发布时间:2024-02-24 15:24:56
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中图分类号:G633.91 文献标识码:B
《义务教育生物学课程标准(2011年版)》(以下简称《标准(2011年版)》)在修订过程别强调要“凸显生物学重要概念的传递”,这就需要教师对生物学重要概念的教学有更加深入的理解和认识。下面介绍一种“解释性方法”去理解和认识生物学重要概念的教学。
1.解释性方法——重要概念教学的工具
1.1解释性方法
解释性方法是指一些以人的内心活动、精神世界以及作为人的精神世界的客观表达的文化传统及其辩证关系为研究对象的一种研究方法。解释性研究方法目前主要用于人文社会科学的研究,强调从“理解”意义的角度区别于自然科学的因果说明的研究。它不是追求自然科学模式的科学化目标,也不是强调以实验的客观性为研究的方法,而是强调人文社会科学的特点及人的精神与文化的特殊性,通过探寻某种规律来体验与理解人的生命,进而在解释其意义的基础上重构人的生活世界。
解释性方法起源于哲学,是经历了胡塞尔的现象学等的影响,逐渐成为对一些研究领域有借鉴意义的一种方法。解释性方法主要是体会“理解”,它不是进行因果说明,而是把自己移入到另一个异在的生活经验之内,以“我”作为一个生命存在,重构地理解另一个对象化的生命,在体验中把握意义。而体验是“对陌生的生命表现和他人的理解建立在对自己的体验和理解之上,建立在此两者的相互作用之中”。体验不仅是对自己生命和生活的体验,而且是通过这种体验达到对理解他者生命与生活的重构。
在施莱尔马赫看来,一切个性都是普遍生命的表现,每一个人都在自身内与其他人有某种联系,因此理解可能通过心理解释来达到。狄尔泰把这种由外在感官所给予的符号去认识内在思想的过程称之为理解。海德格尔认为现象学是让人从显现的东西本身所显现的那样来看它。伽达默尔提出“理解何以可能”的问题,认为理解是普遍性的,理解的经验乃是“先于现代科学并使之得以可能的东西”。理解不是重建而是调解,把理解定义为一种“视域融合”,为发生在一切意义转换中的进程提供了一个更为真实的图像。
“何种答案回答何种问题依事实而定”,这句话其实就是解释学能够被应用于教学中的一个原因,引中出一个必然,每一个想学习一门科学的人都必须学会掌握它的方法论。
2.解释性方法在生物学重要概念教学中的实际意义
2.1生物学重要概念
重要概念是对课程内容中重要指示内容的提炼。生物学重要概念是在众多的生物学事件、生物学事实、生物学现象的基础上进行归纳、推理得出的结论,是对同一类生物学问题本质特征的概括。《标准(2011年版)》提出的50个生物学重要概念是以概念内涵或命题的方式具体描述,采用完整陈述句的形式来表述课堂教学中期望学生掌握的概念。
2.2解释性方法在生物学重要概念教学中应用的范例
解释性方法在生物学重要概念教学中应用的前提,是一定要明确重要概念的内涵、外延和作用。例如:
名称:生态系统。
定义:一定空间范围内生物与环境所形成的统一整体叫做生态系统。
内涵:生物与环境所形成的统一整体。
外延:一片森林,一条河流等。
重要概念:对生命基本现象、规律、理论等的理解和解释。
作用:传达给学生如下的信息,任何生境中都有多种多样的生物,每种生物都离不开它们的生活环境,同时,又能适应、影响和改变环境。生物与环境保持着十分密切的关系,并形成多种多样的生态系统,生物圈是最大的生态系统。
具体范例一:生物与环境。
生物的存在离不开环境,环境的生成同样离不开生物。生物与环境之间存在着普遍的联系和多种多样的相互作用。二者之间相互依赖,相互影响。
(1)生物与环境相互依赖、相互影响。
(2)一个生态系统包括一定区域内所有的植物、动物、微生物以及非生物环境。
(3)对生命基本现象、规律和理论等的理解和解释。
在准备教学时,教师先罗列本节重要概念,围绕重要概念,设计这节的教学活动。例如,“生态系统”,重要概念是“生态系统——生物与环境构成的统一整体”。教师怎么帮助学生构建这个概念?先提供事实,先让学生去感知事实性材料,带学生到农田里,或者到池塘边走走看看。若是条件不允许,给学生提供图片、文字资料、以展示生态系统,反映生态和环境密不可分的关系。教师要先了解该重要概念的内涵、外延和作用等,再充分了解学生的学前状态、学生对于该部分内容的内心反映、其精神活动以及他们认为异在的东西。教师在解释这个概念时,可让学生进入另一个异在的生活中,假设让学生在一定时间内离开空气、离开水等,让学生进行自我体验,思考生物的存在离不开环境的原因。如果反过来说,环境的存在离开了生物,又将会是怎样的?教师要让学生通过体验去“理解”,不要正面进行因果解释,最终通过这种学生自我体验达到对理解他者生命与生活的重构。
具体范例二:生物圈中的人。
生物圈中另一重要生物就是人,其实学习了各种生物,尤其绿色植物,无非就是想逐渐理解人体的基本生命结构。人体的组织、器官和系统的正常工作使得人可以生存。人体的几大系统的基本结构和机理以及相互关系则是中学生要掌握的基本知识。
(1)人体的组织、器官和系统的正常工作为细胞提供了相对稳定的生存条件,包括营养、氧气等以及排除废物。
(2)消化系统包括口腔、食道、胃、小肠、肝、胰、大肠和,其主要功能是从食物中获取营养物质,以备运输到身体的所有细胞中。
(3)呼吸系统包括呼吸道和肺,其功能是从大气中摄取代谢所需要的氧气,排除代谢所产生的二氧化碳。
【中图分类号】G 【文献标识码】B 【文章编号】1008-1216(2015)11B-0073-01
在解读《中学生物课程标准》(2011年版)时,我们不难发现课标要求学生掌握的概念还是比较多,可见概念在生物课程中的重要地位。但由于概念比较抽象,想让学生有效理清它的本质属性需要紧扣生物学科特点,才能让学生经历形象感知到抽象理解的转变。
一、借助实例和生活经验,有效切入概念的研究
初中生物概念不少与生活息息相关,学生容易在生活中找到概念原型,如果教师能利用各种教学手段将生活中的概念引入课堂,熟悉的情景容易引发学生的兴趣,特别是在理解概念时,教师抛弃说教的灌输方式,改为由学生结合生活实例去理解,就能让学生经历形象到抽象的转变,有了感性理解的基础,学生就会对概念的学习产生兴趣,有效切入研究。
如苏科版七年级上册第一章《生物与环境》,如何让学生掌握生物、生态系统、生存环境、生物圈等概念呢?本章节的概念与日常生活息息相关,学生容易在生活中找到相关的素材,同时,学生的知识经验里有不少关于生物与环境的知识。教师要充分利用实例和生活经验帮助学生切入概念研究,进而理解生物与环境的关系。如本章的第一课时,教师借助多媒体课件激活学生的生活体验,感受生物生存的环境,俗话说:“鱼儿离不开水”,鱼生活在水中,其他生物都生活在哪里?教师利用课件呈现生物:企鹅、珊瑚、雪莲、骆驼、亚洲象等,然后让学生说说它们的生存环境,接着,教师利用多媒体展示它们不一样的生存环境,让学生借助情景感受生存环境对生物的影响。接着,教师以校园里的生物的生存环境去感受生物与环境的关系,通过一系列的生活经验形象地感知什么是生物、什么是生存环境,也为后面的学习打下基础。可以说,教师以生活为切入口让学生感知什么是生物、什么是生存环境比用照本宣科的方式更直观、更有效,容易引发学生的探究兴趣。
二、运用资料分析、归纳,在加工中生成新概念
初中生具备一定的材料搜集和分析、逻辑推理的能力,这对概念学习是一个好的基础。纵观初中生物教材,有些概念的学习必须通过收集材料,并对材料进行二次数据整理,以便从大量同类事物的具体例证中以辨别、抽象、概括等形式发现同类事物的本质特点,进而获得概念的生成过程。想让学生对概念有比较深刻的认识,需要经历由感性到理性的抽象概括过程,而资料的收集与分析正是感性认识发展的重要过程,它是丰富学生对概念理解的重要过程,教师要引导学生多收集资料,并在比较中内化概念的本质特征。
