构建系统论下的科学概念教学模式

高孝妃

倡导探究性学习、注重学生所学生物知识与现实生活的联系从而有效提高学生的生物科学素养是新课程下鲜明的教学导向。2011年起我们教研组在教学的有关课题研究的问卷调查中经常发现，不论是我校还是本县兄弟校学生，科学概念学习中普遍存在过于重视“特例”，而往往忽视其“普遍性”；过于注重“范例”或可能出现的现象而不明白其中的“道理”。即便经过高中一轮学习后，生物科学知识对于他们来说还是零散的，难以形成科学概念架构的知识体系。基于以上现象的思考，我们课题组进行了以系统论支持的校本研训模式的尝试，收到一定效果。

1 生物科学概念和系统论的含义

生物科学概念，简单地说是对基本生物现象、生命活动规律等基础上归纳、概括出来的事物本质属性，具有较强的学科性。在高中生物学知识体系中，科学概念出现顺序必须符合学生的认知规律。系统论“主张从整体出发，研究系统与系统，系统与组成要素部分以及系统与环境之间的普遍联系”，揭示系统的整体规律，为解决、梳理较复杂问题提供新思路。每个系统由多个层级要素组成，是整体与局部的辩证关系。

2 系统论下的科学概念教学框架

2.1 确定主题 寻找系统切入点

从某个意义上说，任何生物科学概念都是以系统的形式存在，我们一线教师要善于引导学生探究发现客观存在，帮助形成属于自己的知识系统框架。以高中生物必修模块为例，新课程设置思路是希望能够“帮助学生从微观和宏观两个方面认识生命系统的物质和结构基础、发展和变化规律以及生命系统中各组分间的相互作用。”由此看来，必修的三个模块中都有很强的系统可建构素材。如必修一的细胞的结构基础、细胞的生命历程；必修二的遗传信息流体系；必修三的生态系统的稳定性体系等等，结合教学内容、教学目标、学生实际，二轮复习中可以寻找到很好的研究切入点，以全新角度去建构概念系统，激发学生学习热情。

2.2 创设情境 探寻系统框架

以必修三的《人体内环境与稳态》专题为例，借着课题实验课研究为契机，我们进行了一些尝试。给定的问题情境是探究各个生命系统与其环境的关系，经过整理学生们通过探究后先初步设定的系统框架由6个要素组成：①单细胞生物草履虫与其生活环境的关系→②红细胞与其生活环境的关系→③普通体细胞与其生活环境的关系→④淋巴细胞与其生活环境的关系→⑤组织、器官、系统与其生活环境的关系→⑥有机体人体的稳定性，共六级层次系统要素。在第一个课题实验班上完课后检测中不难发现，原来构建的②红细胞与其生活环境的关系→③普通体细胞与其生活环境的关系→④淋巴细胞与其生活环境的关系的系统结构不科学，容易造成红细胞、体细胞、淋巴细胞的层级错误，进而形成错误的科学概念。

经过引导学生思考各个系统要素的相互关系后，有了第二个修改方案：①单细胞生物草履虫与其生活环境的关系→②红细胞、普通体细胞、淋巴细胞分别与其生活环境的关系→③组织、器官、系统与其生活环境的关系→④有机体人体的稳定性。系统结构由原来的六级变成了四级，②级所列出的三类细胞均为体细胞范畴。引导学生关注体细胞与其环境关系的普遍性和特殊性的问题，将会让学生对体细胞有一个全面的认识。

2.3 分析情境 完善系统子结构

在确立了系统框架的基础上，开始细化分析各个层次的系统要素的内在信息，使子系统进一步完善。

2.3.1 草履虫：作为单细胞生物，与其生活环境的关系是直接从它生活的外界水环境中吸收水分和营养物质，同时将细胞代谢产生的代谢废物也直接排到外界环境中去。在此基础上学生不难得出，由于外界环境的剧烈变化，草履虫机体的稳定性受到较大挑战。

2.3.2 红细胞：作为人体内特殊的细胞，其生活的液体环境是血浆，红细胞从血浆中吸收水分和营养物质，同时将其代谢废物排到血浆中去。通过比较分析，学生不难得出相对于草履虫，红细胞所生活的体内环境血浆让它的稳定性大大增加。

