實告訴我們,重新認識和挖掘科學史的教育價值,探索生物科學史教育行之有效的模式,是當前我國科學教育改革急待解決的重大課題。作為生物教學教育者,我們仍然任重而道遠!
參考文獻
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中學生物的復習課并不是舊課的重復與羅列,應對學生進行學習方法的培養,讓學生積極主動地去學習,有目的地去復習。復習方法較多,本人總結了幾點策略以供參考。
一、重視基礎知識的整理和歸類
基礎知識是學生解決問題的源泉。中考考試說明中重點強調,基礎題占全卷總分的70%,所以在生物復習過程中,應引導學生掌握好基礎知識,避免走彎路,盡量將最基礎的東西講透,同時減少不必要的課外補充,減輕學生的負擔。例如,在教學光合作用的概念、過程及其意義時,先講其概念,在自然條件下,綠色植物可以利用太陽提供的光能,在葉綠體中把二氧化碳和水制造成淀粉等有機物,同時把光能轉變成化學能儲存在有機物中,這個過程還放出氧氣。光合作用的實質:a.物質的變化;b.能量的變化。光合作用的方程式:二氧化碳+水光葉綠體有機物+氧氣。
幫助學生歸納出一條主線,以利于學生獲取知識。也可以用競賽的方法,把難記憶的基礎知識整理成幾個小題目。學生用心拼比,并且有濃厚的興趣,所以課前學生們積極準備,該背誦的背誦,該理解的理解,該討論的討論,經過比賽之后,評出勝負得分,學生積極性高,記憶就更加深刻,達到很好的效果。這樣學生在課后會多觀察,多閱讀,多思考,多收集,多積累,達到事半功倍的效果。
二、用比較法復習
比較法復習有利于學生對學過的知識多思多疑,有利于培養學生良好的思維能力,把課本中相關的知識放在一起進行比較,有利于學生將知識系統化。因此,我們應根據生物中考信息的說明,教材內容的前后知識的聯系,指導學生進行比較法的學習,形成系統的知識體系。生物學知識大多是通過實驗總結出來的,應注重知識的發生發展過程,通過對難點知識的設計問題的解決,將實驗的相關知識對比羅列,對學生作層次的理解和思維,下苦功夫挖掘知識的內涵,使學生掌握知識的實質,可以舉一反三,真正達到“源于書本,高于書本”。例如,光合作用和呼吸作用的實驗,待學生做完實驗后把相關知識列成表格,比較分析,使知識條理化、系統化,使理解更透徹而記憶更牢固。
三、識圖畫圖表復習
在復習時,按照專題對圖表進行復習,培養學生的思維能力。復習時,引導學生復習圖解,如第四章的食物鏈與食物網,光合作用和呼吸作用,蒸騰作用等都可用圖表的形式來復習,幫助學生建立圖表圖解,培養學生分析問題和解決問題的能力。但是,學生往往對此類題目存在著問題,表達不到位,分析能力差,對題目形成錯誤的思維定勢等不良的審題習慣,從圖表中獲取有用信息的能力不足。因此,我們應從多向思維的導向來幫助他們形成思維能力。
四、理論聯系實際,貼近生活
在教學中,將書本知識與生活生產實際相聯系,使學生認識到生物學知識的實際意義,從而培養學生的有意注意和積極的思維方式。當前的生物教學應該將生產、生活中的生物問題融入生物課堂教學中,以增強理論與實際的有機結合,促進學生思維活動的發展。例如,我們的手指劃破后為什么容易感染?(講解人體的三道防線)感冒時鼻腔為什么不通氣?(講解呼吸系統的相關知識)肝炎病人為什么厭吃油膩的食物?(講解消化系統的相關知識)等等。這樣不僅提高了學生的學習興趣,也激發了學生學習的積極性,培養了學生的能力。與此同時,我們還應讓學生運用生物知識去解決現實生活中的問題。例如,講解蒸騰作用的相關知識,讓學生探究為什么移栽幼苗時常要剪去枝葉,根部要帶土;講解光合作用時,讓學生懂得森林對環境的影響;講食物成分和作用時,讓學生了解怎樣才能讓膳食更營養;等等,這樣既激發了學生的學習興趣又讓學生掌握了知識。