如苏科版八年级上册《生物的遗传》,本课要求理解的概念有遗传、性状、基因、DNA和染色体等,它们比较抽象,又是微观知识,虽然学生易产生兴趣,但了解得并不多。想在课堂上让学生更好地理解,教师必须准备丰富的视频和图片资料,但课堂时间和容量是非常有限的,为了让学生更好地学习,教师可以提前布置学生进行预习、搜集相关资料,让学生生成新概念。像遗传的概念,学生可能停留在“种瓜得瓜,种豆得豆”的肤浅认识上,但如果课前学生自主搜集材料,就能从不同动物、植物去理解遗传,甚至找到生物的变异和“克隆羊”的资料,它们能丰富学生对遗传概念的认识,为接下来理解性状、基因、DNA和染色体等打下基础。
三、运用对比法学习概念,有效区分易混淆的概念
纵观苏科版初中生物教材,概念比较多,容易发生混淆的概念有一定的相似性,适用的范围又有一定的交叉性,不少学生在学习时容易产生困惑,理解出现偏差。教师可以把握不同概念的本质属性,运用对比法,使学生在对比中发现它们的异同点及之间的联系,从而有效理清概念的本质属性。
如苏科版七年级下册《生物体的基本结构》,易混淆的概念有细胞壁、细胞膜、细胞质、细胞核等。学生之所以会产生混淆是因为这些概念同属于细胞,在结构上又有一定的相似性,之间的关联比较大。因此,教师可以采用对比教学法,但对比并不是直接观察插图,而是借实验过程让学生有意运用对比法。如利用显微镜观察生物的细胞时,让学生结合教材将显微镜观察到的现象画出来,不同的细胞结构在显微镜下是不一样的,学生在对比中容易发现不同特点,并在画图中内化概念的本质属性,从而在大脑中形成比较清晰的表象,易产生混淆的概念在对比中进一步被有效区分。
总之,面对抽象的生物概念,想让初中生理解与掌握,需要教师把握概念的本质属性,或借生活实例或搜集材料或运用对比教学法,为学生形象感知概念搭桥铺路,从而让学生在形象感知中理解概念,逐渐上升到理性认识,最终记住概念的本质属性。
参考文献:
从生物教学反馈的信息来看,概念教学法主要有:四步法与学生总结法。相比之下,第一种相对保守,只要科学安排,充分利用教学资源,就能收到较好的成果;第二种则体现了教学理念与要求,它要求充分挖掘学生已有资源,通过提高学习主动性与积极性,从探究中进行学习。在初一上册的生物与环境中,就使用了四步法。
1.帮助学生转化思维,找准本质概念
在讲解生物环境生存时,老师问学生何为环境,马上有学生回答:环境即草木茂盛,空气质量优。也有其他描述:当下我们生存的空间有流水、高山、鲜花以及优美的环境。教材对于环境的定义为:环境是对生物生存间接、直接构成影响的因素。从这可以看出:学生对环境的理解还有待加深。学生的理解为主观感性经验,生物教材中对环境的定义才是本质反映。从心理领域来看:学生的感性体验是形象与直观思维的反映与结果,教材定义则需要更多抽象思维模式。所以为了让学生真正理解该含义,必须从转换思维出发,将经验、直观思维变成理论与抽象思维。首先,从感性的领域出发,让学生深化各种概念。对于某个环境设计场景:周一至周五的任务是读书,学校与家构成了生活轨迹;在家里,家这个空间结构就是生存空间;在学校,学校即生存空间。利用这种场景,学生自然就明白了生存空间这一概念。其次,从生活实际出发,深化各个概念。如:在教学环境概念时,学生听课,老师授课,如果某位同学上课做小动作,或者说话,肯定会对授课构成一定的影响。如果长期出现这种情况,肯定会影响其发展,而这位同学就成了影响环境的主要因素。上面那位同学描述的花草茂盛、空气质量优有利于身体健康,流水、高山、鲜花有益于身心健康,而这个做小动作的人就像花草、流水、高山、鲜花,都会影响到大环境的质量。从这些例子就能看出影响环境的本质因素。
2.做好概念实例引导
在初中生物环境因素这个部分底学习中,当老师给学生时间理解生物概念后,可以通过举例的方式说明。如对于水稻,对其构成影响的因素有空气、水与阳光,对此我们可以说阳光会影响水稻生存。当然,引导学生学会造句也很重要,具体如:空气与水会影响水稻生存,光影响小麦生存。
3.做好举例和跟读
让举例的同学带头朗读,其他学生跟读。在多次练习中,不仅能焕发学习兴趣与热情,还能感受知识乐趣,同时还会带动学生举例的积极性,最后实现知识迁移。例如:大雁南飞的根本原因是温度变化。在跟读中受到启发,进行知识搬迁。从原有的四步教学法反馈的信息来看:它不仅有助于学生表达,在朗读的同时也是巩固和加深对概念理解的过程。如果学生能将内在语言变成外在语言,并且对其进行恰当的整理与加工,就能让其变得更为紧密、恰当、连贯,同时相关到概念也更为清晰明确。利用概念表述思想,能让抽象的知识更加具体生动,从而帮助其提高思维水平。因此,在初中生物教学中,可以将朗读作为辅助教学的手段。
二、学生总结法
学生总结法就是利用实例与生活现象,帮助学生做好比对、观察与辨别,然后再对事物的本质、属性进行概括与总结,这样就能生成有效的概念。如:在对生物系统与生物圈中的多种多样的生态系统这个知识点待学习中,从概念的角度来看,除了生态系统,还有消费者、生产者与分解人员等概念,而生态系统则是本次章节的关键部分,同时也是教学难点。在章节设计中,考虑到学生目前的状况,必须从实际情况出发,帮助学生提高学习热情,这样才能提高感性认识与主观能动性。通过创设问题情境,帮助学生提高思维能力和学习欲望,引领学生对相关事务进行正确的思维与感受。在实例应用中,更多需要考虑学生观察、思索、阅读、交流与比较的能力,通过整合已有的资源,让学生明确具体的概念属性与本质。
摘 要:新教材是按照突出人与生物圈的密切关系的思路来设计的。由此可以看出“了解生物圈”这一章节对于整套教材之重要性。作为教师在教学中则应该认真体会这一重要性,在讲授时应该始终围绕生物和环境的整体性这条主线,做到形散而神不散。
关键词:生物圈;环境;人类
笔者发现,本章内容包括三节,即生物与环境的关系、生物与环境组成生态系统和生物圈是最大的生态系统。通过第一节内容生物与环境的关系的学习,学生不仅需要对生物与环境的关系有进一步的认识,还需要通过探究活动训练其科学探究能力。本节中探究“非生物因素对某种动物的影响”是初中生物课程中的第一个探究活动,通过该活动,学生将初次体验科学探究的一般过程,包括发现问题并提出问题,控制实验变量以及设计对照实验等重要的科学方法,对学生探究能力的培养和科学素养的提升具有重要作用。同时,教师还要把握住本节教材的开放性,在教学中,影响小美生活的非生物因素和生物因素需要学生自己说出来。在“非生物因素对某种动物的影响”这一探究后,教材写到“阳光、温度和水等非生物因素影响动物的生活和分布的例子还很多,可以问问学生还能举出哪些来?从而留给学生自主思考和讨论的空间,调动学生已有的知识和经验,更好地掌握本节知识。
第二节内容生物与环境组成生态系统是在第一节基础上引导学生建构生态系统的概念,分析生态系统的组成和结构,理解其所具有的自动调节的特征。本节主要让学生通过思考讨论掌握,比如,通过“想一想,议一议”来构建生态系统的概念。通过“资料分析”来建构生产者、消费者和分解者及其相互关系的概念。通过“观察与思考”来构建食物链和食物网的概念。通过“资料分析”来理解有毒物质能够沿食物链积累,进而提高环境保护意识。这节内容概念性内容非常明显,因此,教师要重视概念教学,充分利用教学中的图片和实例,引导学生在对具体实例进行分析和讨论的基础上归纳出概念,从而加深对概念的进一步理解。
第三节生物圈是最大的生态系统,内容比较单调,比较浅表,陈述性的介绍比较多,所以,教师在教授时不好发挥,那么教师应该多设计师生活动,进行小组学习交流、资料分析和讨论等,多采用视觉冲击的方法,实现难点突破,让课堂活起来,让学生对各个生态系统的相互关联有一个再认识,增强爱护环境和认同“保护生物圈就是保护人类自己”的意识,初步形成人与自然和谐发展的新理念。
