运用自主绘图建构生物学概念

2020-01-25叶健儿

中学课程辅导·教育科研 2020年35期

关键词：建构概念

叶健儿

摘要：以细胞中物质能量转变、心脏及血液循环等五个课堂教学为例，阐述如何结合概念转变的心理建构过程与策略，运用自主绘图法帮助学生建构相关概念。

关键词：自主绘图;建构;概念

中图分类号：G633.91 文献标识码：A 文章编号：1992-7711（2020）35-214-02

近年，建构概念就成为了教师教学研究的重要方面。有人就此做了一些尝试，但不多。通过对CNKI等资源库的查阅，主要有概念图、实验与论证两种探究模式等手段与策略。

图示作为生物课堂常用的方法，以往一般限于“教师画图，学生看”的层面，很少提到让学生绘图。近年有人尝试让学生进行自主绘图，并提出一些见解。但仅限于让学生“画什么图”，较少提到如何组织学生绘图。

本文主要以细胞中物质能量转变、心脏及血液循环等五个课堂教学为例，阐述如何运用自主绘图法帮助学生建构相关概念及其效果。

1.设计思想

自主绘图是指在教师的指导下，学生通过知识再现，用清晰、简洁的线条自主绘制生物简图，从而快速、形象地表达自己对生物结构、生物学过程的理解和感悟的过程。自主繪图的重要特征是去繁就简，突出展生物结构的主要特征，和生物学过程的关键信息。自主绘图属于直观图示法的其中一种，可以把学科的基本原理、基本概念及其内在联系的知识传授给学生，使学生的知识由零散变系统，帮助学生形成良好的认知结构。

初中阶段的学生对抽象符号已有一定的把握能力，可以实现形象与抽象之间的转换。皮亚杰认为：儿童智力、思维及心理发展的原因既不是先天的成熟，也不是后天的经验，而是来源于主体的动作。儿童2—7岁开始即通过符号或分化符号的媒介来注意当时感知不到的对象和事物，并再现出来。

建构主义认为，学习活动不是有教师向学生传递知识，而是学生根据外在信息，通过自己的背景知识，建构自己的知识的过程。在这个过程中学生不是信息吸收者，他要对外界的信息进行选择和加工;主张注重以学习者为中心;注重互动的学习方式。因此教师在教学不能只注重资料的呈现，还应设计符合学生特点的工作、活动，让学生参与其中，并以一定的方式表达出来，师生共同实现知识建构。

初中生物教学中，细胞内物质能量的转变、心脏的结构与功能等内容一直是教学难点，且包含一系列重要概念。如何帮助学生在学习中实现有效的知识建构，是一个亟待解决的问题。

基于以上认识和考虑，本文主要以以上几个课堂教学为例，阐述如何结合概念转变的心理模型建构过程与策略及建构主义原理，精心组织和引领学生自主绘图，在此过程帮助学生建构概念。

2.自主绘图法应用实例

2.1 在细胞内物质能量转变教学中的应用

3.自主绘图法对帮助学生建构概念的效果

3.1学生对相关概念把握准确。自2010年9月至今，笔者尝试用绘图法进行相关内容教学，取得了一定效果：从天河区中小学质量监控系统数据可知，2012-2019年任教班级相关知识点得分率均在0.7以上，学生相关概念建构效果良好。

3.2 学生综合运用概念解决问题的能力明显提高。笔者2011承担区级课题《直观图示法在初中生物教学中的运用研究》。实验班采用自主绘图法;对照班采用一般的图示法。研究发现：1.实验班和对照班学业成绩出现明显差异，尤其是涉及重要概念的把握、综合运用概念解决问题的方面。2. 经历时间越长，实验班和对照班学业成绩的差异越明显。

3.3有助于提高学生的学习能力，改善学习方法。从调查问卷看，本研究已经在学生学习其他知识、其他学科中产生了学法迁移。

4.思考与讨论

简图图示法教学在生物教学中由来已久，一般做法是教师画图让学生观察、理解。随着形势的发展，这种做法已经不能满足教学需要。有教师开始尝试让学生绘制简图，通常有两种策略。一种是老师把图画好后，让学生“抄图”;另一种则是给学生布置一个总体任务后，放手让学生绘图。这两种做法，一种很难调动学生的主体作用，而另一种则令学生不知从何做起，更谈不上实现生物学概念的建构了。笔者认为：应“在教师精心组织和引领下，学生逐步完成绘图”。笔者在实践中总结了组织学生进行自主绘图的一些策略。陈述如下：

4.1谨慎选择内容

自主绘图法耗时较长，因此应谨慎使用。应选择重难点、信息量较大、结构性和过程性的内容，以最大限度地发挥其效能。例如：雌蕊的结构及果实和种子形成的过程、消化系统的组成、血管的种类、心脏结构及血液循环、肾单位的结构及尿液形成过程等。

