突破概念教学难点 发展学生思维能力

袁艳华

概念是思维的产物，也是思维的工具，建构概念的过程就是思维的过程。在概念教学中，由于教学内容的抽象性、复杂性，或是学生已有的认知基础、能力水平等诸多因素的影响，学生在建立和理解一些概念时往往会存在一定的困难。教师根据不同的教学内容，采取恰当的教学方法，可以有效突破概念教学的难点，发展学生的思维能力，提高学生的生物学核心素养。

1依托模型构建

模型能够以简化、直观的形式显示复杂的事物和过程。教师利用模型进行教学时，可在一定程度上使抽象概念具体化、微观结构宏观化、隐性内容显性化，有助于促进学生自主建构知识，提升学生的探究思维能力和逻辑思维能力。

1.1自制结构模型

生物学研究的对象，有的非常微小、抽象，它们的结构层次及功能是概念教学的难点。学生通过观察图片、Flash动画，往往只是记住了有关概念名词，并没有真正建立起有关生物体的结构层次、生命活动等基本概念、原理的知识。自制结构模型可以使抽象的概念、过程直观化和具体化，可以帮助学生更深刻地理解结构与功能观。如在学习“植物细胞的结构与功能”时，教师提供塑料饭盒、保鲜膜、水、气球、核桃、黄豆和绿色豆荚等相关材料，要求学生4人为一组制作植物细胞模型，并组织学生从科学性、艺术性等方面对各小组制作的模型进行评价。再如，在学习“呼吸运动”时，教师指导学生利用1个体积约为500mL的矿泉水塑料瓶、1个玻璃三通管、1个一次性橡胶手套、2个小气球、胶带以及剪子等制作“呼吸过程中膈和肺的变化模型”，组织学生探究膈的运动状态与肺容积变化的因果关系。

当学生通过讨论、分析、类比和归纳等思维活动，制作并描述合理形象的結构模型时，他们不仅从平面到立体完成了对相关结构层次的认识，而且真正理解和建立起生物体结构与功能的辩证统一观。

1.2构建过程模型

有些概念的形成过程比较抽象、复杂，学生往往难以跟上教师的讲解节奏，理解概念的本质。如苏教版教材“人的性状和遗传”一节中的“基因控制生物的性状”，这一概念的形成涉及到显隐性基因、显隐性性状以及基因传递的原理等多个小概念，且是个连续的、动态变化的过程。在教学中，教师可用红色卡纸模拟显性基因、透明卡片模拟隐性基因（卡纸和软磁铁是在构建过程模型中常用的简单易得、直观形象的材料），引导学生模拟不同的基因型和表现型（图1）。在学生初步推断、归纳出基因型与表现型关系的基础上，教师再引导学生在白纸上用箭头、红色卡纸、透明卡片构建“能产生单眼皮后代的双眼皮父母的基因传递过程及后代性状表现”的过程模型并展示讲解（图2）。最后，在学生构建起过程模型的基础上，教师以人的耳垂性状为例，引导学生自主建构遗传规律的概念模型。

再如，“食物链中的能量传递”是“生态系统中的能量流动和物质循环”一节的教学难点，教师先以草原上的“草→兔→狼”这一食物链为例，引导学生讨论分析：①草如何获得能量？②草固定的能量如何被释放利用？③兔如何获得能量？④草固定的太阳能会全部流入兔体内吗？为什么？然后，教师用3张大小、颜色不同的彩色卡纸代表不同生物获得的能量，2个大箭头和2个小箭头代表流入每个营养级的能量多少，引导学生选择合适的箭头（2个）和卡片（卡片上要分别写上生物的名称）构建能量在食物链“草→兔→狼”间传递的过程模型（图3）。最后，在学生纠正、展示过程模型的基础上，引导学生抽象出食物链中能量传递的特点，建构生态系统中能量流动的概念模型。

利用卡纸构建过程模型既能直观形象揭示认识对象的主要特征、本质，又能将学生内隐的思维过程可视化，是引导学生分析问题、解决问题的有效方法，也是学生外显的科学探究能力。学生在构建模型的过程中，不仅主动掌握探究了生物学概念、原理和规律所必需的思维方法，又反向加强了对知识更深层次的理解以及核心素养的隐性生成。

2优化实验设计

实验是学生获取生物学知识，提高探究能力以及科学素养的重要方法和途径。教师综合考虑季节性、典型性以及就地取材等多种因素，优化实验材料的选择，可以激活学生的思维，促成学生对概念的建立、理解和应用。如在苏教版七年级上册教材中的实验中，教师通过对实验材料的优化取得了较好的教学效果。