在高中生物教学中,使学生形成概念,掌握规律,并使他们认识能力在形成概念、掌握规律的过程中得到充分发展,是高中生物教学的核心问题。生物概念教学的效果如何,直接关系到学生对于生物知识的认知程度,进而影响到学生整体知识网络的构建与拓展,可以说学好生物概念是学好生物的关键。下面就如何通过“五步”开展高中生物概念教学谈谈自己的体会。
1.第一部曲——创设情境,营造概念氛围。
创设概念教学的情境是生物概念教学的首要环节。生物概念的构建,对于缺乏理性认识的中学生来说,接受起来有一定的难度,而如果教师在概念教学过程中去创设恰当的“境”,激发学生的“情”,就不仅能帮助学生容易进入概念,而且能充分地调动学生对生物概念学习的积极性,使学生由好奇转变为兴趣爱好,由兴趣爱好转变为对生物概念知识的渴求。在轻松、愉快、新奇、积极的心态中,让学生积极主动地参与到概念构建活动中来,能达到良好的教学效果。笔者在讲生态系统概念时以呈现各种漂亮的照片来创设情境,如清澈池塘、广阔草原、奔腾河流、无际海洋、原始森林、美丽都市、蔚蓝地球等照片,同学们对这些优美的图片非常感兴趣,对多种多样的生态系统很好奇,都愿意学习生态系统的知识。在这样的铺垫下教师引导学生对这些列举出来的生态系统进行比较,找出共性,这些生态系统就是一个由动物、植物构成的一定面积的自然系统。通过这样的归纳,学生在头脑中逐渐形成生态系统空间概念,也就是范围可以很大也可以很小,这是生态系统概念外延属性。
2.第二部曲——迎接挑战,尝试定义概念。
通过第一步的创设情境和师生共同归纳,学生感受到生态系统中有植物、动物等的第一层意思,也注意到了生态系统中有阳光、水和泥土等第二层意思,视觉上感受到了生态系统的整体性,即第三层意思。当学生对所学的概念具有较丰富的感性认识后,教师可以趁热打铁,鼓励学生对已有的感性材料进行分析、综合,抽象、概括,尝试给生态系统下一个恰当的定义。学生会比较兴奋,纷纷想表现自己,这样一来,各种个性化的定义都出来了。比较有代表性的有:“各种动植物和阳光、水、土壤构成的整体就叫生态系统”;“生物和环境组成的整体就叫生态系统”,等等。教师可以引导学生一起分析:第一种类型的概念是否忽略了微生物?这样一讨论,微生物也要归纳进去,就变成各种生物了;第二种类型的问题是环境中包含了生物和无机两部分,不明确,经点拨后就变成无机环境了。掌握了各种生物和无机环境后再加上一定的空间系统,生态系统基本上是归纳出来了。这是一个生态系统本质属性的提炼过程,能充分激发学生的潜能,掌握学习生物的方法。在教学中,只要引导得当,很多概念的定义,学生就基本能归纳准确。
3.第三部曲——互动交流,正确规范概念。
通过第一步和第二步后,学生基本上可以从文字上写出生态系统的要素,本质属性也有所掌握,但由于学生所具有的语文知识不足和思维的局限性,所下的定义不一定完整。这时,教师不必急于纠正,而是让学生看书本上的概念,找出与自己下的定义的不同之处,引导学生进行讨论为什么要用生物群落这个概念而不用生物这个概念。然后教师可以让学生分析菜市场的例子,看看菜市场能否是一个生态系统?抛出问题后学生就争论了起来,有的说是,有的说不是,教师可以适当点拨,使学生抓住概念中的关键字、词,更准确地理解概念。相互作用的统一整体的意思是构成生态系统的各种成分之间是有一定关系的,可以是捕食关系、可以是寄生关系、可以是分解关系,一定是有营养关系的一个整体。在讨论中使学生相互启发,不断纠正错误,直至得出完整、准确的定义。所以在课堂教学中要尽量多给予学生自己思考、讨论、分析的时间与机会,使他们逐步学会思考。
4.第四部曲——把握本质,科学记忆概念。
概念把握包括内涵和外延两个部分,外延是适用的范围,内涵是本质属性,这两者的关系是相反的,外延越大,内涵越小。生态系统的外延最大就是扩大到整个地球,这个生态系统就是生物圈;外延最小就是一个小的池塘,这是自然状态下的最小的生态系统了,人为的小鱼缸也可以称为微型生态系统,但要人的护理。从生态系统的内涵来说,当一个环境中的主要植物发生了大的变化的时候,生态系统的类型就有可能发生改变了,我国的西部,原来是一片海洋,后来由于地壳的变化,原来的水环境发生了变化,有的地方长主要的植物是草,就变成了草原生态系统,有的地方树成了主要的植物,就变成了森林生态系统。
5.第五部曲——变换情景,深刻理解概念。
所谓生物学概念,是指我们对生物及生理现象本质特征的一些认识。新课程标准倡导学生敢于质疑,自我建构,培养学生注重分析和解决问题的能力以及交流与合作的能力。这需要师生在教学和学习模式方面都要有所转变。笔者基于多年教学实践的总结反思,对于新课标背景下如何继承和改进生物概念教学,使学生全面、系统、准确地认识掌握概念谈几点看法。
一、概念教学在生物命题中的地位
概念是生物学理论的基础和精髓,概念也是思维过程的核心。在生物学测试的每道选择题中至少涉及一个核心概念或者不同概念之间的相互关系,即使是考查某个生物学原理、法则或理论知识的非选择题,也会涉及对某些相关概念的理解或应用。这样概念学习就成为生物学备考的主要方面,并直接影响到其他知识的学习。
在考试中要提高答题得分率,首先在于对概念的理解和识记。加深对概念的理解和熟知程度并适当地加以识记;同时在答题出现错误时及时更正对概念的错误理解,加深正确概念的印象,其次注意理清相关概念之间的关系,这些概念内部有着各种各样的联系。因此,我们在备考中,除了充分利用好教辅资料建立的知识网络体系帮助我们理解概念之间的相关性之外,还可以通过我们日常的训练题,着重关注相关概念之间有内在联系的题目,有备而来,在考试的时候才能得心应手。
二、概念教学的有效策略
1.概念的导入策略
1)背景导入
展示概念的背景,能激发学生学习概念的主动性。如在“基因的分离规律”教学中,笔者先把孟德尔研究遗传获得成功的三个原因及基因的分离规律对遗传学乃至对生物学的贡献展示给学生,激发学生对新知识的渴求,充分调动学生对概念学习的主动性。
2)实验导入
开展探究性实验,能培养学生学习概念的自主性。因为这样学生可以通过亲自动手,经辨别、抽象、分化、构成假设、进行验证和概括等思维过程,在获得同类生物事实或现象的共同特征的同时,教师再加以证实,最后抓住同类事物的本质特征,掌握概念的内涵,从而达到理想的效果。如在“酶的概念”教学中,首先让学生独立地完成两组酶作用特性的比较实验,然后启发学生对实验条件和结果进行分析与概括,明确酶的来源、化学本质和催化作用的特征,从而掌握酶的概念。
3)情境导入
创设知识情境,能培养学生联想力,快捷掌握概念。如在“内环境”的概的念教学中,首先在清楚交代了内环境包括组织液、血浆、淋巴三个部分后,提出细胞外液是否就是内环境的疑问,让学生分析讨论,最后,总结出内环境是指体内细胞赖以生存的液体环境。细胞外液包括内环境的液体,但不全是内环境的液体,还包括如脑脊髓液、关节腔中的滑液等,从而掌握“内环境”的概念。
2.以旧拓新,抓住关键,深入理解概念
根据心理学知识正迁移的原理,已有的知识技能对新知识技能的学习发生积极的影响,起促进作用。在概念教学中,可引导学生利用已知概念,学习新概念。如讲等位基因概念时,可联系同源染色体,相对性状,基因与染色体、性状之间的关系等旧概念,让学生明确等位基因是指位于一对同源染色体的同一位置上,控制相对性状的基因。同时还要抓住概念的关键所在,结合例证分析深入理解。如等位基因这一概念的关键是“控制相对性状”,只有控制相对性状的基因,才叫等位基因,如D和d。而D和D、d和d,它们虽然位于同源染色体的同一位置上,是“等位”的,但它们没有控制相对性状,因而不是等位基因。也就是说等位基因一定在同源染色体同一位置上,而同源染色体同一位置上的基因不一定是等位基因。至于同源染色体不同位置上和非同源染色体上的基因都与此概念不符,就更不能算等位基因了。这样,通过忆旧、导新和分析比较,便于学生准确把握概念的本质并能加深理解、记忆。
