通用概念融入高中生物教学实践研究

黄诗欣 李玲 谢莹莹

摘 要 通过阐明通用概念的内涵及教学策略，以通用概念中“因果关系：机制与解释”融入“生长素的生理作用”的教学为例，探讨与交流通用概念在高中生物教学实践中的实施方法。

关键词 通用概念 教学策略 教学实例

中图分类号 G633.91 文献标志码 B

学科间的交叉、渗透与综合是21世纪科学技术发展的基本特征，跨学科研究日益重要。物理、化学、生物是自然科学的分支，生物以物理和化学知识为基础解决生命现象中的问题。它们都是以实验为基础的学科，研究过程中存在着许多通用的基础研究方法和概括性的方法论。因此，基于自然科学的发展趋势及其不同分支在基本原理、思维方式、研究方法上的一致性，通用概念应运而生。

《K-12科学教育框架：实践、跨学科概念、核心概念》和《新一代科学教育标准》强调“核心概念”与“通用概念”的重要性，提倡树立“少而精”的教育理念。刘恩山教授也指出：我国高中生物学课程标准需完善的内容之一是将跨学科通用概念融入生物学课程，促进生物科学素养的培养。因此，通用概念融入高中生物教学实践尤为重要。目前，缺乏针对通用概念融入高中生物教学中的实践研究，下面以通用概念中“因果关系：机制与解释”融入“生长素的生理作用”教学为例，探讨通用概念融入高中生物教学的实施方法、优势与需要注意的方面。

1 通用概念

通用概念（也称“跨学科概念”或“统一主题”，crosscutting concepts），是指一些可以超越学科界限，帮助学生建立一个连接不同学科知识的组织性框架，以建立连贯的科学视野。其主要内容包括：模式、因果关系：机制与解释、尺度、比率和数量、系统与系统模型、物质与能量、结构与功能、稳定与变化。通用概念是自然科学中通用的上位概念，是指导科学研究的思维方式和方法论。

其中，“因果关系：机制与解释”的含义为：通过科学研究探索自然界中具有规律性的事件得出原理，在特定的情境中检验，并在新情境中预测和解释事件。该概念呈现了问题研究的一般思路，阐明了科学研究的方法。

2 通用概念融入高中生物课堂的教学策略

由于通用概念属于指导科学研究的通用思维，教师在课堂上利用直接讲授法难以让学生理解。相反，以体验式学习为教学理念，给予学生经历该思维过程的体验，更能实现上述目标。因此，在教学策略上，以通用概念指导教学设计，整个教学过程的思路体现了通用概念的思维方式，学生经历该教学过程即完成该科学研究思路的体验。目前，通用概念的教学易与学科交叉教学混淆，两者的区别见表1。

3 通用概念融入高中生物教学实践的实例

以“因果关系：机制与解释”融入人教版高中生物学教材必修3中“生长素的生理作用”教学为例，按照“通过实验得出原理——检验原理——应用于新情境”的步骤将该概念融入教学过程。具体教学过程如下。

3.1 探索及检验机制

3.1.1 布置任务，阐明目的

教师说明“生长素的生理作用”的教学目标：（1） 知识目标：概述植物生长素的生理作用；（2） 能力目标：尝试探索生长素类似物促进插条生根的最适浓度；（3） 情感、态度与价值观目标：领悟科学发现在生产中的应用价值。其中，本教学更需要突出的目标为：体验通过实验探索规律得出原理、检验原理，并将原理应用于新情境中的过程。接着，教师布置“探索生长素类似物促进插条生根的最适浓度”的实验。在实验前，教师阐明学习目标，让学生明确通过整个学习过程可以理解该通用概念和科学研究方法。

3.1.2 开展实验，探索与检验机制

利用生物选修课的时间，学生自然分成8个小组，以小组为单位，开展“探索生长素类似物促进插条生根的最适浓度”实验，得出生长素类似物调节植物生根生长的规律——低浓度促进插条生根，高浓度抑制插条生根。该教学环节的设计让学生亲身体验科学研究中通过动手实验得出原理的知识生成过程。

实验结束后，小组间自由讨论和交流。此时，不同实验小组间多组实验结果的对比实际上完成了多次重复以检验所得原理的过程。

3.2 应用机制

3.2.1 课堂汇报，总结机制

实验小组代表在生物课堂上汇报得出的生长素调节植物插条生根的规律。教师根据小组汇报的结果，总结并延伸生长素调节植物生长所涉及的生理原因，如生长素对植物的不同器官、插条基部细胞的不同成熟程度的作用效果相异等。