五、采取多讀書多提問的方法進行復習
一、生物學前概念的遷移與矯正
學生在學習任何概念性知識之前,實際上都已經有了前概念。前概念是存在于人們頭腦中相對于新知識的已有的認知,可能是正確的,也可能是片面的或錯誤的。前概念的成因,主要是日常生活中的經驗及正確或錯誤認識的積累。我們認識事物的過程,就是這樣一個從前概念逐步發展到新概念的過程。無論對哪一門學科知識的學習,也無論是哪一個年齡段的認知,都有這樣的特點,尤其生物學科與人類生活實際聯系非常緊密,所以前概念非常豐富。奧蘇貝爾(D.P.Ausubel)的同化論觀點對概念的習得作了精辟論述,認為學習者頭腦中已有的知識結構在新概念的習得中起著至關重要的作用,當新概念與頭腦中前概念間存在某種類屬關系時,若指導者能給予有效引導,使學習者能將新概念與頭腦中已有概念間的這種類屬關系進行正確鏈接,將有利于學習者將新概念同化到自己頭腦的已有概念體系中,從而習得概念。因此,如何利用前概念進行有效的生物學概念教學,值得探討研究。
正確的前概念是學習生物學科學概念的良好基礎和鋪墊,它的正遷移作用可成為生物學概念學習的資源和概念學習的新的增長點,可使學生盡快地掌握新知識和知識結構。如學生在學習生物學概念前自己對生活中的一些生命現象和規律已有所了解,如:“向日葵隨太陽轉”“根的向地性與莖的背地性”,能促進對“生長素”概念的理解;“人感到寒冷時會打哆嗦”“一個球向你飛來時,你會接住或躲開它”,這些都能促進對“激素調節和神經調節”概念的理解;“種瓜得瓜,種豆得豆”“一貓生九崽,連母十個樣”,可促進對“遺傳與變異”概念的理解。這些已知正確的前概念,一方面有助于遷移到新概念的習得和有意義的建構,另一方面,有助于激發學生進一步學習生物科學的興趣和動機。
片面或錯誤的前概念會成為生物學概念學習的障礙,這些錯誤的前概念如果得不到及時矯正,將影響對生物學概念的同化和順應,使學生形成錯誤的思維,阻礙生物學科學概念的建構。如學習“植物個體發育”概念前,學生頭腦中就有農作物的“春天播種,秋天豐收”的前概念,片面地認為植物的個體發育從種子開始,這就阻礙了學生建構“植物個體發育從受精卵開始”的科學概念;由于綠色植物能吸收二氧化碳、產生氧氣,學生自然形成植物呼吸作用吸入二氧化碳、放出氧氣的前概念,這個錯誤的前概念阻礙了“呼吸作用”概念的建構。又如,前些時間媒體上猛然間刮起了“吃基因補基因”的風潮,在社會上形成“吃核酸長核酸”的錯誤前概念。對于這些片面、錯誤的前概念,必須給予矯正,否則不能建構科學的概念。例如,針對“吃基因補基因”的前概念,可以通過對核酸的消化、代謝、合成的分析,使新知識與學生的前概念產生沖突,讓學生暴露出錯誤觀念,正確看待自己原有的生活經驗,把對事物表面現象觀察所得到的經驗與生物學知識不一致的地方提出來進行反思,找出矛盾所在,經歷思想上的沖突和震撼,造成認知結構的不平衡,促成原有知識結構的順應,用科學的概念代替原有的錯誤觀念,實現錯誤前概念向科學概念的轉變。
二、生物學概念的有效建構
