进入高中以后,学生的智力已经开始增强,自主学习的能动性也相应增强,大部分的学生都能够有效地进行课前预习,初步建立自己的知识框架,但由于自身水平的限制,很多学生不能正确地理解生物学的概念。笔者通过自身的实际教学,得出以下几点引导学生建立正确的生物学科学概念的方法。
一设置课堂情境引发自身认知冲突
所谓认知冲突,就是学生原有认知结构与新现象之间无法包容的矛盾,概念的形成和发展过程对每个人来说都是不一样的,既遵循一定的发展规律又有每个人独特的发展方式,所以在实际教学中就要预先进行教学方案的设计,即上每一节课时事先设计好学案,既有概念的填空也有相应练习题的练习,让学生自己通过练习提出问题并思考总结来获得科学的概念。例如:绿色植物进行光合作用和呼吸作用的概念,大多数学生认为绿色植物只进行光合作用,而不进行呼吸作用。为消除这一错误概念,我在上复习课时设计的学案中有这样一道题目:下列关于光合作用和呼吸作用的叙述,正确的是:A.光合作用和呼吸作用总是同时进行。B.光合作用和呼吸作用分别在叶肉细胞和根细胞中进行。C.光合作用的糖类能在呼吸作用中被利用。D.光合作用产生的ATP主要用于呼吸作用。从而使学生产生疑问,疑问产生后就会自觉地寻找答案,可以通过老师的讲解,也可以在上课前自行解决,最终会认识到绿色植物都能进行呼吸作用,叶肉细胞既进行光合作用又进行呼吸作用,而根部只进行呼吸作用,从而掌握了科学的概念。由此通过引发自身认知冲突,来激发学生的求知欲从而促使学生进行科学概念的建立。
二分析生物学发展史上的科学发展过程引导学生自主构建概念
现行高中生物学新教材中,很多生物学概念是通过对科学史即科学探究过程的学习而得出科学的概念。例如,人教版必修一第五章关于酶本质的探索的教学内容,就是以科学史的形式来最终得出“酶”的概念。法国科学家巴斯德之前的观点是发酵是纯化学反应;1857年,巴斯德认为酿酒中的发酵是由于酵母细胞的存在,没有活细胞的参与,糖类是不可能变成酒精的;德国化学家李比希却认为引起发酵的是酵母细胞的某些物质,这些物质是细胞死亡后裂解才能发挥作用,后来德国化学家毕西纳把引起发酵的物质称为酿酶;1926年,美国科学家萨姆纳从刀豆种子中提取出称为脲酶的物质,后来他用多种方法证明脲酶是蛋白质;此后,科学家们指出酶是一类具有生物催化作用的蛋白质,20世纪80年代以后,美国科学家切赫和奥特曼发现少数RNA也具有生物催化作用。教师可以引导学生从酶的发现探索史中,逐渐理解“酶”概念形成的过程,然后总结出酶的概念:酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物,其中绝大多数是蛋白质。
分析生物学发展史上的科学探究过程,实际上就是科学概念学习的过程形成法,教学时教师把概念的形成过程展示给学生,使学生了解概念的由来,知道概念的探索过程和其中科学家所运用的各种科学方法,从而掌握概念的本质含义,体会不同的研究时期科学界对同一概念的不同表述,培养总结概念的能力和对概念不断发展和补充的科学思维。
三教学语言使用要准确规范
高中物理新课程教学注重学生思维品质的提升,秉承“以人为本”的教学理念,着力培养学生创新能力和科学探究能力,提高学生的科学素养.高中物理教学中,其中一个重要的部分就是物理概念的教学.物理概念是构建整个物理体系的基石,是物理学的基础,在高中物理教学中显得尤为重要.然而物理概念抽象而复杂,学生很容易混淆,理不清物理概念之间的联系.
