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概念教学的“新概念”:核心概念和概念转变

[日期:2015-01-19] 来源:《中学生物教学》2014年第9期  作者:吴举宏 [字体: ]

    摘要 生物学教学需要尽量削减非核心概念的“絮叨”,避免学习过程在细枝末节中“颠沛流离”,以便学生将更多的精力用于感悟与体认、顺应与同化那些日久弥坚的核心概念,而不是将心思迷失在那些令人眼花缭乱的“过眼烟云”之中。因此,概念教学迫切需要实现从一般概念走向核心概念,从概念获得走向概念转变。

    人类在长期的生产、生活实践中不断积累感知经验和精神财富,并经过由零散到系统、由感性到理性的优化和演进,最终以学科的形式得以体系化的构建。事实是学科大厦的建筑材料,而概念体系则是构成这座大厦的框架,是概念体系支撑起了学科的高大与伟岸。

    学科概念是人类智慧的凝结,它们构成知识内容的主干与核心,成为知识学习的基本对象。正因如此,古往今来,学科的概念、原理成为课程的核心内容[1]、凸显概念教学的重要性并无错也无过,但过于注重一般概念的细枝末节,并且以灌输和强加的方式将概念教条化则是一错再错。因此,概念教学迫切需要实现从一般概念走向核心概念,从概念获得走向概念转变。其实,在理论界核心概念和概念转变并非新概念,但对于从事基础教育的教师而言,知之不多,行之甚少,在此故且谓之“新概念”。

    1 从一般概念走向核心概念

    当今世界由于科学发展、技术创新和信息交互而不断产生新知识,教育不得不思考和回答“学生应该学什么”的问题。2013年2月,联合国教科文组织和美国著名智库机构布鲁金斯学会联合发布《向普及学习迈进——每个孩子应该学什么》的研究报告,该报告从身体健康、社会情绪、文化艺术、文字沟通、学习方法与认知、数字与数学、科学与技术七个维度,建构了基础教育阶段学生应该达到的学习目标体系。该学习指标体系非常重视学生思维能力、工作方式和生活技能的培养,非常重视学生社会性能的发展,非常重视知识与实践的紧密结合[2],这对于弥补我国基础教育的缺憾和传统文化的缺失具有极强的针对性和有效性。

    进入21世纪,“整合观”和“大概念”作为科学课程改革的核心理念已经成为国际科学教育界的普遍共识,欧亚拉美学者联合编著的《科学教育的原则和大概念》和美国科学教育界提出的“少即是多”“更少、更清、更髙”都充分体现了这一国际科学教育改革的大趋势[3]。科学教育课程应尽可能用“大概念”统整学科知识,这里的“大概念”包括学科核心概念和跨学科的共通概念。2011年美国发布的《K-12科学教育框架:实践、跨学科概念、学科核心思想》在学科教育内容方面实现了从科学概念到学科核心思想的跨越,其中生命科学领域学科核心思想仅仅包括“从分子到生命体:结构和功能”“生态系统:相互作用、能量和动力”“遗传:性状的传递和变异”“生物进化:统一性和多样性”4个方面[4]。加拿大修订后的《科学课程标准》基于科学本质的理解和未来人才的培养,亦以“共通概念”和“核心概念”作为课程标准的主线[5]

    对照上述理念与做法,我们就不难看到我国中学生物学教学在学科内容方面存在的重大问题:一方面表现为学科之间缺乏共通和融合,分科课程使不同学科之间“老死不相往来”,学科间的藩篱使学生缺乏整合性思维和综合运用科学知识的能力,与当今科学、工程、技术相互渗透、密不可分的发展潮流背道而驰。另一方面表现为生物学课堂充斥着太多的细碎的概念和事实性知识,学生整天疲于接受众多概念的定义和细节,在学习中走马观花、浅尝辄止、速记速忘。学生在走出校门走向社会时,头脑空空,双眼迷茫,只有不堪回首的痛苦记忆。散乱的事实和知识的碎屑好比雾霾,不仅会蒙蔽学生的双眼,使其失去洞察世界的目光,而且难以经受岁月风雨的荡涤,不能为学生行走人生提供支撑。因此,概念教学需要直抵科学的本质,凸显核心概念在科学素养中的主导地位,充分体现核心概念所具有的基础性和统领性,为学生的终身学习、未来生活和社会决策奠定坚实的基础。核心概念是学科的“心脏”,它超越了那些孤立而散乱的事实性知识和知识的“碎屑”,是学科内容中提纲挈领的、关键性的本质属性和原则方法。