普通的体细胞：以骨骼肌细胞为例，直接生活在组织液中，与其生活环境的关系是可以从组织液中吸收水分、葡萄糖、氨基酸、核苷酸等物质，进入骨骼肌细胞内后作为细胞代谢如有氧呼吸、无氧呼吸的原料，还参与合成肌糖原、蛋白质、核酸等，同时将细胞代谢的产物二氧化碳、水、乳酸等排到内环境中。在遗传物质指导下骨骼肌细胞的核糖体以氨基酸为原料合成蛋白质，组织液中的葡萄糖来自血糖的跨膜运输。经过如此细化的分析探究，学生能够形成骨骼肌细胞这个层次要素的较完善的印象，为研究其他体细胞，进行迁移应用有了良好的铺垫。

淋巴细胞：淋巴液环境为淋巴细胞的稳定性提供良好的保障。对于其直接生活的液体环境的分析相对就容易了。

红细胞、骨骼肌细胞、淋巴细胞等体细胞直接生活在血浆、组织液、淋巴等液体环境中，这些液体统称为细胞外液，由细胞外液构成人体的内环境，学习小组的归纳就显得水到渠成。

2.3.3 组织、器官、系统：上一层次中的各类体细胞都需要不断地从外界环境吸收营养物质，又需要不断地将细胞代谢产物排到内环境中，要维持内环境的稳态，需要组织、器官、系统这个层次要素的参与。这部分内容对于学生来说比较抽象，对于学生认识下一级——人体这个有机体的整体性又是基础，我们利用多媒体课件，通过人体循环系统动画展示，增加感性认识，我们发现学生容易得出呼吸系统、消化系统、循环系统、泌尿系统和皮肤参与了内环境成分的更新，通过内环境组织细胞才能与外界环境间接进行物质交换，“内环境是细胞与外界环境物质交换的媒介”这个核心概念就轻松形成。

2.3.4 人体：作为研究整体性的更大的系统，人体正是在各个器官、系统的协调下，主动适应环境，参与人体稳态调节的系统有神经系统、内分泌系统、免疫系统。至此，系统的整体已经呈现。

2.4 由小到大 升华系统核心概念

通过对单细胞生物、普通体细胞的液体环境的探究，由小到大系统的层层构建，细胞外液概念的获得，内环境组成成分和理化性质的分析，以及内环境核心概念、稳态核心概念的形成，都显得十分自然，而且能够还原每个核心概念在本系统中的科学合理位置，学生参与了系统的精心构建，概念不再零散呈现，知识体系更加丰富、完整，这才是系统论最大的优势所在。

2.5 拓展延伸 实现概念的迁移应用

科学概念间的相关性越高，与科学知识、基本技能的迁移性可能就越大，对学生的终生学习和发展意义的时效性也可能越长久。在前面分析的基础上，我们引导学生举例其他体细胞与其生活环境的关系？拓展视野，避免了硬记“特例”现象。设问“内环境中有什么？不可能存在什么？”、“内环境中可能发生的生理过程有什么？”通过小组讨论，经典考题的分析，顺利实现概念的迁移应用，很多学生体验到了成就感。

2.6 教学反思、课堂评价的校本研训模式，促进系统进一步完善

随着本组教师的课堂观察、课堂评价、课后反思等校本研训环节的跟进，集众家之长，我们又对第二次形成的四级系统进行修改，将组成细胞外液的血浆、组织液、淋巴三大主要部分，在原有系统基础上补充它们之间的具体物质变化情况，使知识结构系统更加完善。

总之，我们教研组在近几年的教学实践中，在系统论的支持下，进行科学概念的教学模式的研究，以核心概念为主线展开教学，能够帮助学生建立完善的科学概念系统，同时重视学生对于概念的迁移应用，对学生科学探究能力的培养，有效提高学生的科学素养。

参考文献：

[1]刘恩山.普通高中生物课程标准（实验）解读[M].南京：江苏教育出版社，2003：64-65.

[2]朱正威.科学概念的教学是有规律的[J].生物学通报，2011（3）.

[3]曾广容等.系统论 信息论 控制论[M].长沙：中南工业大学出版社，1986.