瑞士著名心理學家皮亞杰(J.Piaget)在其《發生認識論原理》中指出:“認知的結構既不是在客體中預先形成了的,因為這些客體總是被同化到那些超越于客體之上的邏輯框架中去,也不是在必須不斷地進行重新組織的主體中預先形成了的。因此,認識的獲得必須用一個將結構主義和建構主義緊密地連接起來的理論來說明,也就是說,每一個心理結構都是心理發生的結果,而心理發生就是從一個較初級的結構過渡到一個不那么初級的(或較復雜的)結構。”[1]概念圖的運用能較好地促進生物學概念的有意義的建構,如學習“光合作用”的概念時,指導學生利用概念圖(如下圖)建構光合作用的概念,不僅能拓展科學概念,還能培養學生的思維能力。它為學習者提供了一種學習科學語言的形式和建構科學知識的有效手段,有利于對概念知識的整合,有利于把握生物學概念的內涵與外延,能較好地提高學生生物學概念的結構化程度,有助于學生建立良好的認知結構。大量的研究表明:概念圖可以幫助教師提高教學效率,概念圖策略更適合于科學課程,且生物學上的顯著性要大于化學和物理;它可以促進學習者進行有意義的學習;可以改變學習者的認知方式;有利于培養學生創造性思維。
三、生物學概念發展過程的展示
學習生物學的概念,不僅要學習概念的內涵與外延等理論知識,也要學習概念的產生、發展的演變過程。科學是一個發展的過程,任何生物學概念都要經歷產生、發展的過程。其實學習生物學概念的產生發展的過程,就是學習概念的發展史。
(一)學習概念的發展過程是生物學科教學的需求
《普通高中生物課程標準(實驗)》(以下簡稱《標準》)中建議安排的學習概念發展史有兩類。一類是必修或選修課本中以課文形式呈現的史料,如學習“細胞”概念時,要求分析細胞學說建立的過程;學習“光合作用”概念時,要求說明光合作用及其對它的認識過程;學習“遺傳物質”概念時,要求總結人類對遺傳物質的探索過程;學習“生長素”概念時,要求概述植物生長素的發現和作用;學習“基因工程”概念時,要求簡述基因工程的誕生過程;等等。另一類是建議學生自行搜集的相關資料,如學習“DNA”概念時,建議學生搜集DNA分子結構模型建立過程的資料;學習“進化”概念時,要求學生搜集生物進化理論發展的資料;學習“免疫”概念時,要求學生搜集有關干細胞研究進展的資料。除此之外,教材有些專題內容還涉及科學家進行探索的經典實驗及資料,如孟德爾定律的發現、核酸是遺傳物質的實驗分析等。
(二)學習生物學概念發展過程有助于理解概念的科學知識
科學是一個發展的過程,任何生物學概念都要經歷產生、發展的過程。學習概念發展過程不僅有助于了解概念的演變過程,而且有助于學生深刻地理解和牢固地掌握生物學概念的內涵與外延,從而理解生物學概念的科學本質。如在學習“光合作用”的概念時,讓學生學習“光合作用”的發展史:古希臘學者亞里士多德提出,土壤是構成植物體的原料;1642年赫爾蒙特(J.vanHelmont)栽培的柳苗試驗,證明柳樹營養生長物質不是來源于土壤,而與空氣和雨水相關;1771年普利斯特利“綠色植物—燭—小鼠”實驗,證明植物光合作用可以更新空氣;1864年薩克斯“葉片半遮光—碘蒸氣”實驗,證明光合作用可能產生淀粉,并需要光;1880年恩吉爾曼“水綿—好氧性細菌”實驗,證明光合作用產生O[,2],葉綠體是綠色植物光合作用場所;上世紀30年代魯賓和卡門同位素標記實驗,證明光合作用產生的O[,2]全部來自H[,2]O。通過概念發展史的學習,學生自然得出光合作用概念的實質,把無機物(O[,2]和H[,2]O)轉變成有機物,把光能轉變成化學能,同時也清晰地掌握光合作用的物質變換的過程及場所。
(三)學習生物學概念發展過程有助于學生形成科學的觀念