    例如,关于“染色体”的概念教学,大多数教师总是不厌其烦地对其条分缕析,然后将其教条化,以便于学生的记忆存储(图1)。

    就其概念的核心思想而言,现代遗传学几乎很少使用“染色质”这一术语,也根本不关注染色质与染色体的区别。因为这两者之间的区别就像我们的乳名和学名一样,只是家里家外的使用场所不同而已,而熟悉的人随便怎么称呼都并不在意,但是很多教师在课堂教学中却对其穷追不舍。让学生花费那么多时间去辨析和识记这些零碎而散乱的“知识点”,既增加了学习负荷,又对提升能力毫无帮助。其实,“染色体”概念的要义只是在于“遗传物质的载体”以及其复制、均分的机制,因为这对于理解遗传和变异的规律至关重要,其余均在其次。

    2 从概念获得走向概念转变

    关于概念教学,虽然在理论界除了“概念转变”这一现代教学理念之外,还有“概念发展”“知识创造”之说,但是对于我国中学生物学教学而言,确立和践行“概念转变”的理念则更加紧迫、更为重要,因为很多教师还深深地陷在“概念获得”的理念中不能自拔。

    2.1 概念转变教学的基本理据

    现代教育对学习的认识已经从“将越来越多的事实添加到记忆中”转变为“概念转变”理念,即帮助学生改变他们已有的概念(前科学概念、朴素概念、迷思概念或相异概念),以达到建构科学概念的目标[6]。遗憾的是,虽然大多数教师熟知“学生不是知识的容器”,但是他们还在不遗余力地向学生脑海中填充概念性知识。殊不知,学生的大脑不是一张白纸,不会让教师肆意地涂画他们自认为最美好的图画。学生一定会带着自己成长历程中形成的朴素认识而走进课堂,这一朴素认识先人为主地或拒绝或笑纳新的概念。但是有一点是肯定的,无视这些朴素认识的存在,而固执地执行自己概念教学的方案,无异于建造空中楼阁。正如奥苏贝尔所说:“如果要我用一句话说明教育心理学的意义,我认为影响学生学习的首要因素,是他的先备知识;研究并了解学生学习新知识之前具有的先备知识,配合之以设计教学,从而产生有效的学习,这就是教育心理学的任务”[7]。如此看来,教师不顾学生“先备知识”而一味地按照自己的意愿预设概念教学方案,主要原因在于他们既不懂“教育心理学的意义”,更不知“教育心理学的任务”。

    2.2 概念转变教学的基本策略

    教学是促进学生学习的工具,而有效的学习在于学生能够进行深层次的理解,因此对概念的理解远胜于对概念和事实的片面记忆。学习是一个有明确目的的内部心理变化发展过程,先前的认知是这个心理过程的起点,动机则是唤起学生学习兴趣与持续学习行为的内驱力。因此,教师应把概念教学与学生所熟悉的、自身刻骨铭心的事物、经历紧密联系在一起。有学者曾对教学实践提出如下建议:将概念及其教学跟学生个人的已有经验联系起来;关注科学、技术与社会的联系;运用科学思维方法的场景或在场景中扮演科学家的角色[8]。要有效实现概念转变,教师需要持久而深乂地思考下列问题:如何让学生在前概念与新概念之间产生认知冲突;如何让新概念容易被学生感知与理解;如何让学生认同新概念的合理性;如何让学生体验到应用新概念的价值和意义。基于对上述问题的深思熟虑,再采取相应的有效教学策略,方可保证概念转变得以完成。

    2.2.1 实验与实践

    既要把实验和实践作为教学的重要内容,又要把实验和实践作为一种重要的学习方式。对于科学而言,概念是一个不断发展的过程;对于学习而言,概念是一个不断建构的过程。这两者都离不开实验和实践,因为没有什么比实验和实践的过程体验更具有震撼力,也没有什么比实验和实践的结果更具有说服力。“实践出真知”“事实胜于雄辩”是能穿越时空的教学法则,也是众多教学策略中的首选。

    正如“细胞的多样性和统一性”的教学,教师应将“使用高倍显微镜观察几种细胞”的实验作为认知建构的基础,而不是在课堂中唠唠叨叨地多费口舌。令人厌烦的讲解既不利于概念教学,也不利于激发学生的学习兴趣,这种吃力不讨好的“勤奋”还是越少越好。

