利用图解辅助概念教学，培养学生生物学学科素养

郭穗绵 （广东省佛山市顺德区杏坛中学 广东佛山 528325）

形象思维是反映和认识世界的重要思维形式，具有生动性、直观性和整体性等优点。其表达的工具和手段包括能为感官所感知的图形、图像、图式和形象性的符号。新课程标准的设计理念强调聚焦重要的核心概念，发展学生的生物学学科核心素养。而生物学科重要概念的构建往往离不开图解的辅助。教师恰当地应用图解，能够帮助学生理解、应用知识，有效提高教学效率。

1 利用图解构建概念

1.1 形象直观的图解 概念的理解

高中生的抽象思维虽然逐步形成，但是在学习过程从具体到抽象的过程依然符合学生的认知规律。特别是刚接触新的知识、概念时，教师借助具体、直观的图象有助于学生对概念的理解。

学习促胰液素的发现时，学生由于缺乏相应的生理结构知识，无法建立起相应生理结构的联系，对实验的处理不理解，因而对结果的分析上存在很多障碍和疑惑。教师只通过讲授会影响该部分科学发现的思想方法和批判性思维的落实。教学中，教师可借助图1，呈现沃泰默的三组实验。

图1 胰腺分泌胰液的两种猜测

教师设问：据图1分析，假设如沃泰默所想，这是一个非条件反射，那么感受器分布在哪里，接受什么的刺激？效应器在哪里，做出的效应是什么？根据神经调节相关原理，（1）和（3）对照又说明什么？（不通过反射弧也能完成胰液分泌）教师再呈现斯塔林和贝利斯的实验（4）稀盐酸+小肠黏膜研磨液 ——注—入→ 狗的血液中→胰腺分泌胰液，设问：（2）和（4）两组实验处理区别在哪里？血管是遍布全身的，小肠血管吸收的物质也会流经胰腺。这说明胰液分泌关键需要什么条件？

实践证明，结合图解和引导性问题，大部分学生能够条理清晰地对4组对照实验进行分析比较，并得出结论，锻炼了科学思维，有效提高了教学效率，弥补了纯粹用语言描述的不足，轻松突破难点，进而构建体液调节的概念。

1.2 概括、抽象化的图解助概念内化

直观手段给予学生的毕竟是零散的、表面的感性经验，教师还需要从形象走向抽象，让学生掌握事物的本质属性，培养其科学思维。通过教师对零散现象的抽象化归纳，还有助于学生对知识规律化、结构化，触类旁通，解决相关的问题。例如在神经调节的教学中发现，学生能够形成低级中枢受高级中枢控制的总体印象，但在知识应用上还是存在困难，比如无法正确分析胸段脊椎受损的患者下肢能否感觉和运动（排尿）。借助图2，教师设问：控制排尿的中枢包括哪些？脊髓中枢、大脑排尿中枢分别如何处理排尿信息？婴儿和尿失禁患者出现相应排尿情况的原因是什么？这说明两个神经中枢之间有什么关系？解决了高低级中枢的关系的问题后，教师再进一步设问：脊髓除了存在低级调节中枢，上下行传导束的作用是什么？感觉在哪里形成，高位截瘫（颈椎损害）患者能否感觉、能否执行大脑的指令进行运动？这样，学生既轻松理解了排尿反射相关问题，还可以解决包括被针扎到是先疼再缩手还是缩手后才感觉疼、突触后膜接受刺激后可能产生“兴奋”还是“抑制”等问题。

图2 控制排尿的神经

2 图解构建概念体系

2.1 通过概念图建立概念间的联系

将新学的概念置于相关联的概念网络中，不断构建概念的深度从而实现概念的理解，所学的知识也才有清晰的层次，并具有逻辑性。概念图就是一种能有效展示一组概念和它们之间意义关系的方法。复习课上，教师引导学生通过头脑风暴列出与“染色体”有关的名词，再应用已学知识自主构建能够体现“染色体”概念的内涵和外延知识网络图。学生构建出来的图解是五花八门，极具个性化的，图3是师生一起修改完善后的作品。由该例也可看出，对概念的学习并不是一蹴而就，而是边学习边补充、修正与完善的过程。教师在教学过程中要有意识帮助学生完成知识结构的梳理整合。

2.2 通过图解厘清相似、相关概念_的区别

图3 以“染色体”为中心的知识网络图

学生对概念的掌握，除了表现在建立相关概念之间的关联，还体现在新的情境下对概念的应用。而影响学生对概念综合应用的，包括前科学概念和易混淆概念之间的区别。因此，教师必须充分了解学生原有的知识、经验背景以及已有的前科学概念，有效创设认知冲突情境，实现前科学概念向科学概念的转变和完整认知结构的建立。比如，根据前科学概念具有顽固性的特点，教师通过图解将前科学概念的信息与科学概念信息至于同一场景中比较，使其具有高辨析度，从而让学生在对概念的再现、应用时能够准确投射到科学概念上。

例如，在群落结构学习中，学生出现两派观点，有的认为高山植被随海拔的升高而变化是垂直结构，有的则认为这是由于地形变化而引起，因此是水平结构。这时教师选用合适的“先行组织者”图4，设问：①高山的每个海拔梯度是否有相对清晰的的边界特征？根据群落的概念，它们属于同一群落还是不同群落？②阔叶林中是否存在乔木、灌木、草本的分层现象，针叶林呢？③引起高山植被梯度变化环境因素主要是什么，而决定群落植被垂直结构的环境因素又是什么？学生由此辨析出几个概念内在的本质性差异，得出结论：由于分属不同的群落，因此它即不属于垂直结构，也不属于水平结构，而是植被的垂直地带性分布。学生从而对植被分布形成整体认识。

图4 植被的垂直地带性分布

而易混淆的概念间的比较，教师最好能够选用表现手法相似，但又能够体现本质区别的图解。这样既可加深学生对概念的理解，也有助于他们在新情境下准确对概念进行提取和应用。

3 优化问题设置，充分发挥图解的价值

科学、精心创设的图解能够传递出概念所包涵含的丰富信息。教师在课堂的教学教学中，不只要教学生怎么看图解，更要通过创设、优化问题设置，充分挖掘图解的信息与价值，最终达到开启学生思维、深化认知，启发、创新思维的目的。例如，前面促胰液素的发现实验，教师还可以进一步设问：通过实验（1）、（3），得出胰液的分泌不通过神经调节这一结论是否正确？学生结合图解，得出实验只能证明胰液分泌可以不通过神经调节，可以猜测胰液的分泌也有可能是两种途径共同调节的结果，从而培养严密的思维。

授之以鱼，不如授之以渔，应用图解进行概念教学的终极追求是让学生能根据自己的学习需要去设计、应用图解，帮助自己完成思维梳理，完成概念的自主构建，真正体现学科的核心素养的落实。