4.2提炼主干知识，设计图示

在设计简图时，要通过把握知识的内在联系去提炼主干知识，对枝节内容暂时忽略，从而体现其中包含的重要概念。例如：绘制“心脏的结构和血液循环”简图时，先不考虑“各腔的肌肉厚薄、瓣膜”等内容，各项工作的目的都为了促使学生在理解心脏结构的基础上推测出血液循环的基本路线。

4.3引发认知冲突，激发学习动机

如在“人体消化系统的组成”的教学中，不少学生以为食物会进入其中。教师应把这类问题郑重地提出来或组织表决、辩论等活动。又如“细胞中物质能量转变”教学：孩子们发现对两个反应式模糊不清。这时，教师及时提示：换一种方式去表达看能否帮助记忆？或者把学生的疑问突显出来：植物到底向外界放出什么气体？教师提示：尝试把两个过程画在一幅图中，看能否看清它们的关系？这样，学生内心产生“要画图”的需要，从而以饱满的热情投入工作，开始知识建构。

4.4设置最近发展区，搭建脚手架

4.4.1 控制任务难度根据最近发展区理论，任务不能太难也不能太容易。例如：让学生画出“光合作用”过程图示时，同时呈现“制鞋机图示”和光合作用反应式;画“消化系统结构图”时，允许学生看课本，以降低难度。

4.4.2绘图过程要设置分任务分任务间应有紧密的逻辑关系，层层推进，为学生搭建上升的脚手架去帮助他们形成新的知识模型、认识模型。如：学生不能正确书写两个作用的反应式的原因，主要是他们对反应式的形式感觉陌生，不理解其中符号含义。教师引导学生把“光合作用反应式”转换成“光合作用图式”。这样，学生经历了从抽象到形象的转换过程，在下阶段的工作中更好地绘制、理解图示，并能从形象的图示中提炼抽象信息。在正式开始绘图前，教师先组织学生依据不同物质的分子大小，讨论决定图例符号，为后面学习“合成、分解”奠定基礎。

内容分割方面，教师先引导学生绘制简图中的光合作用部分，然后让学生独立完成简图的后半部分——呼吸作用，最后完善全图（为表示三种能量形式的符号描上不同颜色）。这样，学生在上述第二、三环节的工作中自觉地比较两种作用，最后对两种作用的关系形成一个完整概念。“心脏的结构及血液循环”教学中，分任务可以这样安排：画出心脏的四腔并标注名称——在图中表示各腔间相通或不相通的关系——画与各腔相连的血管并标注名称——在血管中用箭头表示血流方向——连接相关箭头，画出体循环和肺循环路线。

4.4.3先示范再放手教师可选取部分前期工作为学生做示范，让学生在模仿中完成其余工作。如：绘制“细胞中物质能量转变”简图时，教师示范如何画二氧化碳和光能的符号，而其它符号、箭头由学生画;绘制心脏结构图过程中，教师示范如何画一条血管、一个箭头，其它的血管和箭头由学生讨论完成。又如：教师带领学生画动物细胞，学生画植物细胞;教师示范画唾液腺、胃腺，学生画肝脏、胰腺和肠腺。这样学生可以利用刚得到的经验去处理新问题，情绪高涨、享受着成功与学习的乐趣。同时，学习效率得到明显提高。

4.4.4提供基本框架若让学生在白纸上绘图，常会碰到以下问题：由于绘画技术所限以及图形大小、布局安排等问题，在绘图开始阶段占用了大量时间，且影响学生的信心与后续交流。对此，教师应在工作纸中提供基本图形框架以解决上述问题。如：绘制“细胞中物质能量转变”简图时，教师在学案卷中印上细胞及细胞中的叶绿体和线粒体的轮廓;绘制心脏结构图过程中，教师在学案卷中印上心脏的大部分轮廓。从而把图形的位置、大小及形式大致确定下来，让学生简便、迅速地投入到重要的工作中。

4.5 利用图示，促进概念的再次建构

如绘制“细胞中物质能量转变”简图后，教师设疑：植物同时向外界释放两种气体吗？呼吸作用放出的能量从何而来？仍然是光能吗？请为这几种能量（光能、化学能、生物能）符号描上不同颜色。提示学生反观全图，发现两种作用的联系和规律，并从能量方面谈发现。绘制心脏结构血液循环图后，让学生概括血液循环的过程，据图比较某两条血管中的含氧量。

在其他教学内容中，可以让学生据图思考的内容还有：食物是否会进入肝脏？口腔、胃、小肠中哪个部位中的消化液种类最多？分别有哪些？三种血管中的血流速度等。

4.6持之以恒形成系列

从简单的内容（如细胞结构）入手，逐步向包含信息量大的内容过渡，从而进行系统训练并持之以恒。期待学生在此过程积累信心、积累经验，形成习惯、提高能力;在将来的学习中主动运用绘图法，对新知识进行有效的理解和整理。

参考文献：

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