    2.2.2 迁移和同化

    概念的学习是一个不断积累、丰富和发展的过程,生物学众多概念不是支离破碎的一盘散沙,它们之间存在着千丝万缕的联系。正是这种联系构建形成了生物学的概念体系,也正是这种联系成为新旧概念学习的桥梁。经验丰富的教师总是擅长寻找和提供“先行组织者”,而不是凭空开始一个新概念的学习,“注重新旧知识的联系”成为他们的经验之谈,而且是屡试不爽的有效方法。

    在新旧知识的联系之中,既复习巩固深化了旧知识,又促进了学习的迁移和新概念的同化生长。例如,在高中学习“高倍显微镜的使用”时,从初中学过的“低倍显微镜的使用”开始;“氨基酸的结构通式”是一个学习难点,从甲烷分子结构式开始学习是一个好法子;学习“酶的特性”时,千万不要忘记初中化学中学过的“催化剂”;“细胞的减数分裂”概念的学习,往往需要联系前面学习的“细胞有丝分裂”内容;“基因的分离规律”既是学习“基因的自由组合规律”的起点,又是学习“伴性遗传”的基础。“先行组织者”不仅是新概念萌生的“芽原基”,还是促进学生实现知识融会贯通、知识系统化的“催化剂”。


    2.2.3 归纳和演绎

    从科学概念形成的过程来分析,对事物本质属性的把握是人们从大量的事实中归纳提炼出来的,因此概念教学常采用归纳推理的方法,让学生体验新概念形成的过程性和存在的合理性。而演泽推理是从一般原理出发,在具体事例中加以应用的思维方法,包括对原理普遍性的考证,以及对新概念有效性的确认。所以归纳法常用于促进学生建构新概念,这需要教师呈现或组织学生收集具有代表性、多样化的具体材料;演绎法需要在概念学习之后,让学生将概念应用到具体情境的问题中。

    关于归纳法和演绎法的使用范围,过去常被教师忽视,时至今日仍有部分教师习惯在概念转变教学初期采用演绎推理的方法。很显然,这种“结论+演绎”式的概念教学是灌输式教学的典型做法,这既不利于培养学生主动思维、自我建构的能力,又不利于实现概念转变教学的基本目标——理解和认定概念的本质属性。例如,关于“原核细胞”的学习,不宜先给出其定义,然后通过细菌、蓝藻来讲解、举证;而应先呈现细菌、蓝藻、支原体的细胞模式图,让学生比较、辨别,最后归纳形成三者之间的共同属性。而概念的应用可以安排在“真核细胞”学习之后,通过对大肠杆菌、酵母菌、叶肉细胞和小肠绒毛上皮细胞结构示意图的识别、比较与分类,让学生在问题解决中成功应用其概念的规定性。

    2.2.4 类比和模型

    概念揭示的是事物的本质属性,具有概括性和抽象性。对于学生来说,概念是一种抽象认知、间接经验,相对于直观感知、直接经验而言,概念转变绝非轻而易举。“直观教学”是概念转变教学的重要原则之一,与学生熟知的事物进行类比是促进学生概念转变的有效教学策略[9]

    事理类比是最常见的类比推理之一,通过师生对话,激励和引导学生从自己的生活经验出发进行类比。关注学生生活中的原生态经验,可以为概念转变获得肥沃的土壤和坚实的基础。例如,“细胞的减数分裂过程”是一个教学难点,教师的反复讲解、动画的演示、图像的识别仍不能让学生越过这道“坎”。那就不妨向学生声情并茂地讲一段“牛郎织女鹊桥会”的故事:每年七月初七都见不到喜鹊,原来这天全天下的喜鹊都飞上了天,在银河上架起一座鹊桥。牛郎织女终于又在鹊桥上相会了,他们相拥在一起,诉说思念之情,互换定情之物。但最终又一次在王母娘娘的淫威下天各一方。接着,话锋一转进行类比说理:同源染色体就好比牛郎织女,在减数第一次分裂中它们互相联会,发生互换,然后同源染色体相互分离;至于减数第二次分裂,则相当于一次有丝分裂。这样熟悉而动人的故事,让学生非常容易地理解减数第一次分裂中染色体的主要变化——联会、互换与分离。关于“ATP直接给细胞的生命活动提供能量”,学生总是非常困惑:什么是直接能源?什么是间接能源?细胞中糖类等有机物中也储存着能量,为什么不直接给细胞内的生命活动提供能量?把糖类等有机物中的能量经细胞呼吸转换为ATP中的能量,再由ATP直接供能,这不是自找麻烦吗?教师可以从学生先前的生活经验中进行类比:电视机的直接能源是电能,煤炭中也储存有能量,你可以把电视机的插头插入到煤炭中使电视机正常工作吗?肯定不能,需要用煤炭发电,再给电视机供电,其中电能是电视机的直接能源,而煤炭中的能量则是电视机的间接能源。经过上述类比,学生茅塞顿开?⒒腥淮笪?这就是类比的魅力。

