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例析促进高中生物重要概念形成的几种教学方法

[日期:2017-11-15] 来源:中学生物学 2017年第9期  作者:马晨晨 解凯彬 [字体: ]

    摘 要  通过分析多个教学片断,阐述了教学过程中立足学生思维发展的先学后教、关注史实及定位学习起点、促进学习进阶等方法的运用,突显生物学重要概念的传递,提高重要概念的教学水平,帮助学生建构良好的知识结构,锻炼学生科学思维。

    关键词  重要概念  科学思维  先学后教  生命科学史  学习进阶

    生物学重要概念位于学科的中心位置,是对生命基本现象、规律、理论等的理解和解释,对学生学习具有重要的支撑作用。教师围绕重要概念组织教学,能促进学生形成逐步优化的知识结构,训练科学思维。

    目前,中学生物学课堂大多仍只强调学生对知识的记忆,忽视学生对重要概念的理解。已有专家、教师对这一现状进行了探讨,如围绕生物学重要概念创新教学设计;或绘制概念图对所学的概念进行重排、组织和转换,但对不同教学方法的总体研究较少。下面试图通过呈现若干真实的教学片断,分析指向重要概念建构的课堂教学思路,提出运用先学后教、生命科学史教育、定位学习起点等教学方法,以加深学生对生物学重要概念的理解。

1 教学方法及案例分析

1.1 先学后教,发展学生思维品质

    “先学后教”翻转传统的师生关系,学生“先学”、教师“后教”,使学生成为教学的主体,教师成为指导者和辅助者,从而保证教学的指向性,加深学生对重要概念的领悟。

教学片断 1:“生物膜的流动镶嵌模型”。

    学生自主学习“生物膜结构的探索过程”,教师引导学生将探索过程的每一步依时间顺序列出有关科学家所进行的实验以及所得出的推论或结论,并且思考这一系列探索过程中“环环相扣”的连接点。

    教师及时搜集学生自主学习中遇到的问题,并针对性补充相关知识,进一步讲解重要概念。教师学习小组展开讨论,如膜中的脂质分子排列成怎样的连续两层?荧光标记实验中被标记的均匀分布实际上是哪种物质运动的结果?

    “细胞膜”这一教学内容位于高中生物学《必修 1·分子与细胞》,包括“生物膜的流动镶嵌模型”的这一重要概念,主要内容为科学家探索细胞膜化学成分与结构的科学史和生物膜流动镶嵌模型。

    本节课中,教师以明确的学习目标引导学生先阅读教材,形成对生物膜流动镶嵌模型的初步认识。师生共同总结科学家的探索历程,思考每个实验的结论及推论,并找到各实验间彼此紧密联系、不断深入的连接点,从而提升思维的广度。当学生更深入探索遇到困难时,教师及时提供知识背景和拓展材料的支持,相似相溶原理有助于学生对“膜是由脂质组成”这一推论的理解,电子显微镜的原理则帮助学生理解膜在电子显微镜下呈现“暗—亮—暗”3 层结构所得的推论。

    在高中生物课堂开展“先学后教”的教学时,教师应尽可能将先学教材放在课堂内并保证时间,尊重学生的主体地位和个体差异,让学生独立、充分地自学。对学生的问题、困惑,教师应提供相应的拓展资料,组织学生开展交流讨论。在生生、师生互动中,学生把握重要概念的内涵,在积极的学习活动中产生学习生物的浓厚兴趣,激发思维的主动性。教师要设计合理有效的随堂练习和反馈,使学生应用刚刚理解的重要概念,加深理解、内化,最终建构良好的生物学知识结构,不断发展学生的思维品质,提高学生学习能力。

1.2 关注史实,培养学生科学思维

    生命科学史描绘了生命科学起源和概念、原理的发展过程,揭示了自然科学的本质,展现了客观真理的发现历史,呈现了科学家的科学态度、科学精神和科学世界观,具有重要教育价值。

教学片断 2:“光合作用的探究历程”。

实验一:海尔蒙特的实验。

    实验现象:将 200 磅的土壤烘干装入桶内,种植一株 5 磅重的柳树苗,只用雨水浇灌土壤。 培育 5 年后,柳树重 169 磅 3 盎司,土壤只减重 2 盎司。

    实验讨论: ①海尔蒙特实验提出了什么样的问题?②植物体积累的物质到底来自哪里?③海尔蒙特提出什么假设?④实验的结果是什么?⑤实验的直接结论是什么? ⑥推论(间接结论)又是什么?