英國的“國家科學課程”中對于引入科學概念的解釋為:學生應該理解科學概念隨著時間而改變、發展的方式,理解這些概念及其應用是如何受社會、精神和文化背景影響的。由此不難看出,生物學概念的發展史中,不僅記載著生命科學知識的形成過程,而且蘊涵著科學家的創造思維方式和靈活多樣的科學方法,體現科學家尊重事實、服從真理和實事求是的科學態度,以及勇于創新、善于合作和無私奉獻的科學精神。所以學習生物學概念的發展史,不僅有利于更好地理解、掌握生物學概念,而且有利于學生形成科學的觀念,提高生物學科學素養。
四、生物學概念負載研究方法的滲透
生物學是一門自然科學,也是一門實驗科學。在生物學的發展過程中,尤其是實驗生物學出現以后,研究手段和方法一直起著非常重要的促進作用。有些研究技術和方法的出現,甚至使生物學產生了飛躍性的發展,如顯微鏡技術和基因工程技術等分別導致了近代和現代生物學的產生。沒有研究技術和方法的不斷進步,也就沒有生物學今天的巨大發展。所以學習生物科學,不僅要學習生物學的概念,還要了解生物學概念所蘊涵的科學技術和研究方法。
(一)滲透傳統的生物學研究方法
生物學傳統的方法較多,如觀察法、調查法、顯微鏡法、放射性同位素示蹤法、解剖法、實驗法等,它們不僅是生物學積累事實材料的基本手段,而且是檢驗假說和理論的重要途徑。如學習“生物體的化學元素”的概念時,滲透“放射性同位素示蹤法”;學習“礦質元素”概念時,滲透“土培法”“沙培法”“水培法”;學習“葉綠素”概念時,滲透“層析法”和“光譜法”;學習“動物激素調節”的概念時,滲透臨床觀察法和動物實驗法(如腺體摘除法、腺體移植法、結扎法、注射法、口服法等);學習“種群”概念時,滲透“標志重捕法”。
(二)滲透模型方法
美國《國家科學教育標準》把模型和科學事實、概念、原理、理論并列為科學主題的重點,并將構建、修改、分析、評價模型作為高中學生的基本科學探究能力。《標準》依據國際科學教育的發展,將模型和模型方法列入了課程目標。所謂“模型”,是指模擬原型(所要研究的系統的結構形態或運動形態)的形式。它不再包括原型的全部特征,但能描述原型的本質特征。模型方法是以研究模型來揭示原型的形態、特征和本質的方法,是邏輯方法的一種特有形式。如在高中生物課程中經常使用的物質模型有實物模型如生物體結構的模式標本,模擬模型如細胞結構模型、各種組織器官的立體結構模型等;思想模型是物質模型在思維中的引申,根據構建模型的思想方法的不同,又可以分為兩類。一類是以形象化方法(或稱為意象思維方法)構建的具象模型,它是人們在思維中通過對生物原型的簡化和純化而構思出來的。具象模型具有一定的形態結構特征,如DNA分子雙螺旋結構、生物膜液態鑲嵌模型等。它能使研究對象直觀化,既可以促進研究,又可以簡略描述研究成果,使之便于理解和傳播。另一類是以理想化方法(或稱抽象思維方法)構建的模型,是人們抽象出生物原型某方面的本質屬性而構思出來的,例如,呼吸作用過程圖解、光合作用過程圖解等過程理想模型,食物鏈和食物網等系統理想模型。[2]《標準》很重視模型和模型方法。例如,“穩態與環境”模塊中有兩個活動建議:“探究水族箱(或魚缸)中群落的演替”和“設計并制作生態瓶”,都是運用模型的探究。所以,生物學教學中,要結合生物學概念的教學,不斷地滲透模型的方法,這不僅能完善學生對生物學概念的認知結構,而且能提升思維能力。
(三)滲透數學方法