    结构类比是另一种常见的类比推理方法,在概念转变教学中借助实物模型和图像模型等进行类比,可以凭借其可视性的直观感知,促进学生对科学概念的理解和建构。结构类比中作为类比物的实物模型、图像模型以表象的形式呈现科学概念的关键属性,具有直观、简明、扼要的特点,有效地避免了教师冗长的说明和解释,还可以呈现难以言表的事物特征。结构类比是否达到预期的效果往往取决于类比物和教学法是否得当。类比物是否得当由学生的熟悉度,以及类比物与概念的相似度决定。至于类比教学法,有研究者提出其基本步骤为:介绍目标概念—回顾类比物—识别两者之间的相似性—类比映射—指出非类比性—得出科学概念[10]

    例如,关于“细胞的结构和功能”,在概念转变初期可以用一座城市来类比,“线粒体”相当于发电厂,“内质网”相当于物流线,“叶绿体”是食品厂,而“细胞核”则是市政府了。在上述的类比中虽存不当之处,但相似之处的类比确实为初学者提供了良好的学习“支架”,因此识别相似之处和指出不当之处在类比中都不能缺少,只有运用得当,方可扬长避短。如今,模型建构已经成为教材研发和教学研究的重要内容,其中实物模型、图像模型作为类比物在概念转变教学中可以起到事半功倍的效果,由于相关论述较多,故在此不再赘述。

    3 结语

    概念教学研究应不停地追问:“学生究竟应该学什么?”“学生如何才能学得好?”“所有思想都是肉身的,它靠身体为生[11]。”这句话可以使教师明白“以身施教”[12]的深层意蕴,即基于有思想、能思想的肉身生长思想。这里的“肉身”显然不仅仅是生物学的,还是社会学、心理学的。从前科学概念出发,通过肉身实现概念转换,因为我们是通过身体去经历事件、经验事物。“通过肉身的转换”是有条件的——适宜的刺激、良好的感知与内在的思想有机结合,接下来惟一要做的事情就是等待,因为感悟与体认、顺应与同化都需要时间。生物学教学需要尽量削减非核心概念的“絮叨”,避免学习过程在事无巨细中的“颠沛流离”,以便腾留更多的时间让学生感悟与体认、顺应与同化那些日久弥坚的核心概念,而不要让学生的心思迷失在那些令人眼花療乱的“过眼烟云”之中。

    但愿教师对于“抓大放小”的核心概念和“以身相许”的概念转换不再陌生,更期待理念指引下的教学行为的跟进。

 

参考文献

[1]  徐冰鸥,潘洪建.知识内容:基本蕴涵、教育价值与教学策略[J]•教育研究,2013(9):120-127.

[2]  滕君,朱晓玲.学生应该学什么[J]•比较教育研究,2013(7):103-108,

[3]  郭玉英,姚建欣,彭征•美国《新一代科学教育标准》述评[J]•课程•教材•教法,2013,33(8):118-127.

[4]  黄芳.美国《科学教育框架》的特点及启示[J].教育研究,2012(8):143-147.

[5]  姚建欣,郭玉英.加拿大《安大略省科学课程标准》特色与启示[J].比较教育研究,2013(5):103-106.

[6]  理查德•迈耶.教育心理学的生机:学科学习与教学心理学[M].姚梅林,译.南京:江苏教育出版社,2005.

[7]  朱玉军,刘东方.概念转变教学的基本理论依据和有效策略[J]•课程•教材•教法,2013,33(6):98-102.

[8]  约翰•斯塔韦尔.怎样教科学[J]•教育研究,2011(6):73-78.

[9]  余翔.促进科学概念转变的类比教学策略探析[J].教学与管理,2011(36):153-154.

[10]  麦裕华,陈徽,钱杨义•“图像类比”在教科书中的应用:以人教版高中化学选修模块教科书为例[J]•化学教育,2009,30(8):80.

[11]Michael Polanyi.Knowing and Beiig,edited by Maijorie Grene[M].London:Routledge,1969:134.

[12]谭维智.教师到底应该因何施教[J]•教育研究,2013(9):102-111.

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