    大胆假设: 假如土壤减少的重量约为 160 磅,能不能说明植物积累的物质主要来自土壤?

    深度思考:这个问题给我们什么启示? 海尔蒙特实验忽略了什么?为什么?小组讨论:

    ①请和你的同学讨论交流对于人类对光合作用探究历程的感悟和体会。

    ②光合作用中产生的有机物就仅仅是糖类吗?说出具体理由。

    在高中生物学《必修 1·分子与细胞》中,“光合作用”这一教学主题包含若干重要概念,在掌握光合作用的探索过程这一重要概念的基础上,学生能够更好学习光合作用的过程等重要概念。

    本课以完整的科学发现历程为主线,深入挖掘科学史,将学生有关光合作用的前概念与科学史上光合作用概念的演变有机结合,利用精心设计的问题进行引领,让学生了解光合作用知识的产生和发展,深入理解光合作用这一重要概念。教师层层设问,引导学生思考,培养学生的科学思维;同时大胆运用假设,启迪学生认识到海尔蒙特的实验忽略了空气和阳光等因素对实验的影响,真正使教学源于科学史但超越科学史,推动学生的推理、再认知,认识到科学探究的本质,批判性思维得到发展,科学思维水平得到提升。

    将生命科学史融入生物课堂教学中,教师可以通过介绍各种基本理论从实验中产生和发展的历史,挖掘和阐述生物科学知识的形成,全面提高学生的概念理解水平;可以在知识教学中渗透科学家独到的科学方法,使学生体悟到创造性的科学思维;可以以历史重演的方式,还原知识的形成过程,让学生建构新的重要概念,培养学生良好的科学思维品质和科学思维能力。

1.3 定位起点,促进学生学习进阶提升

    学生在学习新知识前具有一定的思想水平、知识和能力储备,这是学习的起点。通过对某一内容的不断学习,学生对该内容的理解和思考不断深入,经过多个进阶的中间水平,最终达成以重要概念为主线的学习进阶提升。

    教学片断 3:“现代生物进化理论的由来—自然选择学说”。师:进化生物学家梅尔基于五项观察,将达尔文的自然选择学说解析为三项推论构成的生物进化模型,那么大家对此如何理解的呢?

    师:大家思考的时候要注意达尔文进化理论和拉马克进化学说的区别。

    教师板书总结自然选择学说的简要模型:

 

 

    “现代生物进化理论的由来”是高中生物学《必修 2·遗传与进化》第七章第一节的内容。通过本节拉马克的用进废退学说和达尔文的自然选择学说等进化理论的学习,学生应当建构关于进化理论的重要概念。

    课前,教师在剖析学生学情后,确定学习起点为:学生对进化的现象以及有关理论有最基本的了解和认识,并据此组织课堂教学。课堂开始时,教师通过提问锚定学习进阶的终点。经过组内交流讨论,学生达成对达尔文进化理论的基本认识,同时教师以渐进式的提问引导,把握学生学习的中间认知状态。通过高效的生生讨论和平等的师生对话,学生逐步建构了自然选择学说的简要模型。教师结合板书运用科学语言进一步强调生物进化的原料、动力等,加深学生对自然选择学说这一重要概念的理解。

    开展基于学习进阶的教学设计时,应当以整合的概念体系为核心、围绕少数概念进行,教师依据课程与教材内容,理解终点目标,注意同一主题内容的不同学段间的衔接,制定整体的课堂教学策略。具体实施教学时,教师以精心设计的驱动问题和锚基任务为起点,创设具体的任务情境,关注“学习进阶”中的局部突破以及学生在学习进阶中的中间水平,促进学生形成递进的科学概念,落实重要概念的教学,推动学生整合科学思维与科学态度。

2 教学方法的实践反思

    教师采用先学后教、呈现生命科学史经典案例、定位学习起点等教学方法能够帮助学生获得生物学事实、现象、信息,同时锻炼学生的科学思维,既让学生建立生物学重要概念,达成对生命的理解,体验生物学知识的形成过程,也激发学生参与科学探索实践的热情和兴趣,在深层次学习中感悟生物学思想、方法,真正达成促进学生核心素养的课程目标(图 1)。



    通过生物课堂教学,学生能够以生物学事实、现象为支撑,以科学思维方法为途径,理解生物学重要概念,最终应用所学知识去解释生命世界中的“是什么(what)”“为什么(why)”以及“怎么样(how)”等问题。

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