以学生思维活动为主线构建生物学核心概念*

平亚茹 （北京市第一0一中学 北京 100091）

美国课程专家H.Lynn Erickon提出“概念为本的课程与教学”，认为提高学业标准更多的是要求思维能力的提升，而不是掌握更多的事实内容［1］。由于概念是事物的本质属性在人脑中的反映，它是在抽象概括的基础上形成的。概念的研究是思维研究的焦点和基础［2］。正如斯腾伯格所说：“我们坚信：教育的最主要目标就是引导学生的思维,这也是教育最令人欢心的目标。”［3］因此，思维活动是课堂教学中师生的核心活动。在教学实践中，如何围绕核心概念设计教学，促进学生的思维能力发展是目前亟待解决的问题。本文以“植物体的结构层次”为例,论述以学生思维活动为主线构建生物学核心概念，从而培养学生的思维能力。

1 构建单元核心概念体系,为思维活动规划路径图

“细胞是生物体结构和功能的基本单位”这一核心概念并非集中于某一章节而构建，该单元既有贯穿前后的一些重要科学思想和方法，又有需学习、探究的相似情境，还有内在的知识逻辑联系等，所以，在教学过程中，要对其进行整体上的考虑设计［4］。因此，在设计以学生思维活动为主线构建生物学核心概念的教学时，教师应先构建该单元的核心概念体系，如表1所示。在进行教学设计时，以此作为思维活动路径图，设计教学活动、学习活动和评价活动。

表1 “植物体的结构层次”单元概念体系［5］

由表1可以看出，“细胞是生物体结构和功能的基本单位”是在大量的关于细胞的形态、结构和分裂、分化事实，以及关于组织、器官和系统一般概念的基础上概括形成的，可以统摄一般概念，且具有迁移应用的价值。一旦形成“细胞是生物体结构和功能的基本单位”这一核心概念后，就可解释“为什么不同的组织细胞不同”等大量的事实性知识。因此，学生在形成核心概念后，通过核心概念的迁移应用，可由概念性知识转化为事实性知识，并解决实际问题，不但可以减轻学生的学习负担，而且提高了其分析问题、解决问题的能力［6］。

2 感知、生疑、激疑、释疑，让思维围绕核心概念而展开

中学生思维的基本特点是抽象逻辑思维处于优势的地位，但在很大程度上，还属于经验型，他们的逻辑思维需要感性经验的直接支持［2］。因此，在教学设计时，教师应创造丰富的感性材料，为青少年从经验型抽象思维过渡到理论型经验思维提供有力支撑。

2.1 提供丰富的感性材料，让学生充分感知，建立表象 教师给每个小组准备一盆不同种类的植物，例如，金橘、番茄、菊花、豌豆苗、柏树（盆景）等，探究绿色开花植物体的组成。

当学生观察完后，教师可让各组成员分别介绍植物体的组成。例如观察菊花的小组提出植物体有根、茎、叶、花4种器官，观察金橘的小组提出植物体有根、茎、叶、果实、种子5种器官。各组汇报结束，可请学生归纳这些植物体的共同组成器官。通过归纳，学生很容易概括出“植物体是由根、茎、叶组成的”。这时，学生会产生疑问：为什么有的植物体有花、果实、种子，有的植物体却没有？这是学生真正参与思维活动产生的渴望被解答的疑问。教师不应立刻解答这一疑问，而应将其抛给学生分析。有的学生认为，这些植物也有根、茎、叶、花、果实、种子六大器官，例如，豌豆苗还没开花，更谈不上结果，所以看不到花、果实、种子。有的学生认为，并非所有的植物体都有根、茎、叶、花、果实、种子六大器官，例如，柏树就是不开花植物，没有果实。此时，学生争论很激烈，并充分暴露其前概念，作为教师要转化学生的这一前概念，指出柏树、松树等裸子植物是不开花结果的，只有绿色开花植物体才有根、茎、叶、花、果实、种子六大器官。