①观察“大豆种子的结构”中，教材推荐的观察材料是清水浸泡24h的大豆种子，教师可准备芸豆种子并让学生自带其他种子。芸豆种子较大，肉眼可清晰观察到胚芽、胚轴、胚根等结构。另外，学生参与实验材料的准备工作，体现出材料的开放性、多样性，有利于学生形成丰富的感性认识，并建立起“种子外部形态存在明显的差异，但种子的结构基本一致”的科学概念。

②实验“植物呼吸作用产生的二氧化碳”中，教材推荐的实验材料是新鲜的和烫过的蔬菜。教学实践表明，用一种蔬菜材料会导致学生认为只有叶才能进行呼吸作用，若选用新鲜的和烫过的白萝卜、马铃薯、菠菜、花菜、小西红柿、萌发的大豆种子等6种不同的植物器官让学生自主探究，可使学生突破思维的局限性，促成学生理解植物所有的活器官都能进行呼吸作用。

③实验“茎的输导功能”中，可选择大叶黄杨和桂花作为观察的理想材料。大叶黄杨的树皮易与木质部分离，剥下树皮，学生可明显观察到木质部变红，但看不清木质部中的导管；桂花枝条的树皮与木质部结合紧密，不易剥开，但可以清楚地看到木质部中的一条条红色的细线（导管）。因此，教师可将大叶黄杨和桂花这两种枝条结合使用，引导学生在观察中加深对茎输导功能的理解。

④观察“植物根尖的结构”中，教材推荐的观察材料是萌发的小麦种子。小麦种子的优点是根毛生长的时间较长，但根毛肉眼观察效果不佳。萝卜种子发芽快且根毛多，如果班次多，用萝卜的种子分批发芽能保证各个班级观察到最佳的根毛，以丰富学生的感性认识。因此，教师可选择作为了解根尖外形的实验材料。

⑤探究“蚯蚓在什么样的物体表面爬得快”中，教材推荐的实验材料是蚯蚓。该探究活动旨在让学生尝试科学探究的一般方法，体验科学探究的一般过程，但实验中易出现的问题（蚯蚓在玻璃板上爬得快、蚯蚓不作直线运动或静止不动、体长过长影响测量路程等）会在一定程度上增加探究的复杂性和干扰性。在该探究实验中，教师可选择面包虫作为实验材料，面包虫体型较小，活动性强，且运动轨迹可控，有利于学生形成科学探究概念。

此外，教师优化实验方法的设计，可以促进学生在学习过程中逐步发展理性思维，并基于证据运用归纳与概括等方法，探讨、阐释生命现象及规律。如“绿色植物的蒸腾作用”是教材中的一个验证性实验，教师可将该实验变式为探究性实验，引导学生利用天竺葵、透明塑料袋和塑料绳等自主设计2个小探究方案：①探究绿色植物通过蒸腾作用散失水分；②探究叶片是植物散失水分的主要器官。学生在自主探究的过程中不仅拓宽了认知的深度和广度，而且发展了思维的灵活性、深刻性和创造性。

3运用类比联想

运用类比联想将陌生的对象与熟悉的对象相比较，用类似的事物比拟被说明的概念或理论，有利于启发学生思维，化难为易，从而使学生获得鲜明、生动、完整的新概念、新理论。

如学生对“量”的含义比较陌生，在比较人体血量总量和失血量、原尿和尿液量时，教师可用1个5L的食用油塑料瓶和1个500mL、1.5L的矿泉水瓶类比人体血量总量和不同的失血量，用1个1.5L的可乐瓶和100个1.5L的可乐瓶類比尿液量和原尿。直观形象的类比、强大的视觉冲击力可大大激发学生主动探究的积极性。

再如，教师以手臂和手掌类比神经元的细胞体和突体，引导学生合作模拟神经冲动在神经元之间的传导过程；以“一粒花生米的燃烧使水温升高”的小实验类比食物在人体内也能通过类似的“燃烧”释放能量，引发学生思考有机物和氧气是如何进入人体细胞中，并自主探究、阐释人体摄入的食物、氧气与能量供给之间的关系。

学生进行类比、联想和迁移虽能有效化解概念教学的难点，发展创造性思维能力，但也有一定的局限性。因此，教师在运用类比联想方法时要适时、适度、适当，不能盲目依赖。

4整合虚拟资源

有的教学内容与学生的生活实际联系较远，学生往往一时难以理解、领悟；或是学生对社会、生活关注不够，主动获取信息的意识不强，难以在情感上形成认同、共鸣，进而产生自觉行动。如，学生在学习细胞的吸水和失水、体内气体交换、尿液的形成、生命的起源以及生物进化历程等内容时就会觉得有一定的难度。教师可整合虚拟资源，突破时空的局限，把所讲的对象化小为大、化繁为简、化静为动、化快为慢、化远为近、化虚为实，为学生合作探究提供感性材料和时空环境，促进学生积极进行发散思维，提高理性思考和推理能力，并最终促成学生对概念的自主建构，形成正确的生命观、生态观和生活观。