3.使用概念图进行教学
建构主义学习理论认为,只要记住所学的知识,并理解其意义,将新知识与原有的知识系统进行整合和内化,就能改善学习质量,使知识系统不断生长。在生物学概念学习中,这种“整合和内化”可以通过绘制概念图来实现。概念制图是一种将概念的各种本质属性按照它们之间的内在联系组织在一起形成的图示或流程,也可以是将一个概念和与其相互关联的其它概念按照概念之间的并列,包容或其它内在的逻辑关系组织在一起形成概念网络。其目的是使抽象概念直观化、形象化,使相关概念之间的关系可视化,帮助学生梳理所学过的概念,建立良好的概念体系和知识结构。
4.通过直观教学,理解抽象概念
为帮助学生理解抽象概念,生物教材设计了大量图表,并配有成套挂图、模型。教师可根据教学需要补充设计制作一定的辅助教具,这些图表、模型等可直观形象地把生物的形态、结构、生理过程的运动发展规律显示出来。因此,在教学中充分发挥图表、模型等教具的作用,加强直观教学,对理解概念具有一定的作用。如讲DNA结构、蛋白质结构、细胞亚显微结构等,可引导学生细心观察挂图、模型。讲食物链时,可在黑板上画出“草兔鹰”这一图解加以解释。讲质壁分离和复原、矿质元素离子的交换吸附、有丝分裂等概念,可自制抽动式投影片及活动模型,演示变化过程,并可通过实验让学生亲自观察,加以验证。这样可使一些抽象的、难以理解的概念具体化、形象化,同时也符合从感性到理性的认识规律。
5.精选习题,在运用中强化所学概念
教师要透过现象抓本质,针对自己的教学安排和学生的实际水平,精心选择针对性强的练习题,在数量和质量上都得到保证,使学生真正受益。另外,通过评讲,让学生知道什么是对的,什么是错的。精选概念习题在课堂上当堂完成,及时反馈。在生物学概念教学过程中,教师联系生产生活实际,设置概念应用的问题情境,适当地进行概念应用的模拟练习,使学生在运用中强化所学概念。
三、结束语
高中生物《新课程标准》中明确规定生物课程的重要目标之一是让学生获得生物学基本概念等方面的知识。因此,在高中生物教学中要认真贯彻概念教学策略,使学生熟练地掌握中学生物学一系列的知识体系,提高教学质量。
所谓生物学概念,是指我们对生物及生理现象本质特征的一些认识。在高中生物学习中,概念学习尤为重要。在新课标教材中,核心概念以黑体字出现,并且另外在习题训练中增加了“画概念图”这块内容,教学大纲中对基本概念也要求学生必须掌握,说明基本概念的重要性。新课程标准明显改变了传统教学实施过程中过于强调接受学习,死记硬背,机械训练的现状,倡导学生敢于质疑,自我建构,培养学生注重分析和解决问题的能力以及交流与合作的能力。这需要师生在教学和学习模式都要有所转变。笔者现结合多年生物学教学实践与总结反思,对于新课程背景下如何继承和改进生物概念教学,使学生全面、系统、准确地认识掌握概念谈几点认识与做法。
一、明确概念的内涵和外延,全面分析概念
生物学概念的内涵反映了生命现象和生命活动规律的本质特征,而其外延是指内涵所适用的范围和条件。在生物学概念教学过程中,教师要分析概念,让学生理解关键词,掌握概念的内涵和外延。这样的概念教学在提高了教学效果的同时,也适时地培养学生的分析、思维能力,提高学生的学习能力。
如:“显性性状”概念是“具有相对性状的两个纯合体亲本杂交,在子一代中显现出的那个亲本性状”。其内涵是“在子一代中显现出的那个亲本性状”,外延是“具有相对性状的两个纯合体亲本杂交”。
二、分析概念的构成要素,解剖概念
一个完整的概念往往是由几个要素构成,引导学生找出概念的要素,从而理解、掌握概念。怎样准确找出概念的要素呢?在概念的内涵和外延中有些词语是反映了事物最本质的特征。
如“环境容纳量”的概念──在环境条件不受破坏的情况下,一定空间中所能维持的种群最大数量,其中有三大要素:环境条件不受破坏、一定空间、种群的最大数量。并通过问题:“如果环境遭到破坏了,这个种群的K值变不变呢?”来进一步巩固这个概念,使学生容易掌握并理解环境容纳量的概念。
三、运用生活实例,构建生物科学概念
概念既然是事物本质特征的抽象概括,当然理解起来就会有一定的难度。有经验的老师总是善于联系学生的日常生活,举出学生所熟悉的具体事例,把一些抽象的生物概念和具体的实例联系起来,逐步引入概念。学生在通过实例获得比较丰富的感性认识后,要及时引导他们进行比较、分析、综合、抽象、概括等,以便形成科学概念。因此,教师讲授概念,经常可以为学生提供一些直接观察具体事物的机会,或者可以提醒学生动用已有的感性经验,以此增强概念教学的直观性,促进学生思维过程从个别现象向一般规律发展。联系生产生活实际进行生物学概念教学实例如下:
如“反馈调节:在一个系统中,系统本身的工作效果,反过来又作为信息调节该系统的工作,这种调节方式叫做反馈调节,包括正反馈调节和负反馈调节。”课本上描述的概念,学生很难理解。这里我是借助学生经常碰到的现象来解释的。比如:甲同学考试考的很好,看到自己的努力没白费,他更加努力了,考的更好了──正反馈调节;乙同学考试考的很好,觉得自己很聪明,骄傲了,考差了──负反馈调节。
四、展开对比,区分易混淆的概念
在生物学中有很多相似的名词、术语和概念,学生往往存在模糊不清的印象。这些概念一直是教学的重点和难点,也是学生极易失分的误区之一。比较是概念教学中最常用的方法,它能使学生在理解和运用概念时避免混淆和张冠李戴。
如异化作用,呼吸作用,需氧型和厌氧型这四个概念,它们的共同特征都是新陈代谢的一个方面,但它们又有区别。异化作用是共性的,呼吸作用是异化作用的具体表现,需氧型和厌氧型是异化作用的个性表现。再如生长素与生长激素,在进行这一组概念教学时,可从它们产生的部位、化学本质以及生理功能等方面进行比较,从而使这两个概念的区别一目了然。
五、利用概念图,构建知识网络
伴随着2011 年版《义务教育生物学课程标准》的出台,“概念”这个名词频频出现在我们的视野中。概念是对事物的抽象或概括。生物学概念是生物学课程内容的基本组成。因此,生物学教师应重视概念教学。在教学实践中,教师应如何开展概念教学,让学生准确而灵活地掌握概念,夯实生物学基础呢?笔者谈谈自己的做法,希望能为大家提供参考。
一、课前,下足功夫,积累经验,摸清前概念
科学教育的目的不是要以科学概念或理论代替日常观念或以前的知识,而是要让学生意识到,在一定的情境里科学观念比他们原有的观念或以前的知识更加有效。这里的“观念”就是概念。学生在学习任何概念性知识之前,都有前概念。正确的前概念是学习概念的良好基础和铺垫,可使学生尽快地掌握新的概念和知识结构。片面或错误的前概念会成为概念学习的障碍,错误的前概念如果得不到及时矫正,将会使学生形成错误的思维,阻碍科学概念的建构。
奥苏贝尔曾写道:“如果我不得不把教育心理学的所有内容简约成一条原理的话,我会说:影响学习的最重要的因素是学生已有的内容。弄清了这一点后,进行相应的教学。”因此,课前教师如果下足功夫,运用多种方式摸清学生的前概念,将有利于教师有针对性地采取对策,促使学生实现概念的生成和转变。
二、课中,创设情境,传授方法,理解概念
1.创设情境,引发冲突。由于课前做足功夫,所以课堂上笔者经常会有意识地创设情境引导学生论及自己的思想,利用他们的生活经验和前概念,激发兴趣,引发认知冲突,激励他们在情境中将自己存有的前概念向科学概念转变,实现对科学概念的构建和深刻理解。例如,在讲授《生物与环境的关系》一课时,课前已知道学生所理解的环境就是生存空间。因此,教学过程中,笔者特意创设以下问题情境:我们现在都坐在教室里,请同学们说说影响我们的环境有哪些?我们身边的同学、老师会不会影响到自己?教室里的空气中有我们看不到的细菌、病毒等,它们会不会也影响到我们呢?环境仅仅是我们现在所处的这个地方吗?