數學方法指運用數學語言表述事物的狀態、關系和過程,并加以推導、演算和分析,以形成對問題的解釋、判斷和預測的方法。目前,數學在生物學、醫學等領域正起著越來越重要的作用,數學方法在科學教育中的價值更是不言而喻。高中生物課程對數學方法的使用主要有三個方面。第一,用數學式來定義抽象的生物學概念。《標準》沒有明確要求用數學式定義概念,但“穩態與環境”模塊中,列舉“種群的特征”這個知識點,如果涉及種群密度,年齡結構和性別結構,出生率和死亡率等,就是用數學式定義的概念。這類定量的概念以數學方法揭示事物的本質及其發展變化規律,為研究工作提供一種簡明精確的形式語言,具有重要的科學認識論價值和方法論價值。第二,用數學方法對生命現象的空間關系和數量關系進行描述、分析和計算。如以條形圖、曲線圖、統計圖等來表現某一生命現象的統計數字大小及其變化。第三,用統計方法來研究隨機現象的規律性變化。統計方法在生物界廣泛存在,學習“遺傳定律”時,滲透孟德爾是如何使用描述統計方法對豌豆雜交實驗結果進行定量觀察和數據分析,依據統計方法從樣本到總體的推理,才發現了遺傳性狀的分離現象和自由組合現象。
(四)滲透系統分析方法
現代生物學的分析性研究已深入到分子、量子水平,但為了揭示生命運動的奧秘,還必須從生命系統的各個組成部分的聯系和相互作用中,從它們和外界環境的相互聯系和相互作用中了解整體。這就需要進行系統分析。現代系統分析包括定性分析和定量分析,高中生物學教育一般只能做定性分析,如同美國《國家科學教育標準》所要求的“學會從系統的角度思考和分析問題”。例如,學習“細胞器”的概念時,要讓學生明白每個細胞器都具有一定功能,而且它們的結構與功能一般相互聯系,但要完成某個具體功能時,細胞必須是一個完整的結構,否則就不行。又如,生物膜也是一個系統,它包括細胞膜、核膜、液泡膜、線粒體模、葉綠體膜、內質網膜、高爾基膜等,它們的組成成分是一樣的,但具體的功能不同,它們是相互聯系、相互制約、不可分割的統一的整體。又如“生態系統”的概念,是一個宏觀的系統,它們的組成及營養結構組成一個典型的系統。
五、生物學概念蘊涵價值的體現
生物課程中的價值觀具有豐富的內涵,價值觀不僅強調對個人價值的判斷,更強調對社會價值、科學價值、人文價值的判斷。在生物學概念的教學中,要充分挖掘概念所蘊涵的價值因素,并有意識地貫穿于教學過程之中,這樣才能使情感態度與價值觀有機地滲透到課程教學內容中去。
(一)實用價值
生物學與人們的衣食住行、衛生保健以及環保密切相關。生物學對人類生活的實用價值是人類發展史上一個古老的話題,但在今天卻被賦予新的意義。例如,在學習“細胞的分裂、分化、癌變、衰老”“生殖、發育”等概念時,可以讓學生了解目前生物學在植物組織培養技術、克隆技術、生殖技術、器官移植、惡性腫瘤治療等方面的應用價值;在學習“植物新陳代謝”概念時,可以讓學生了解生物學在解決我國目前社會經濟發展的一大熱點——“三農”問題中的重大作用;學習“發酵”概念時,讓學生了解利用酵母菌發酵制造啤酒、果酒、工業酒精,利用乳酸菌發酵制造奶酪和酸牛奶,利用真菌大規模生產青霉素,利用微生物發酵生產藥品,如人的干擾素、胰島素和生長激素等方面的應用價值。
(二)科學人文價值
人們常說,21世紀生命科學將成為帶頭科學,這一方面指生物科學技術的發展正在極大地影響著人們的生活和經濟、技術的發展,另一方面指生物科學的發展正在深刻地改變著人類的思想和思維方式。生物學不僅具有科學價值,還具有巨大的人文價值。在生物學概念教學中,滲透人文性和科學性的統一,能拓寬學生的學科視野,使學生的抽象思維和形象思維協調發展,既有利于學生全面發展,又有利于培養學生創新的思維品質。例如,在學習“酶”的概念時,讓學生了解有關酶的諾貝爾獎獲得者及成就,同時,還可以講解其中一些科學家不畏艱難、不畏權威,勇于攀登的科學精神。這樣不僅能激發學生以后從事科學研究的動機,而且能激發學生形成勇往直前的精神。
(三)美育價值