1984年由美国康奈尔大学诺瓦克提出了概念图,概念图是根据有意义的学习理论提出的一种教育技术.概念图能够很好地展示概念之间的内在逻辑关系,展示概念的由来,揭示概念的本质,有利于学生构建完整的知识网络,提升思维品质,促进知识的迁移,构建良好的认知结构.
概念图作为帮助学生认知知识的工具,在国外中小学已有广泛的应用,随着我国教育技术的发展,概念图教学逐渐在我国中小学教学中流行起来.概念图具有强大的“导学”作用,有利于“诱思”的达成,将概念图教学运用于高中物理“诱思导学”教学模式,对物理概念的学习,促成物理科学思维的提升,改变学习方式,促进学生有意义的学习有重要作用.
2高中物理“诱思导学”教学模式概述
高中物理“诱思导学”教学模式是一种从新课程理念出发,以“诱思探究”为理论,依托“学案导学”的教学模式.该模式的实质是“变教为诱,变学为思,以诱促学,以导达思,学思结合”.教师以学案为载体,以诱思为方法,以学生体验为主线,使学生在教师启发诱导下通过自主学习、合作学习、探究性学习活动发展思维力、学习能力,促成学科科学思维,培养物理学科科学素养,提高学生发展性、创造性学力.
高中物理“诱思导学”教学模式,以学生为中心,教师为主导,秉承“变教为诱,变学为思”、“以学定教,以教促学”的思想,建立学生活动、教师活动双线并行;学案导学,双向反馈的操作程序.该模式的操作程序如下:(1)导学:自学指导,基础自查;(2)导疑:创境激趣质疑猜想(3)导思:诱导思维,自主尝试;(4)导议:组织讨论,交流合作;(5)导练:点拨释疑,迁移运用;(6)导图:归纳提升构建网络;(7)导评:归纳提升,分层练习.
3高中物理“诱思导学”教学模式下概念图教学的应用
本文就高中物理“诱思导学”教学模式的具体操作程序中利用概念图教学的一些尝试做一些探讨.
3.1开启思维,自学指导――概念图导学
任何新知识的学习必然建立以前的学习上,只有将新旧知识联系起来,才能将知识系统化,可以将知识得到有效的迁移.因此,在学习新内容之间,因先将旧概念和新概念用概念图形象地展示出来,让学生课前自学新课内容,完成导学概念图.利用概念图的导学作用,使学生明确新旧概念之间的联系,激发学生探求新知识的心向,为有意义学习做好心理和知识准备,锻炼学生的自学能力.例如在进行人教版物理3-1教材第一章静电场中的第四节电势能和电势的教学时,教师在课前构建如图1所示的概念图,让学生课前通过概念图自主导学本节内容.本概念图利用上节课电场强度中定义概念的物理方法以及类比重力做功与重力势能的关系,将电势能以及电势的概念构建在学生先前形成的认知结构上,有利于概念的内化.
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3.2诱导思维,质疑探究――概念图导思
学起于思,思起于疑.利用概念图可以创设问题情景,引发学生的质疑猜想和探究的欲望.概念图展示整个探究的思路和探究过程,诱导学生的思维,为学生的自主探究把握正方向.例如在进行必修2教材第五章第一节“曲线运动”的教学中可以构建以下概念图.首先,概念图展示曲线运动有关视频,激发学生学习热情;然后,此概念图通过实验演示和让学生总结曲线运动的特点为诱思点,创设问题情景,层层深入,抛砖引玉,探究曲线运动的速度方向和曲线运动的条件.此概念图构建“实验演示――实验分析――实验验证――实验结论”的探究过程,诱导学生思维,让学生体验探究过程,掌握探究方法.