2.抓关键字,把握概念。概念中的关键字、词,既是理解概念的关键,也是与易混淆的概念可以区别之点。分析关键字有利于帮助学生抓住概念特征,理解其含意,得到事半功倍的效果。当遇到概念的关键字、词时教师可故意提高声调、音量和放慢语速,屏幕显示也可用特殊符号标识出来,给予醒目提示。
3.绘概念图,理清概念。概念图可以将零散的知识系统化。生物学新教材很注重引导学生学会绘制概念图。例如,“生物与环境组成生态系统”这一节的练习中,要求就生态系统的组成图解补充完善;植物体的结构层次一节的练习中,要求对植物结构层次的概念图补充完整;“细胞的生活”一节中,要求用恰当的形式表现染色体、DNA和蛋白质之间的关系;“开花和结果”一节中要求对花的结构的概念图补充完整等等。
在本校七年级教室的“学习园地”里,每逢第一学期末都会举办一次“生物概念图展”,展览的是该班学生在学完光合作用和呼吸作用后绘制的概念图。植物的光合作用和呼吸作用是重点,又是难点,为了突破难点,笔者一改以往的方法,在探究完光合作用和呼吸作用后,要求学生把它们的相互关系用图的形式表现出来。在回收的作品中发现,学生都能突出这两个生理过程的区别和联系,而且都有理有据地发表自己的“研究结论”。下面是本校2009届的一位学生“发明创造”的,当时被同学们评为最佳创作奖的一种构建形式及设计者的推荐说明稿。
1.突出了光合作用和呼吸作用的区别和联系。
2 .简洁、清晰、明了,便于记忆。
4.运用对比,区别概念。对比就是将一些相近的或关系密切的概念进行不同形式的比较。通过对比,可以使概念更加清晰,易于区别。例如,“传染源”和“病原体”,“细菌”和“噬菌体”这些概念学生较易混淆,不易区分,教师可以引导学生通过对比来弄清这些概念的区别与联系,使两概念的区别一目了然。
奥苏贝尔认为概念构建分为概念形成和概念同化两个方面。概念形成是由学生从同类事物的不同实例中发现共同的本质特征;概念同化是学生利用认知结构中原有的概念,学习新概念。教师根据概念在知识体系中所处的位置、顺序和相互关系,选择合适的方法进行教学,使学生学会透过现象看本质,客观地认识概念的本质属性,明确概念的内涵和外延,达到理解和掌握概念、由浅入深地运用生物概念去解决一些实际问题的效果。
1.1 例证教学促进概念的形成
在概念形成的学习过程中,例征是下位,概念是基于下位具体例证得出的概括结论。对于比较复杂的、重要的概念,其外延较大,比较抽象,直接提出概念往往不容易理解和接受,教师可借鉴实例,较直观地呈现事实,从具体到抽象,形成概念,如图1所示。
如内环境是体内细胞生活的液体环境,它是血浆、淋巴和组织液的上位概念。教学中,教师可以先通过对已知的实例,分析组织细胞生活的直接环境。如血细胞直接生活在血浆中,淋巴中悬浮着大量的淋巴细胞,补充说明一般的细胞都和组织液密切接触,并从中总结出它们的共同特点:这些液体是细胞生存的液体环境,自然形成内环境的概念。教师再从细胞代谢出发,引导学生讨论细胞生存所需的养料、氧气和细胞代谢废物的来源去路。与细胞代谢密切相关的4个系统,学生比较熟悉,教师举例说明这些系统如何与内环境发生关系,引导学生得出内环境是细胞与外界环境进行物质交换媒介的功能,内环境理化性质的相对稳定是细胞进行正常生命活动的前提条件,而稳态可以通过调节实现。
应用实例可以扩展和丰富内环境概念的内涵,教师在概念教学中要注意正反例的应用。如消化系统位于人体内,那么其中的消化液属于内环境吗?还有汗液、尿液、泪液和脑脊液呢?对这些实例进行判断使学生进一步明确内环境是细胞外液的本质属性。教师用学生身边熟悉的事物设问,会提高学生学习的兴趣,使他们对接下去的教学充满期待,从而激发学生学习的兴趣。
1.2 例证教学促进概念的同化
概念同化即从概念――概念的过程,是学生利用认知结构中原有的概念学习新概念的方式。教学中,教师可在原有概念下引出新概念,并把新概念纳入原有概念体系,反过来对原有上位概念又做了补充和扩展(图2)。
案例:在高中生物必修3“激素调节”学习时,教师先通过体温调节和血糖调节的实例,使学生来理解激素调节和激素调节的特点(上位概念)。教师再引导学生分析体温调节过程的神经调节和体液调节,总结出神经调节和体液调节的关系(上位概念)。然后学生根据总结出的特点,去学习水盐平稳调节,从而扩展对人体稳态的调节,构建好神经调节和体液调节的概念图。
2 概念建构中正例、反例和特例的应用
建构概念需要丰富有代表性的事例来支撑,由大量事例支撑的概念才能让学生真正理解、掌握和应用。这些事例就是例证,形成概念的例证包括正例、特例和反例。
2.1 利用正例、特例理解概念的外延,全面理解概念
概念的正例是指包含概念所反映的本质属性的具体事物,是概念所反映的具体对象。正例是支持概念的具体事例,是支持概念成立的论据。概念外延中的例证绝大多数就是概念的正例。概念的特例指的是特殊的例子,虽然属于概念的外延这一集合,但它不具有或不完全具有概念所反映的本质属性。
例如,微生物“是一类形体微小、结构比较简单,一般要借助于显微镜才能观察到的一大类微小生的总称”,如细菌、酵母菌、霉菌等是支持微生物这个概念的正例,而微生物的特例就有蘑菇、银耳、黑木耳和金针菇等,是肉眼可见的,是真菌一类,也属于微生物,是微生物概念中的特例,从而使学生对微生物这一概念有了比较全面和直观的理解,补充外延的不足。又如:光合作用是指绿色植物通过叶绿体,利用光能,把CO2和H2O转变成储存能量的有机物,并释放出氧的过程。而蓝藻就是特例,虽然没有叶绿体,也能进行光合作用。所以光合作用的场所不一定都是在叶绿体。呼吸作用也是如此。
正例传递了最有利于概括概念内涵的信息,特例补充了最有利于拓展概念外延的信息,反例强调了最有利于辨别概念内涵的信息。概念的正例在教科书中出现的形式和作用有例证型和归纳型两种类型。即先列举一些正例,然后从正例中归纳出概念的基本特征。
例如在学习“细胞核――系统的控制中心”,教师可先通过几个典型的正例,如将黑色美西螈胚胎细胞的细胞核取出来,移植到白色美西螈的去核卵细胞中,长大的美西螈全部是黑色;变形虫的切半和移核实验;伞藻的嫁接实验等实验例证,来分析归纳细胞核具有控制细胞代谢和遗传的功能。
2.2 应用反例,可以加深对概念的准确把握,提高辨析概念的能力
概念的反例指的是不具有概念本质属性的具体事例,它不属于概念的外延,但对概念的内涵的理解又非常重要。
例如,在生态系统的成分中,消费者是指动物,包括植食性动物、肉食性动物、杂食性动物和寄生性动物等。反例蚯蚓和蜣螂等动物是分解者,而植物中的猪笼草、菟丝子也可以是消费者。又如,鱼的最本质特征――用鳃呼吸,则可以用生活在水中、形态像鱼的水生生物――鲸的呼吸方式来反证;为了说明会飞的不一定是鸟,可以用像鸟一样飞翔的蝙蝠来反证;为了说明植物不一定都是生产者,举反例猪笼草、菟丝子来反证;为了说明生产者不一定都是植物,用蓝藻、硝化细菌等反证;为了说明所有动物不一定都是消费者,举蚯蚓、蜣螂、秃鹫等反证;为了说明微生物不一定是分解者,举硝化细菌来反证。通过正例进行论证,用反例进行逆向分析,概念的内涵就变得更清晰、明了。
3 例证教学中存在问题及解决策略
3.1 以偏概全,不懂范例其中的道理
在例证教学中,教师由于不能对概念中的正例、反例和特例有一个清晰的认识,不能透过例子总结最本质的规律,因此,容易造成学生对概念的片面理解。
在学习原核细胞和真核细胞的区别时,教师在以细菌为例,说明原核生物的特点时,认为细菌有细胞壁,那么原核生物都有细胞壁和纤毛。如果学生仅记住例子,可能就会认为原核细胞都有细胞壁和鞭毛。
例证教学的基本原则:(1) 例举的案例要有典型性和多样性;(2) 从个别走向一般,通过对比分析,去除非本质属性,提炼本质属性。
3.2 核心概念边缘化,不能透过例子揭示生物的本质
例证教学应该帮助学生充分理解生物学的主干知识、核心知识,帮助学生构建完整的生物学知识网络。但有的时候,例证教学会喧宾夺主,使核心知识边缘化。
例如,“酶在细胞代谢中的作用”一节,教师花大量的时间让学生探究得出过氧化氢酶具有高效性,但却没有引导学生思考课本安排此实验的目的(因为该酶对细胞生命活动的正常运转起着非常重要的作用)。这节课的最后的“正是由于酶的催化作用,细胞代谢才能在温和条件下快速进行”,可以说这是点睛之笔。
很多教师淡化或忽略了这个问题,把核心精力都放在探究实验上,反而把酶在细胞代谢中的作用这一核心问题边缘化了。
3.3 缺乏科学性和准确性,机械地理解概念
生命现象是丰富多彩的,受教师认知水平的限制或对教材研究的局限性,会在学生头脑中形成错误的概念。如有的教师在上课时举例“猪笼草是消费者”。其实,猪笼草的绿叶是可以光合作用的,所以主要是生产者,只是有的时候作为消费者。
又如有的教师以“男女性别比例失调会导致人口密度下降”来说明性别比例对种群密度的影响。其实,并不是一对夫妻只能生一个孩子,而是国家的政策控制的。这样会使自然问题社会化,缺乏科学性准确性。
3.4 把概念和定义混为一谈,不能正确地理解概念
概念包含语词、内涵、外延和例证。教科书中的大多数黑体字部分内容,从概念构成的组分来看属于概念的内涵,但通常以“定义”的形式呈现出来,是概念的定义,是对概念内涵的一种说明。例如基因是指具有遗传效应的DN段。这些都是对基因所下的定义,是对基因是什么的一个说明,这个说明反映了概念的本质特征,即概念的内涵。
但把定义当成概念的全部内容来学习,会对概念的理解和教学造成歧义。如艾滋病病毒的体内只有RNA而没有DNA,RNA是艾滋病病毒的遗传物质,不能认为艾滋病病毒就没有基因,此时的基因就是具有遗传效应的RN段。又如细胞的基本结构包括细胞膜、细胞质和细胞核,实际上,有些细胞没有细胞核(如哺乳动物的成熟红细胞),有些又有多个细胞核。对这些例外的现象,在给概念下定义时,一般不属于支持概念的内涵的范畴。