3.2.2 应用机制，分析实例

教师列举多个植物生长现象及生长素作用应用的实例，如根的向地性、植物的顶端优势、利用生长素类似物田间除草等，让学生应用探索获得的原理预测或解释上述实例现象。设计该教学环节的目的是让学生体验将实验所得的原理应用于解释根的向地性、植物的顶端优势等新情境。

3.2.3 总结并深化通用概念

小结时，除了回顾本课生物学核心概念，教师需要介绍“因果关系：机制与解释”的含义——通过科学研究探索自然界中具有规律性的事件得出原理，在特定的情境中检验，并在新情境中预测和解释事件，呈现问题研究的一般思路。教师要引导学生回顾本课的学习过程：本课先通过学生动手实验探索生长素生理作用的规律，得出原理（低浓度促进插条生根，高浓度抑制插条生根）；学习小组交流对比不同小组的实验结果完成对该原理的多次检验；学习小组最终学生在课堂上将自己探究得出的原理应用于解释根的向地性等新情境中，引导学生通过亲身体验上述整个学习过程建构该通用概念。

另外，教师要给予学生发散思考“在化学和物理的学习当中是否有过相似的探究思路”的机会。目的在于引导学生意识到该研究思路在其他学科中也是适用的，体会自然科学中科学研究方法的共通性。

4 通用概念融入高中生物教学实践的思考

结合《普通高中生物课程标准（实验）》的要求，“因果关系：机制与解释”融入“生长素的生理作用”的教学中，其具备的优势与需要注意的方面如下。

4.1 优势

以通用概念指导教学设计，有助于培养学生问题探究的思维方式。在传统教学中，尽管教师意识到通过实验让学生认识知识形成过程的重要性，但经常并未将其上升为理念指导教学设计。“因果关系：机制与解释”阐述通过科学研究形成知识的途径，体现了问题探究的一般思路。以其指导“生长素的生理作用”一节的教学设计，从探究生长素影响植物生根的生理作用开始，最终应用该原理预测与解释其他生活实例，整个教学过程的思路体现了该概念中的科学研究方法，实现了将通用概念融入生物学教学，帮助学生建构问题探究的一般思路。

以学生为主体，在体验式学习中内化科学研究思路。传统教学尽管也提供了通过实验让学生体验动手的过程，但在教学过程的设计时容易忽略学习过程的整体性可以给予学生模仿与体验科学探究的一般思路的机会，从而忽略学习过程中隐含的能力培养。上述教学设计在实验开始前明确阐述了学习目标，提醒学生注意体验学习过程，最后也阐明整个教学过程及各教学环节与该通用概念的关系，让学生明确通过该学习过程可以体验问题探究的一般思路和过程，理解该通用概念。整节课以学生活动和体验为主，实现了教学中以学生为主体，并给予学生领悟学科间共通性的机会。

4.2 需要注意的方面

将通用概念融入高中生物教学实践时，教师需要注意：

① 注意生物教学中的核心任务是生物核心概念的传递，教师切勿因通用概念的融入而偏离教学重心。通用概念的融入是为了通过让学生建构研究问题的一般思路，从而促进对生物核心概念的深刻理解。

② 通用概念与生物教学内容并非呈现一一对应的关系。通用概念可以作为教学设计的指导理念，因此对一个教学内容，教师可以根据实际情况引进多个通用概念；通用概念中的一个内容也可以融入到多个生物教学内容中，如上述概念还可指导光合作用、分离与自由组合定律等的设计。

③ 由于通用概念较为抽象，属于科学研究的思维方式，因此学生对通用概念的理解，需要通过体验长期培养与渗透，内化为自身的思维方式。

5 总结与展望

通用概念融入高中生物教学实践有助于促进学生对自然科学中思维方式和方法论的理解，形成科学研究的一般思路。教师运用通用概念指导教学设计，以整个教学过程的思路体现通用概念涉及的研究思维，安排学生进行体验式学习，可以达到将其融入高中生物教学的目的。但有关将通用概念融入高中生物教学实践的方法及教学实例的研究还处于起步阶段，今后的深入研究有助于教学效果的提高。

参考文献：

[1] 刘恩山.课程内容少而精，教学过程重实践——高中生物学课程标准修订中期待完善的内容[J].基础教育课程，2013（Z1）：67-70.

[2] 王威，刘恩山，李倩.将跨学科概念融入高中生物学课程初探[J].生物学通报，2012，47（8）：29-33.

[3] 李玲.模块植物生理学实验指导[M].北京：科学出版社， 2009.