值得注意的是，在探究绿色开花植物体六大器官的环节，教师可有意选择柏树，创设产生认知冲突的情境，引发学生的思维碰撞，通过对比分析构建绿色开花植物的概念。

2.2 提出基本问题，激发思维，让思维围绕核心概念展开 基本问题是教与学的关键驱动力，可促使学生积极参与到学习中，并在以行为表现为本的活动与更深层概念性理解之间架设一座桥梁。基本问题是帮助学生在更复杂水平上进行思维的一个有效工具［1］。

在学生构建“绿色开花植物体直接由六大器官组成”这一概念后，教师可提出这一基本问题：器官各组成部分的形态、结构特点及其功能相同吗？围绕本节课的核心概念提出基本问题，目的是以基本问题激发学生的思维，并为其思维活动指明方向。

2.3 基于基本问题设计探究实践活动，将思维引向基本理解 基于基本问题设计探究实践活动，目的是让学生通过解剖、观察植物器官，探究各组成部分的形态、结构特点，推测它们的功能，从而促进基本理解（抽象概括），构建概念。

基本理解是思维综合水平的基础。由于它们是在事实基础上产生的深层的、可迁移的观念，可称之为基本理解。抽象概括是对概念关系的表述［1］。

2.3.1 观察是思维的“触角” 通过对比观察番茄果实，学生发现果皮、果肉和细丝的分布、硬度、形状等方面存在很大差异。他们根据番茄表皮坚韧，以及表皮破损后易腐烂的生活经验，推测表皮具有保护功能；根据果肉有酸甜味，柔软、多汁，推测果肉细胞有储存糖类等营养物质的功能；根据黄白色的细丝深入到番茄果实的各个部分，推测细丝起“联系”作用。

2.3.2 猜想是思维的“翅膀” 在交流时，学生可根据植物各部分的功能推测细胞的特点，从而发展根据事实提出猜想的思维能力。著名科学家牛顿曾说：“没有大胆的猜想，不可能有伟大的发现和发明。”

2.3.3 体验是思维的“源泉” 为了寻找证据，验证猜想，学生积极主动地用显微镜进行观察，并发现植物器官不同部位的细胞具有不同的形态结构，细胞不是散乱地排布，而是有序排列形成一个个细胞群。教师无须告诉学生各细胞群是什么，可让学生命名这些不同的细胞群。学生根据动物体的结构层次中学过的有关的组织概念，结合观察和推测，会将表皮、果肉、细丝分别命名为保护组织、营养组织及联络组织。由于他们不知道细丝的功能，就会暴露出其前概念。为了将前概念转变为科学概念，教师可出示茎、叶、花都变红了的百合花，引导学生思考：红墨水是如何从茎运输到叶、花的？学生认识到变红的细丝是输导组织，输导组织贯穿于整个植物体。之后，教师可请学生品尝雪花梨和甘蔗，体验机械组织、薄壁组织和输导组织的存在方式及区别，说出各组织的功能。由树为什么能不断加粗等现象，分析分生组织的功能。可见，没有体验，也就没有思维的源泉。学生通过观察、猜想、体验，建立表象，对各种组织如何形成器官形成感性认识。

2.3.4 概括是思维的“内核” 在表象的基础上，通过抽象概括构建“每一种器官都由几种不同的组织构成”“每一种组织都由形态相似、结构和功能相同的细胞联合在一起形成”的概念。

2.4 分析、归纳、概括、总结，让思维引领概念系统化 教师引导学生通过分析、归纳、概括、总结，由微观到宏观，再由宏观到微观描述植物体的结构层次，绘制植物体的结构层次图（图1）。

在生物体的结构层次中，细胞是最基本的层次。由细胞→组织→器官→生物个体，其中每个层次都是一个整体，通过系统思维，运用综合分析法，将细胞各个结构依据其功能联系起来，才能从整体理解细胞各个部分之间的相互关系，以及协调配合完成细胞的各种生命活动。

总之，以思维活动为主线构建生物学核心概念，从学生的学习过程来看，经历实践—认识—再实践—再认识的过程。从学生的思维发展特点来看，经历从经验型（感性）思维方式到理论型（理性）思维方式的飞跃。从学生思维训练的预期效果来看，即将经历从再生性思维到创造性思维的培养过程。可以说，科学概念的形成过程，是思维的发展过程，而逐步构建概念体系的同时，也会培养学生的科学思维能力。