另外,有时教材给概念下定义是有特殊的背景,如果忽视下定义的背景,就会机械狭义地理解概念。如细胞的全能性,生物学教科书中的黑体字是这样叙述的:细胞的全能性是指已经分化的细胞,仍然具有发育成完整个体的潜能。有些教师追求所谓“准确”地理解这个概念,就会强调“已经分化的细胞”,如果这样理解,受精的卵细胞由于未分化就没有了全能性了,而事实上,受精卵的全能性是最强的。之所以出现这样的问题,是由于把定义当概念来学习。一方面忽视了概念的外延中的特例,另一方面不了解这是给细胞全能性下的一个定义,而这个背景就是人们已经知道“未分化的受精卵细胞具有全能性”这一事实,定义想强调那些已经分化的细胞,也具有全能性。
概念学习的过程就是学生思维方式的训练和科学方法的渗透过程,教师一方面要加强教学研究,不断地研究教材、研究学生,同时要注重积累,丰富自己的知识结构。另一方面教师在教学中要注重学生对概念内涵的理解,“不要过早地满足于一个学生定义的记忆和背诵”,而是要让学生通过例证、实验等来形成概念,才不会使学生陷入死记硬背的泥潭,才能使学生真正运用知识解决问题,才能更准确学习新概念,从而构建生物知识体系。
参考文献:
在高中生物必修的教材中提出有关生命系统的结构层次方面的知识,生命系统的中的细胞,个体,种群,群落以及生态系统组成生命系统的各个层次,而生命系统中各个层次都有紧密的相连,是教学的重难点知识,为加强学生对于生物学知识的理解,应采用正确的教学方法对学生进行引导。那么该如何引导学生对生命系统进行正确的认识?本文对高中生物教学进行相关研究和探讨,促使学生能够认识个体层次生命系统的整体性和稳态。
一教材内容特点分析
高中生物人教版必修一提到了关于分子与细胞的概念,将生命系统的结构层次内容呈现在第一章,为学生学习高中生物“分子与细胞”的相关知识打下基础,但由于学生关于微观生物的认识较为浅薄,且这章内容中含有大量概念,具有一定的复杂性,使得学生对内容理解存在一定的困难。生命系统的相关内容即是从细胞到生物圈的内容,细胞是生命系统中活动的主体,以细胞构成的生命系统的结构层次,是教学中的重点内容,也是核心概念,是学生学习的情感态度必然的要求。学生对生物系统的结构层次原在初中时有所了解,对器官,组织以及系统有大概的认识,但是由于初中生物不在中考范围内,初中生物不在学习重点范围,因此学生对于生物课程中生命系统的认识不全面且没有深刻的了解,而高中生物教师在进行教学时和学生在学习中存在一定的困难。根据学生的知识结构层次,在对生命系统的结构层次中让学生进行讨论,通过自主学习对生命系统中的个体层次进行简单的了解,高中生物教师在教学时应根据实例对教材内容进行讲解。生命的活动离不开细胞组织,生命系统中的个体层次则是由细胞组织组成的能够协调配合的器官或系统构成活体生命,例如单细胞生物草履虫,龟等。个体层次是生命系统的局部,生命系统是一个有机整体,具有复杂性,系统性,生命性和整体性[1]。而生命系统的稳态则是通过生命系统的内部与外界环境产生信息的流动过程,在动态变化中保持内部组织的平衡,也就是动态平衡性,在环境的不断变化中利用生命系统内部存在的自我调节机制来维持自身的稳态,从而达到生命系统与外界环境进行能量转换,物质交流以及信息传递,在个体层次中一般是动植物这类生命活动进行调节,生命系统的稳态是保持生命系统独立存在的重要条件也是必要条件。生命系统中的各个层次都具有稳态,都与外界的环境产生交流和信息传递过程,发挥生命系统整体性的功能,因此,总的来说生命系统既具有整体性也具有稳态,使生命系统在不断变化的环境中保持动态平衡。
二高中生物有关知识具体的教学措施
(一)将加法与流程图进行结合,提升学生对生命系统的了解
由于高中生生物知识结构较浅,生命系统的相关知识具有复杂性,且含有多种概念,为使学生能够更加直观形象的认识到生命系统个体层次的整体性和稳态,教师在教学方法中需要不断改进与创新。教材的内容主要是关于生命系统不同的结构层次与功能,也就是从细胞到生物圈的有关概念,通过加法教学,为学生创设具有启发性的问题,让学生进行自主学习和探究,在流程图的基础上能够灵活的对教材中的概念进行理解和深化[2]。生命系统中的内容概念较为抽象,而细胞层次又是微观生物,且各个层次的生命系统能够都是十分复杂的,因此在高中生物教学中要直观形象的将概念能够展现出来,加法的教学方法是将图文结合,彰显不同概念层层递进的关系,加深学生对概念的认知和理解。具体教学方法是在教学前适当的设置引言,通过多媒体创设生物圈情境让学生身临其境,感受自然环境下不同的生命系统结构层次,可以有宏观的,也有微观的,例如池塘,青蛙,蝌蚪,流水,以及水中的微生物等,根据准备的这些课件向学生提出问题,让学生进行观察,并思考它们之间的关系,在学生对教材内容的流程图有大概的了解之后通过加法教学,例如池塘是一个生物圈,青蛙,蝌蚪等是生命系统中的个体层次,而这些个体层次是细胞、组织、器官、系统构成一个生命整体,其中个体还等同于循环系统+消化系统+内分泌系统+神经系统...,而由池塘,青蛙,蝌蚪,流水,微生物等构成的生态系统则等于无机环境,包括空气,温度,水等加生物种群,生物种群又包括植物种群,动物种群,和微生物种群等利用加法原理对生物中的概念进行认识和了解。
(二)在实际生活中加深学生对个体层次生命系统的整体性与稳态的理解
生命系统中个体层次的整体性与稳态在人们的实际生活中会得以体现,人体组织各个系统在外界环境的不断变化中,通过人体的自我调节能力使身体保持健康状态,这是个体层次具有的一种稳态。人体中细胞,组织,器官,系统这几方面中任何一部分的失衡都会导致个体层次发生稳态失调,而人体产生疾病则是由于内部环境失衡导致个体层次的稳态失调,比如日常生活中人们感冒发烧等疾病都是人体稳态失调导致的后果,其中人体的稳态失调也与人体内部结构的组织系统有关,通过观察医院相关的检验报告分析人体内部环境之间的联系,例如人体内部细胞发生病变后对人体的免疫系统,消化系统以及神经系统等造成的影响,从而认识到个体层次具有的整体性特点[3]。高中生物教师在教学时,应根据学生的日常生活经验,引导学生将理论知识与生活实践相结合,从而减少抽象知识与学生的距离感,加深学生对知识点的印象和理解,从而准确把握。
(三)开展多元化的教学活动促进学生对知识的把握
高中生物中有关生命系统这节知识是客观抽象的,对学生的理解能力要求较高,为促进学生对知识点的把握,教师在教学中应积极开展多元化的教学活动,通过设计相关实验,构建数学模型,以及实地考察等方式,抽象的生物知识概念需要根据学生的自身知识结构和经验来对此理解,而开展多元化的教学活动,既培养了学生的动手能力,自我探究能力,又能加深学生对知识概念的理解和把握。生命系统的整体性和稳态,是关于生命系统的内在环境变化及其自身的性质和功能决定,并且生命系统是不断产生动态变化的,因此在生物教学中构建设计模型与实地考察等教学活动,使生命系统的动态变化与内部环境能够直观的展现出来,促进学生对生命系统的整体性和稳态的理解和把握。例如通过开展生物实验,在显微镜和相关生物仪器设备下观察青蛙的内部细胞,组织,器官,以及神经系统,在静态与动态时发生的变化,以及在捕捉蚊虫时神经系统发生什么样的反应。此外,在生命系统的教学中还应建立有效的数学模型,数学模型可以直观的显示出个体层次的动态变化与调节机制,用数学模型的相关数据表明生物规律,了解个体层次的变化与稳定,并鼓励学生通过实际调查来收集相关资料数据,考察资源的合理性与可行性[4]。还可以进行生物实验,通过实验观察个体层次的外部环境与内部环境的整体联系,以及个体层次中各个细胞,组织,器官,系统的动态变化的平衡稳定,促进学生对生命系统个体层次的整体性与稳态的认识,还能有效提高学生的动手能力与思考能力,拓展学生的思维模式,激发学生的学习兴趣与积极性。
三高中生物教学的价值体现
生命系统是不断处于动态变化的过程,通过与外界环境进行能量转换,信息传递与物质交流的过程,并在不断地变化中通过自身的调节机制保持平衡稳定,也就是说生命系统是具有稳态的。由于生命系统中的个体层次又可以独自成为生命系统,且生命现象与自然界其他物质现象不同,具有独特的整体性和复杂性。让学生认识生命系统个体层次的整体性与稳态,让学生对于生物学知识有深刻的理解,且有利于学生对微观环境的观察和思考,从多个角度认识生命系统,在宏观和微观中加强生命系统的联系,从而拓展学生视野。在学生的学习过程中,通过构建数学模型等科学的学习方法对生物知识进行系统的分析,提高学生的自我探究能力与自主思考能力,且用有力的数据体现了生命系统的整体性与稳态这一概念,锻炼了学生的逻辑思维能力。
四结语
由于高中生物中关于生命系统的结构层次的相关概念较多,知识结构较为复杂,学生的理解能力较为薄弱,生物基础较差,且生命系统的各个结构层次知识较为抽象,因此在生物学习中存在诸多问题。个体层次始终处于动态变化的过程,并且不断与外界环境进行信息传递与能量转换并通过自身的调节机制保持系统稳态。这是生命系统的本质规律,让学生认识生命系统的相关概念,丰富了学生对生物学的认识,拓展视野,教师在教学中应采取科学的教学方法,努力提高自身的专业知识结构,提升生物教学质量。
作者:郑文杰 单位:潮南区砺青中学
参考文献
[1]王萍.高中生物核心概念认知的教学策略——以必修3“稳态与环境”模块为例[J].北京教育学院学报(自然科学版),2012,03:34-37.
