生物学科概念的解析和达成刍议

吴向阳

（福州教育研究院，福建 福州 350001）

《义务教育生物学课程标准（2011年版）》（下文简称课程标准）明确提出，要凸显重要概念的传递，这就要求教师在进行教学设计和实施时，必须考虑本课时教学内容涉及哪些重要概念，重要概念与一般概念之间有怎样的关系。课时教学建立的概念框架应指向重要概念，教师解析概念和引导学生达成概念，体现了教与学的逻辑。

一、概述概念的解析和达成

概念的解析是指教师在分析教学内容时，应依据课程标准确立本节教学需要达成的重要概念，并对重要概念进行结构分析，确立其下位概念、梳理各级下位概念间的关系、建立重要概念统领的概念框架。

概念的达成是指学生通过教师提供的体验活动或事实性知识的获得，认识和理解一般概念，或通过若干个下位概念，学生得出了某个上位概念。学生沿着教师帮助建立的概念框架，最后形成对重要概念的理解。概念的解析是教师对概念从上位向下位的拆分，最终找到贴近学情、直接能由事实支撑的概念，作为课时教学的起点。它体现了教师对教的逻辑的设计。概念的达成是学生从具体事实性知识的认知到抽象概念的形成，建立起由下位概念到上位概念、直至建构与本节相关的概念框架，实现教的逻辑向学的逻辑的转化。课堂教学观摩时，通过观察、分析教师对教学活动的设计和组织，可以得出教师对概念解析的逻辑，观察和记录学生在教学活动中的反应，可以发现学生达成概念的学习效果。本文以Y教师和L教师执教的人教版七年级上册《生物学》中“细胞的生活”（第一课时）教学观察与分析为例，探讨对概念的解析和达成的思考。

二、“细胞的生活”教学观察和分析

1.图像引入，提出“细胞生活需要物质能量”

Y教师提供白细胞“追杀”病菌的视频，L教师呈现洋葱表皮和人口腔上皮细胞以及花生细胞的切片图。学生注意力集中，认真观察白细胞“追杀”病菌的视频，Y教师引导学生从“白细胞的生活”初步认识“细胞的生活需要物质和能量”。L教师的学生观察花生细胞的切片显微结构，发现“花生是由花生细胞构成的”，为“细胞承担生命活动”提供了事实证据的支持。可见两位教师确立了要帮助学生建立的大概念是“细胞的生活需要物质和能量”“生命活动是由细胞承担的”。总体上，Y教师运用演绎法逐步解释和证明来组织教学，L教师则运用归纳法指导学生搜集事实证据而习得概念。

2.实验体验，建立“细胞由物质构成”

实验一Y教师燃烧树叶，演示树叶中含有可燃含碳的有机物及不可燃的无机盐。L教师烤花生、压花生、烧花生，演示花生含水分和油脂，有机物和无机盐等等。学生认真观察演示实验，大部分学生能说出“细胞是由有机物和无机物组成的”。可见两位教师提供的实验现象，有利于帮助学生建立一般概念“细胞是由有机物和无机物组成的”，进而支持其上位概念“细胞是由物质构成的”的得出。实验二Y教师演示品红溶解于水的实验，学生观察品红分子在水中扩散的现象。L教师将红糖倒入水中，学生发现混合物的刻度不等于两者总和，L教师接着类比法演示大米与红豆混合，学生观察到大米渗入红豆缝隙间。

通过演示实验和教师的启发，学生能说出“品红是由分子构成”“红糖是由分子构成”。学生的回答暴露出“物质是由细胞构成的”这一迷思概念，教师通过推理分析帮助学生转化概念。

可见教学过程中，Y教师与L教师都解析了“物质是由分子构成的”这个一般概念。对于这个抽象的概念，L教师选择的是让学生观察“品红的微小颗粒在水中能扩散”的现象。Y教师则通过类比法，让学生发现物质的微小结构间是有空隙的。在转化迷思概念的过程中，两位教师皆帮助学生建立生命体、细胞、物质这三个概念的从属关系。

3.归纳和演绎，形成“细胞膜控制物质进出”

Y教师播放实验视频：一号蛋黄不做处理，二号蛋黄外滴加石蕊，三号蛋黄外滴加红药水，静置后撕开蛋黄膜观察结果。L教师运用谈话法讲解细胞膜控制物质进出的模式图，展示海水和海带的钠盐、碘盐含量的数据对比。之后教师出示生、熟苋菜浸泡在水中颜色的不同，要求学生做出解释。通过Y教师对三个蛋黄对照实验的分析，学生发现，由于蛋黄膜的控制，有的物质不能到蛋黄膜之外、有的不能进入蛋黄膜之内、有的可以进入。启发学生说出了“细胞膜可以控制物质进出”。L教师的数据分析让学生发现海带细胞膜内外钠、碘浓度分别有巨大差别，认识到细胞膜有选择作用。在“苋菜”问题中，学生的解释是“细胞膜破坏了，无法控制物质的流出”。

可见为了达成“细胞膜可以控制物质进出”这个概念，Y教师用的是归纳法，提供了三个事例。L教师用的是演绎法，陈述细胞膜的控制作用后举证，并且设置了新的问题情境“熟苋菜为什么泡水有颜色？”，以此检验学生如何应用概念。

5.类比建模，阐释“细胞的生活需要能量”

Y教师展示开动玩具车必需的要件，讲述细胞内能量转化过程。L教师用发动机做比喻讲述细胞内能量的变化。两位教师皆花了较长时间进行“细胞需要能量”相关概念的教学，对能量转化过程进行推理和分析。此时大部分学生出现了走神和打哈欠的现象，少有应答。