3.3提升思维,交流合作――概念图导图
物理概念抽象而复杂,学生平时学习中记住的往往是一些零散的知识点,抓不住重点,无法从纷繁的物理概念中找到概念间的联系.教师引导学生来制作概念图能够激发学生学习的热情,活跃学生的思维,促进学生学习能力的提高.学生在绘制概念图的过程中,首先教师诱导学生认识物理概念内在联系,总览全局,通过概括和演绎概念之间的联系,理清各个概念的层级关系,其次,找到各个概念之间对应关系.引导学生绘制概念图有利于学生发散思维和横向思维的提升,绘制概念图是学生发挥创造性的过程,能促进学生创新性学习.学生通过制作概念图来整合知识,构建知识网络,形成某一专题的具有思维含量的知识结构图.教师可以采用小组合作的方式来引导学生绘制概念图,由于小组成员对概念的理解不同,引发思维碰撞,经过讨论交流构建概念图,能够进一步完善认知结构,使学生共同发展认知和解决问题.学生绘制的概念图在教师的引导下,反复制作、修改、反思和再设计可以不断完善概念图,学会反思自己的学习过程,从而学会自我导向学习.
引导学生绘制概念图在复习课教学中是一种很好的教学方法.复习课的主要目标就是要使学生零散的、无序的知识得到有效地整合,构建完善的知识体系.通过构建概念图可以使知识结构化、系统化.例如在进行人教版物理3-1教材第一章静电场复习课的教学时,教师在课前构建如图3所示的概念图,此概念图不仅高度概括了本章2个定律、2个性质及3个应用,而且通过做功揭示了2个性质之间各物理概念的联系,使概念得到了深化.
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3.4展示思维,评价反馈――概念图导评
利用概念图对接知识铺垫
美国教育心理学家奥苏贝尔上世纪60年代初提出,先行组织者是先于学习材料呈现之前呈现的一个抽象概括水平较高的引导性材料,可以是一个概念、一条定律或一般概括性说明文字,它是新知识与旧知识发生联系的桥梁。先行组织者与学习者认知结构中已有的观念相联系,提供一个能将新旧知识联系起来的一般观念,为学习新观念提供一个“观念固定点”,使新知识顺利地纳入到已有的认知结构中去,从而促进有意义学习的发生和保持。在学案设计中利用概念图作为先行组织者,有助于学生在课堂教学之前识别出众多具体概念中较大的概括性概念,并帮助他们把学习任务排序,精细清晰地建构概念框架。
例如,高中生物必修1《细胞的结构与功能》这部分内容,学生在初中时已经系统学过细胞的显微结构,本部分主要是在原有基础上对细胞的亚显微结构及其功能做深入学习,在概念的概括性和包容性上,已有知识细胞的显微结构与新知识细胞的亚显微结构相同,细胞的亚显微结构概念组是原有知识基础上的派生。基于这样的知识特点,设计学案时,笔者编制了细胞的显微结构概念图(见图一)作为陈述性先行组织者,将其作为新知识学习的有效“固定点”。对照此概念图学习本部分内容,学生可从整体上准确把握本章的知识结构及各部分内容之间的相互关系,且能用细胞显微结构的知识去同化高中教材中细胞亚显微结构的知识。新知识学习的过程,成了学生积极主动地从自己已有知识结构中提取与新知识最有联系的旧知识、并加以“固定”的动态过程,原有的认知结构不断扩充分化,学起来非常省力。在本部分知识学习完成后,再由学生对图一进行补充,或重新构建亚显微结构概念图进行比较复习,更有利于新知识的掌握。
将概念图留白,让学生研读教材
学生的学习过程,不应是被动接受知识而应是主动参与知识的探索与发现过程。教材中的语言系统性、科学性都较强。教师在学案设计时应认真挖掘教材资源,为学生创造情境,让学生有目标、有方向、有成效地学习。概念图的留白设计,能将抽象内容的难度降低,也能将难点知识有逻辑性地展示在学生面前,使学生带着问题阅读教材,从中发现问题和联系,有效地调动学生学习的积极性。
