今年8月,笔者有幸参加了新一轮课程标准及新教材的省级培训会,赵占良老师提到:初中生物学将“更加强调重要概念的教学”,引起了我的思考和共鸣。由此本人细心整理了多年从事高中生物概念教学的几个案例,总结了几点不很成熟的做法,愿意与各位同仁一起切磋,一起分享。
案例一:光合作用的概念 方法:查缺补漏法
在学习完高中生物学光合作用一节内容之后,我常常要向学生抛出这样一个问题:叶绿体是光合作用的必要条件吗?并引导学生回归课本寻找答案。
许多学生在查找之后,毫不犹豫地回到:“是”。的确,人教版高中生物教材中光合作用的概念如下:“光合作用是指绿色植物通过叶绿体,利用光能,把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物,并且释放出氧气的过程”。
我没有立马否定学生的答案。“请大家将课本翻到第9页,回顾一下蓝藻的知识”。许多学生了解到蓝藻属于原核生物,无叶绿体,含有叶绿素和藻蓝素,能进行光合作用之后,又否定了自己的答案。
在引发学生认知冲突之后,我再给学生讲其中的缘由。原来,初、高中生物学是以高等绿色植物为背景材料来阐述光合作用概念的,大家初中生物知识框架是不完整的,对生物分类了解不多,导致大家在理解有关高中生物学概念时,就存在片面的、误解的现象。
“那为什么要出现叶绿体这样的细胞器呢?请同学们回顾叶绿体的结构特点来回答”。当学生回顾叶绿体结构特点之后,就不难理解:光合作用的出现早于叶绿体的出现,叶绿体的出现,大大提升了光合作用的效率。同理,当我抛出“线粒体是有氧呼吸的必要条件吗?”学生就可以自己查找相关知识,自己做出正确的判断了。
通过查缺补漏,补充初中生物学知识,虽然多花费了一点时间,但纠正了学生对高中生物概念的误解,帮助学生构建了比较清晰的生物学知识框架,学生感觉收获还是蛮大的。
案例二:有丝分裂的概念 方法:主线串联法
有丝分裂是学生难以理解的概念之一,尽管许多教师运用多媒体把有丝分裂间期、前期、中期、后期、末期染色体和DNA的主要行为特征展示给了学生,学生还是疑惑:为什么这样?
我在《有丝分裂》一节的节课时,提醒学生围绕:“确保染色体精确地平均分配”这句话来思考下列问题:
1. 为什么染色体要复制、要缩短变粗?
2.为什么要出现纺锤丝或星射线形成纺锤体?
3.为什么是纺锤丝是先牵引染色体以着丝点在赤道板上有规律排列,然后着丝点再分裂?
4.为什么后期纺锤丝要牵引染色体到达细胞两极?
5.为什么末期会出现细胞板或凹陷隘裂?
学生经过思考,加上我的讲解,把“染色体精确地平均分配”作为理解有丝分裂各个时期染色体和DNA行为的一根主线,由这根主线把有丝分裂各个时期染色体和DNA的一系列行为特征串联起来,进而加深了对有丝分裂概念及过程的理解。
给学生一个核心概念,以这个核心概念作为主线,把一系列概念串联起来,我把它称之为主线串联法。以必修三为例,“稳态”与“环境”是两个核心概念。“稳态”概念并不仅仅局限于前三章内容,而是从分子到细胞,从生物个体到整个生态系统乃至生物圈都有稳态。“环境”概念也不仅仅局限于后三章内容,分子的活动,细胞的活动,个体和群体活动,都需要特定的环境。抓住这两个核心概念,就找到了学习必修三模块的两把钥匙。
案例三:线粒体与叶绿体的概念 方法:列表比较法
在学习线粒体与叶绿体这两类细胞器时,我引导学生借助列表比较法来进行概念学习。我们可以从“存在范围”、“形状”、“结构”、“特有化学成分”、“功能”等维度进行列表比较。既强调两者之间的差异,也强调两者之间的相同点,如都是双膜结构、都是能量转换器、都含有少量DNA和少量RNA、都能自我复制,但都属于半自主性细胞器。甚至可以结合整个生态系统,强调这两类细胞器之间的密切合作关系。首先,通过叶绿体的光合作用,将太阳能转变为有机物中的化学能,通过食物链,各级生物从有机物中获得能量,再通过各级生物线粒体的有用呼吸,释放大量能量,满足各级生物各种生命活动的需要。
高中生物学中许多概念,如光合作用与呼吸作用,光反应与暗反应,有丝分裂与减数分裂,体液免疫与细胞免疫,神经调节与体液调节等,采用列表比较法进行学习,比较实用。
案例四:同源染色体的概念 方法:正本清源法
同源染色体的概念也是高中学生最难理解的概念之一。学好这个概念,也相当于找到了理解减数分裂和遗传三大定律的一把钥匙
人教版教材中同源染色体的概念:“配对两条染色体,形状、大小一般都相同,一条来自父方,另一条来自母方,叫做同源染色体。”
一些学生必然会提出疑问:“一条来自父方,另一条来自母方,来源不同啊?怎么叫同源染色体呢?”我在教学中,会花费一些时间,跟学生介绍生物的进化知识,说明最原始的单细胞生物染色体是成单存在的,在进化过程出现了染色体复制之后不分裂或两个细胞融合成一个细胞的个体,这些个体染色体是成对存在的,在适应环境方面,占有明显优势,这种变异得到了积累和发展,并出现了有性生殖,以减数分裂和受精作用方式让这对染色体分分合合。所以,这个“同源”是指染色体的进化起源相同,近期来源反而不同。
学好生物科学概念,需要学生有一定的思维深度,我们生物教师就是要引导学生拓展思维,深刻理解生物科学概念的本质。我把这种方法叫做正本清源法。
案例五:基因的概念 方法:画概念图法
基因概念也是高中生物学中的一个核心概念。基因结构在必修教材中没有相应的概念图,也没有提及到非编码区、编码区、启动子、内含子等概念,但在选修教材的基因工程一章的教学中要涉及基因结构的相关知识,所以我在进行第一轮复习时讲到基因时,一定会和学生们一起画基因结构以及真核生物基因转录和翻译的概念图。这个概念图画下来,学生对基因与DNA的关系,基因突变的实质,cDNA文库,逆转录,真核生物基因怎样拼接到原核生物基因组中等等问题就会迎刃而解了。
人教版新教材编写的一个显著特点是课本概念图(或概式图)比较多,生物教师如果很好地利用好这些概念图进行教学,有利于促进学生主动建构生物知识的整体框架,进而形成高中教材的知识网络体系图。
总之,在高中生物学核心概念和重要概念的学习过程中,创设认知冲突,通过师生合作探究,培养学生理性思维习惯,产生概念的同化、保持和迁移,从而引导学生把握概念的共同关键属性,切实能提高高中生的生物科学素养和运用生物学概念解决实际问题的能力。