随着高中生物学课程改革的深入开展,越来越多的的高中生物学教师关注生物学核心概念的教学,尝试引导学生从繁杂的“单纯”概念的记忆中解脱出来,转向对核心概念的构建和深层次的理解,实现零散的概念知识科学系统的整合及迁移应用,有效地提高学生的生物科学素养。
一、高中生物学核心概念是学科中心的概念
高中生物学知识包括生命科学事实、基本原理、科学概念、模型等类型,人教版高中生物课程标准教材将核心概念等同于核心知识。刘恩山教授认为,核心概念是基于课程标准某个主题的知识框架中概括总结出来的,特别强调概念之间的关联和概念体系的结构。笔者经过近两年的高中生物科学概念学法指导研究认为,高中生物核心概念主要是指位于学科中心的概念性知识,包括概念、原理、模型、规律及理论,是学科知识的主干部分。一般用陈述句表述核心概念。核心概念与我们平时所说的普通定义或概念等有较大区别。以“群落”这一核心概念为例,人教版《高中生物・必修3・稳态与环境》对“群落”的表述是“同一时间内聚集在一定区域中各种生物种群的集合。”而从核心概念角度来看,“群落”是种群概念研究的延续,是多种有直接、间接关系的生物种群有机组合在一起;有一定的物种组成(物种丰富度);有特定的空间结构、边界和范围;在一定的变化条件下还可能发生群落演替。引导学生形成正确的核心概念,有利于培养学生的科学思维能力,形成正确的知识体系,促进生物科学素养的养成。
二、核心概念教学的三个基本环节
1.发挥整体备课优势,凸显核心概念
整体备课是相对于我们教师或集备组平时的课时备课而言的,其是依系统论的系统教学设计的一种模式,即对某个教学模块的整体设计。教师在整体备课中,要综合考虑课程标准、学生具体学情及教学内容,对学科知识进行整体上创造性教学设计。整体备课是教师在进行逐个课时备课之前要实施的一个环节,事关该模块教学,起到高屋建瓴的作用。
整体备课时要注意凸显核心概念在整个模块知识框架中的位置,在充分了解学生的原有知识储备、符合各模块或单元知识内在逻辑的基础上,尝试围绕核心概念开展教学活动,帮助学生形成每个模块内部及各个模块间的知识体系或知识网络。
如在《高中生物・必修1・分子与细胞》细胞代谢模块的整体备课中,我们要重视“细胞呼吸”核心概念的地位。在学生的前概念知识基础上,要针对如何引导学生探究酵母菌细胞呼吸方式、细胞呼吸过程的分析、呼吸概念的归纳等知识进行备课,还要备光合作用有关内容,以及《高中生物・必修3・稳态与环境》中的有关生态系统能量流动概念。在教学时,注意“细胞呼吸”这一核心概念与光合作用联系,为后续生态系统能量流动概念教学奠定基础,促进学生形成有关概念体系。
在《高中生物・必修3・内环境与稳态》模块教学前,用系统论思想指导整体备课,人体细胞是人生命活动最基本的结构层次;常见的人体细胞举例;每个细胞内可以相对独立地进行一系列细胞代谢活动;人体细胞生活在内环境中;内环境的相对稳定与人体细胞的关系;植物体维持稳定性的机制;生态系统稳定性的调节。每个层次都是个独立的系统,都要维持相对稳定才能行使正常功能。因此,针对一个模块知识的整体备课让我们站得更高,看得更远,从而全盘把握。
2.创设生物实验情境,提升核心概念的建构能力
结合生物学是一门实验学科的特点,教师精心创设实验情境,指导学生动手进行实验探究,并进行实验反思与总结,促进核心概念的构建。
在核心概念“细胞呼吸”教学中,创设以下实验情境,引导学生进行实验,探究酵母菌的呼吸方式。
(1)实验小组通过预习,尝试配制酵母菌培养液。由此,学生建立“细胞呼吸过程需要分解有机物,常见的是葡萄糖”的认识。
(2)通过创设外界通入氧气、不接外面氧气两种实验情境进行对照实验,学生获得“细胞呼吸包括有氧呼吸、无氧呼吸两种方式”的观点。
(3)通过有氧、无氧条件下细胞呼吸的产物的检测,学生自然得出“细胞呼吸包括有氧呼吸、无氧呼吸两种方式,产物有二氧化碳、酒精等”。
(4)引导学生分析:本实验中单一的自变量是什么呢?因变量、无关变量又是什么?
(5)思考、讨论:反应底物选择葡萄糖溶液的理由是什么?本实验选择的有氧、无氧条件是如何完整实现?本实验检测实验产物的如何归类?
(6)如果要比较两种呼吸方式放出的热量多少,本实验还可以进行哪些拓展?
通过逐步深入的实验探究,使得学生建立对“细胞呼吸”这一核心概念的正确认识:细胞呼吸是指细胞通过分解有机物,常见的是葡萄糖,以有氧呼吸或无氧呼吸的方式氧化分解,产生二氧化碳、酒精等,同时放出能量的过程。
3.结合生活实践情境,提高概念迁移应用能力
初中生物教学中,关于生物圈的一些概念,常使学生感到困惑,笔者结合自己的教学经验,对这些疑难概念逐一进行解剖。
1.混淆不同非生物对生物的影响
影响生物生活的非生物因素主要有水分、空气、温度、光照、土壤等。如影响植物光合作用的主要是光照、温度和空气中二氧化碳的含量;造成仙人掌叶变为刺的主要是水分;在东北地区的林区,出现山脚下是落叶阔叶林、山腰处是红松林、山顶处是冷杉林的现象,影响这种分布的环境因素主要是温度。
例1:(江苏南通)“竹外桃花三两枝,春江水暖鸭先知。”此诗句中影响生物的环境因素主要是( )
A.光 B.温度 C.水 D.空气
正确答案:B。
错误答案:A,误认为桃花开放是由于光照的影响。
走出误区:春天,天气变暖,竹林外桃花开放,江水变暖,有利于鸭子在水中游泳和觅食。此诗句说明,温度对动物、植物的生活均有影响。
2.生物因素中寄生关系、共生关系、捕食关系、竞争关系易混淆
生物因素是指影响某种生物生活的其他生物。自然界中的每一种生物,都受到周围其他生物的影响,包括寄生、竞争、捕食、共生等关系。
捕食指的是一种生物以另一种生物作为食物的现象。竞争指两种生物生活在一起,相互争夺资源和空间等。两种生物共同生活在一起,彼此有利,这种生活关系称为共生关系。寄生指的是一种生物生活在另一种生物的体内或体表,并从这种生物的体内或体表摄取营养维持生存的现象。
例2:(湖南株洲)生态系统中猫头鹰和蛇的关系是( )
A.捕食关系 B.共生关系
C.竞争关系 D.捕食和竞争关系
正确答案:D。
错误答案:A,误认为猫头鹰与蛇之间只有吃与被吃的关系。
走出误区:此题考查对生物因素几种关系的区分。捕食关系:一种生物以另一种生物为食;寄生关系:一种生物生活在另一种生物的体内或体表,并且从中摄取营养物质,可能对寄主造成伤害;共生关系:生物之间相互帮助,“互惠互利”;竞争关系:生物之间相互争夺资源和空间。猫头鹰以蛇为食,是捕食关系。同时,猫头鹰和蛇都以田鼠为食,属于竞争关系。
3.保护色、警戒色和拟态的辨析
要区分保护色、警戒色和拟态,必须弄清它们的概念。保护色的概念有三个要点:(1)是为了适应栖息环境;(2)体色与环境色彩相似;(3)有助于逃避敌害和捕食。警戒色的概念有三个要点:(1)动物本身具有恶臭或毒刺,能对敌害构成威胁;(2)具有鲜艳的色彩或斑纹,易于被敌害识别;(3)是一种保护性适应。拟态的概念有两个要点:(1)是在进化中形成的;(2)外表形状或色泽斑与其他生物或非生物异常相似。在遇到具体问题时,要对照概念的要点进行印证、区别。
例3:生活在海藻丛中的一种鱼,当它遇到敌害时,身体立即倒立不动,像一株植物,从而有效地躲避敌害。这种生物学现象是( )
A.保护色 B.警戒色 C.拟态 D.适应
正确答案:C。
错误答案:D,误认为鱼的这一变化躲避了敌害,是对环境的一种适应能力。
走出误区:考查保护色、警戒色和拟态的区别。保护色强调的是动物的体色与环境一致;警戒色是具有恶臭或毒刺的动物具有的鲜艳的色彩或斑纹;拟态是生物的外表形状或色泽斑与其他生物或非生物异常相似。该种鱼遇到敌害立即倒立不动,且与周围的一种植物异常相似,这种用以保护自己的现象就是拟态。