可见，教师讲述的“能量不是凭空产生或消失”“叶绿体将光能转化为化学能”“化学能储存在光合作用制造的有机物中”“呼吸作用分解了有机物”“线粒体使有机物释放能量”等概念众多且抽象，学生缺少直观经验和认知基础，此处成为学生的学习难点。

6.总结反馈，形成概念框架

两班师生以谈话式回顾板书。接着L教师以习题检测学生的学习效果。Y教师创设问题情境，指导学生小组讨论“为什么小明吃了东西有力气跑与跳？”

总结反馈阶段，学生应答热烈，习题答对率高，小组讨论热烈。对于“有机物储存着化学能”这个概念，两班学生都应答困难。发现Y教师运用的习题大多是对事实性知识的回忆，涉及对“是什么”问题的回答。L教师的情境讨论题中学生表述量大，涉及对“为什么”问题的回答。后者有利于教师了解学生对概念内涵的理解情况。

三、基于“细胞的生活”观察反思

1.基于学情确立概念解析框架

学生的学习起点是已有的认知水平。由于七年级学生处于生物学科的起始学段，缺乏对生物学事实现象的认识和概念的积累，教师要了解学生的认知出发点，为学生合理地建构概念框架。以“细胞的生活需要能量”为例，七年级新授课时，应帮助学生建构概念体系1：

A自然界中有各种形式的能量

A-1自然界中的能量可以转化

A-1-1自然界的能量转化需要一定条件

B细胞中的有机物储存着化学能

B-1能量在细胞中会发生转化

B-1-1细胞内有能量转换器叶绿体和线粒体

B-1-1-1叶绿体将光能转化为化学能

B-1-1-2线粒体将化学能释放出来

完成八年级生物学学习后，帮助学生建立概念体系2：

A细胞中的有机物储存着化学能

A-1光合作用制造有机物

A-2叶绿体将光能转化为化学能，并将化学能储存在有机物中

B有机物的化学能可以释放出来供细胞利用

B-1呼吸作用分解有机物

B-2线粒体可以使化学能释放出来

B-3化学能可转化为热能、电能、机械能等等形式的能量

概念体系1中“有机物中存在着化学能”这个概念对七年级生物学学习十分关键，教学中若能提供事实证据加以支持，则有利于对后续的教学难点“细胞的能量”的解决。若教师以为“讲深就能讲透”，则会脱离学情将大量名词术语带入课堂教学，增加学生的学习难度。

2.陈述式表达呈现概念达成目标

教师通常以板书来呈现一节课中主要的概念学习目标，板书可以展示教师对概念的解析逻辑，并帮助学生回顾概念内涵形成概念框架，因此板书的呈现方式影响到概念的达成。本课两位教师的板书分别如图1、图2所示。

图1 Y教师的板书

图2 L教师的板书

上述两个板书都以陈述的方式呈现概念。对于不是学科专业人员的初中学生来说，用完整的句子表达概念，比起用短语和专业词汇，更有效地传递概念的内涵。［1］同时，陈述句式表达概念，与课堂教学过程所达成的概念形式及内容吻合，有利于学生完整地复现和再认概念。而有些板书，以序号加词组的形式呈现，如“一、细胞中的物质”；“1.有机物”“2.无机物”等等，当学生在复习时，这样的板书不利于回忆和再现概念的内涵。

3.设计新情境检验概念达成效果

学生的学习是为了获得概念并在未来的学习和生活中运用。教学中模拟生活情境问题来反馈教学，有利于评价学生概念的达成。图3表示L教师用于指导学生讨论的话题“吃了苹果的小明有力气跑跑跳跳”。

图3 人体生命活动能量来源示意图

利用该图片情境，学生能够描述出“太阳光能通过叶绿体转化为化学能”“苹果的有机物储存了化学能”“苹果的物质通过细胞膜进入人体细胞”“化学能通过线粒体释放出来”等一系列概念，综合应用这些概念，学生解释“人体生命活动能量来源”这个问题。当教师将教学的关注点转到促进学生的概念迁移上，才能引导学生建立系列概念之间的逻辑关系来解决问题。［2］相反，如果巩固环节仅是名词术语的填空和选择，师生则容易囿于事实性知识的回忆和再现。

4.目标设置指向重要概念的达成

科学教育的目的不是获得一堆事实堆积的知识，而是实现指向核心概念的一个进展过程。［3］师生的教学活动是在落实每个概念的达成，而教师所设定的课时或单元目标却始终要指向更大的概念和重要概念，并为生物学观点的渗透做积累。例如，烧花生的实验不是要学生背下“能烧的是有机物，剩下的是无机物”，而是要给学生留下“花生是由有机物和无机物构成的”这个概念。再例如，展示“品红在水中扩散”为了得出“品红是由分子构成的”进而得出“（多数）物质是由分子构成的”这个概念；“细胞膜控制物质的进出”指向更上位的概念“细胞是相对独立的结构，与外界环境有物质的交换”；“花生细胞承担了生命活动”这个概念指向“细胞是生物体结构和功能的基本单位”这个大概念，等等。概念的解析是教师帮助理清学生概念达成的路径，更上位的概念直至大概念，是学生概念达成的方向。当教师有意识地确立重要概念这个路标，并把每一个下位概念的获得看作是掌握大概念的必需环节，教学中才能时时保持对重要概念学习的高度关注，并在教学过程中不断引导学生概括和归纳。这样才能避免让教学陷入事实性知识的描述和碎片化的概念学习。