例如,在体液免疫的学案设计中,笔者设计了下面的空白概念图(见图二),将概念图中需要填写的概念在图下方无序地罗列。授课时,学生的任务是认真研读教材,小组讨论,限时完成此概念图。自主学习后小组交流,笔者随机抽取学生用生物学专业术语描述体液免疫的过程。这样,既能有效调动学生的思维积极性,又训练了学生的语言表达能力。虽然体液免疫的过程抽象、复杂,但通过概念图的留白设计,引领学生细读教材、深入思考,从而对此过程豁然开朗。
指导学生自主构建概念图
在对概念图有一定的了解后,在学案设计中可以尝试让学生自主绘制概念图。每一次绘制概念图的过程,就好比经历了一次头脑风暴、思维体操。当学生把自己的想法顺利地写下来时,想法会变得更加清晰,头脑也会接受新想法。这些新的想法可能与已经写下来的想法有联系,而且会引发新的念头。编制概念图能促使学生整合新旧知识,建构知识网络,浓缩知识结构,重建知识体系,可以使学生原来模糊的概念清晰化、零散的知识系统化、机械的记忆理解化、灵活化。让学生自主建构概念图,会促其自发产生一种成就动机和进取心,能够促进学生在创建过程中进行自我评价、认识自身的不足,通过学生展示、师生评价、修改、完善等环节促进学生进行有意义的学习,最终完满完成学习任务。
例如,在学习减数分裂与有丝分裂过程中,涉及不少容易混淆的基本概念,如染色质、染色体、染色单体、同源染色体、四分体等,学生经常弄错。笔者在学案设计时将这些概念一一列出,要求学生在此基础上用线段或箭头连接各概念,逐一分析线段两端概念间的关系,并用适当的词标注于线段或箭头上,形成相关概念图(见图三)。学生在自己画概念图时就经历了一次对自己原有知识进行内省、分析、重新评价和组织的过程,变被动学习为主动学习,并从中掌握学习方法。
利用概念图概括教学流程
学案设计中运用概念图,能将原来显现在教师头脑中的教学内容、教学理论和教学经验以可视化的形式表现出来,可以理清内容的教学顺序以及各个环节之间的逻辑关系,相当于在虚拟的环境中完成了一次教学过程,教师能更有效地组织教学内容。同时,呈现出来的概念图将知识整合的具体过程清晰呈现,学生看到了学习的具体流程,能构建出本节课的学习体系。
例如,在设计植物生长素的发现一节的学案时,笔者设计了如下概念图(见图四),从图中可以看出:科学发现史是贯穿课堂教与学的主线,构成了整节课的框架,而每一个实验的过程及其结论则是本节课教学的副线,使每一个实验都有了活动的空间。概念图在此处起到了引导学习进程的作用。通过此概念图引导学生从达尔文实验进入学习过程,以问题串引发学生思考:“达尔文实验研究的基本步骤如何?得出了什么结论?针对此结论达尔出了什么推断?针对达尔文的推断,詹森提出了什么问题?”学生在完成了学习任务的同时,也完整地感知了本节课的学习体系、认同了科学探究的核心思想。
概念图作为实验探究的思维导图
在学案设计中引入概念图作为实验探究的思维导图,可激发思维灵感、记录思维过程、呈现思维结果,从而大大地提高思维品质。
例如,在探究酵母菌的呼吸方式实验学案中,笔者引入了如下的概念图(见图五)。教学中正式开始探究实验操作前,引导学生围绕概念图中的课题要素进行讨论,明晰实验原理、实验材料、自变量干扰因素的排除,因变量的检测方法、无关变量的控制等,在此基础上设计出实验步骤并实施实验。通过此概念图的使用,使得试验课轻松且有效。
概念图习题作为反馈练习
学案设计中一个必不可少的内容就是反馈习题的选择问题,精选与概念图相关的生物学试题作为反馈练习,可考查学生对知识间有机联系的理解程度,对概念意义理解的清晰性和广阔性,对所给信息的提取、分析能力和对所学知识的应用能力。概念图习题的呈现形式可多种多样,如给出不完整的概念图让学生填空,给出一组概念要求学生用概念图将概念与概念之间建立连接,给出核心概念由学生自主建构等。
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