4.生态系统与生物圈、生物群落、种群的区别与联系
生态系统的范围大小各异,大到生物圈,小到一块朽木甚至更小。一个池塘、一片草地、一块农田、一座山林、一条河流等,都可以称为一个生态系统。地球上的全部生物及其无机环境构成最大的生态系统,称为生物圈。生物群落与生态系统的概念不同,后者不仅包括生物群落,还包括群落所处的非生物环境,因此生物群落只相当于生态系统中的生物部分。有直接或间接关系的多种生物种群有规律地组合在一起形成生物群落。
例4:在一个阴湿山洼中,有一堆长满苔藓的腐木,其中聚集着蚂蚁、蜘蛛、老鼠等动物。它们共同构成一个( )
A.生态系统 B.生物群落 C.种群 D.食物网
正确答案:A。
错误答案:D,审题时只注意了题干中各种生物之间的食物关系。
走出误区:阴湿山洼中堆放着长满苔藓的腐木,并生活着多种生物,它们通过能量流动和物质循环构成了一个生态系统。
5.对生态系统的能量来源和三种组成成分的作用认识不清
在生态系统的组成成分中,起主导作用的是生产者。一般来说,太阳辐射的能量只能靠具有叶绿素的绿色植物通过光合作用转变成化学能储藏在有机物中进入生态系统,同时环境中的水和二氧化碳等无机物合成有机物。这样,生产者在连接非生物的无机物和光能进入生物群落的过程中起到了“桥梁”作用。生产者利用光合作用合成的有机物一部分用于满足自身的生长和代谢需要,另一部分维持着生态系统内除生产者以外的全部生物的生命活动。如果没有生产者,生态系统的能量流动和物质循环就会停止,生态系统的各种生物成分就会消失,生态系统就会崩溃。
分解者的作用与生产者恰好相反,它能将动植物遗体中的有机物分解成无机物释放到无机环境中,同时也释放能量。这样,分解者在生物群落中的有机物及化学能释放到无机环境的过程中同样起到了“桥梁”作用。如果没有分解者,动植物的遗体就会堆积如山,生态系统就会崩溃,生产者也不会长久地生存下去。
例5:从生态学角度分析,生态系统中流动的能量最终来源于( )
A.光合作用 B.细菌 C.绿色植物 D.太阳光能
正确答案:D。
错误答案:C,误认为只有绿色植物(生产者)制造的有机物中有能量,忽略了这些能量最终来自于太阳光能。
走出误区:生态系统的主要功能是物质循环和能量流动。就能量流动而言,其能量最初都是来自生产者固定的太阳光能。绿色植物通过光合作用把光能转变成有机物中的化学能。
6.误认为所有的物质沿食物链流动时都在逐级减少
物质和能量在生态系统中是沿食物链和食物网流动的,在食物链中,流向下一营养级的能量只有大约20%,而某些有毒物质在沿食物链流动时,不但未减少,反而在逐渐增多,这一现象叫生物富集。
例6:一个湖泊被DDT污染,在湖泊中有一条食物链:藻类水蚤鱼鱼鹰。由此,可推出体内DDT含量最多和最少的生物分别是( )
A.水蚤、鱼 B.鱼、水蚤 C.藻类、鱼鹰 D.鱼鹰、藻类
正确答案:D。
错误答案:C,误认为DDT随食物链营养级的升高而逐渐减少。
走出误区:在生态系统中,物质和能量是沿着食物链和食物网流动的,有毒的物质也是沿着此方向流动的,而且有毒的物质稳定,不易分解,生物体无法排除。有毒物质沿着食物链不断积累,所以在食物链中营养级越高的生物,体内的有毒物质越多;反之就越少。
概念图是组织和表征知识的工具,它包括众多的概念,以及概念之间的关系。生物概念图是由写在圆圈或方框中的概念和连接它们的关联词构成的,连线表示概念间的意义关系,关联词是放在连线上的两个概念之间的意义联系词,即概念图的三要素:概念、连线、关联词。
在高中生物课堂教学中,通常是将有关某一主题不同级别的概念置于方框或圆圈中,再以各种连线将相关的概念连接,形成关于该主题的概念网络。如图1。
图1 细胞的分类与结构概念图
通过概念图达到利用图示的方法来表达概念,将隐形知识显性化,便于学生的思考、交流、表达,有着很好的教学效果。
二、概念图教学的实施环节
概念图制作属于程序性知识,而程序性知识获得,需要给学生范例,让学生加以揣摩、领悟和模仿,高中生物教师在呈现概念图时要采取分步教学,由局部到整体,逐步展示,这样概念层次清晰,关系简洁,有利于学生理解复杂的概念和概念之间的关系。第一要选取一个熟悉的知识领域,确定主题,找出几个与主题相关的概念,列举出来,在绘制概念图的时候根据概念之间的内在联系,放在适当位置。第二要确定关键概念和概念等级,将列出来的概念排序,含义最广、最有包容性的概念放在图的顶层,将其余的概念逐层地排放。第三要初步拟定概念图纵向分层和横向分支,用连线把概念连接起来,概念间的连线可以是单向、双向或无方向的。第四要建立概念之间的连接,用关联词注明,能说明两个概念之间的关系。第五要在以后的学习中不断修改和完善。“我们要认识一个事物,只研究其当前的情况是不够的,要研究其历史的发展变化”。
高中生物概念图绘制的具体实施过程包括:
1.初涉领域
概念图的结构取决于学生的知识掌握情境,在学习绘制概念图的过程中,要从一个熟悉的知识领域开始,绘制第一张概念图,知识领域不要选择太宽。如图2。
图2 细胞的基本结构概念图
在学习“细胞的基本结构”时,可以引导学生绘制一张概念图,采用填空式,向学生介绍概念图的含义、要素、特点等。
2.层级增加
学生初步掌握概念图的基本绘制方法之后,可以由浅入深,逐渐增加概念图的层次。如讲授细胞的物质输入与输出的方式时,通过物质跨膜运输概念图(图3)这一层级结构概念图的展示,学生对被动运输与主动运输的概念就一目了然。
图3 物质跨膜运输概念图
3.小结巩固
在学生对概念图已基本掌握之后,章或专题的小结可以采用概念图归纳的形式,以使知识系统化。如学习“人体的内环境与稳态”一节后,通过人体内环境稳态概念图(见图4)学生比较容易掌握高中生物必修Ⅲ《稳态与环境》第一章《人体的内环境与稳态》内容。
图4 人体内环境稳态概念图
4.反思完善
随着学习的不断深入,所获知识将越来越多,高中生物概念图也可逐步扩充并适当进行修正,从而使概念图更加完善。
三、高中生物概念图的常见类型
1.填空建构式
在概念图中空出概念、关联词,让学生填空建构概念图的方式称为填空建构式。
如学习糖类的分类时,要求学生完成糖类的分类概念图(见图5)。学生通过揣摩、领悟和模仿,初步了解如何画概念图。
图5 糖类的分类概念图
2.群概念建构式
学生学习了必修3《稳态与环境》第2章《动物和人体生命活动的调节》后,要求学生画一个概念图,将免疫、特异性免疫、非特异性免疫、细胞免疫、体液免疫这5个概念之间的内在联系表示清楚。这种利用给出的、有内在联系的若干个概念建构概念图的方式称为群概念建构式(如图6)。通过群概念建构概念图,有助于学生理解核心概念,初步学会如何画概念图。
图6 免疫类型概念图
3.核心概念建构式
学习了有关通过细胞增殖方式与减数分裂后,要求学生以概念图的形式总结细胞分裂的类型(图7)。这种根据给出的核心概念,联系出若干相关的层次概念,从而建构概念图的方式称为核心概念建构式。通过核心概念建构概念图,有助于培养学生的发散思维能力,促进认知发展,激发学习动机,促进学生的全面发展。
图7 细胞分裂概念图
概念图是一种创作的工具,提供后续知识与学习的初始概念架构,能评估学生对学习动机、概念与概念间关系的理解程度,增进有意义的学习。
四、概念图教学注意事项
1.绘制生物概念图时,要注意以下这些问题
概念图中每个概念只出现一次,连接两个概念间的关联词应尽可能选用意义表达明确的词。概念名词要用方框和圆圈圈起来,连接概念的直线可以交错,但向上或向两侧联系时需加箭头。要根据概念渐进的层次,在教学中帮助学生把这些概念放入知识结构的相应位置上,通过比较可以理解概念之间的关系及其层次。
2.生物概念图教学时要注意以下这些问题