高中生物学科核心概念教学初探

刘玉东

高中生物学科核心概念教学初探

刘玉东

（延边第二中学，吉林 延吉 133000）

随着高中生物学课程改革的不断深入，高中生物学教师越来越重视核心概念的教学，而如何进行有效的核心概念教学，提升学生的核心素养，是一个重要的课题。本文结合人教版必修1第五章第三节“细胞呼吸”教学设计为例进行了探讨。

高中生物；核心概念；教学活动；实施策略

关于核心概念的教与学，其理论基础与实践基础非常广泛。概念自身的发展及其与大脑工作机制的关系，几个世纪以来已吸引了大量理论家、哲学家和研究者的兴趣。他们的研究揭示了概念思维是如何发展的，以及概念的教学方法和途径对概念的学习有何影响。也深入探讨了概念与高级思维之间的关系，概念的特性以及最理想的概念教学模式的实施建议。

一、核心概念教学理论支撑和定位

概念学习是建构知识的过程，是将信息整合进综合的、复杂的认知结构的过程。概念教学模式首先用于教授核心概念，这些概念是学生进行高级思维的基础，在高中生物学科教学中，通过学习和运用核心概念 ，学能能够把特殊的学习内容迁移到更普遍的领域。进行概念教学有多种途径，应用比较广泛的有两种基本方法---“直接陈述法”和“概念获得法”。概念获得法侧重于概念教学的自主生成。基本上包括四个步骤：第一，创设情境，呈现学习目标；第二，开展丰富的教学活动帮助学生对新概念进行理解和记忆；第三，检测概念掌握情况；第四，在巩固原概念基础上进行有效的知识迁移和运用。

二、核心概念教学实施建议

概念为本的课堂教学设计是一种三维设计模式，它主要针对概念的生成过程和概念理解与运用进行有效落实。三维模式注重概念、事实、技能以获得对学科主干知识的概念性理解。概念为本的教学有几个重要的组成部分，主要表现在师生的思想交流互动、以概念性视角进行教学活动、问题驱动式教与学、概念获得性情况的检测与运用。

1.以教材提供的“问题探讨”为素材创设核心概念的教学情境

以教材中“问题探讨”提供的科学事实展开讨论，意在引导学生从事实层面的描述与思考转变为概念层面的思考。具体的教学活动如下：

教师活动1引导学生阅读问题探讨中内容，分析拉瓦锡等科学家研究人的呼吸作用

学生活动1阅读教材，并讨论回答。

教师活动2提出问题，安排讨论

问题1：什么是呼吸？什么又是呼吸作用？呼吸作用与体外燃烧一样吗？

问题2;呼吸作用需要什么反应条件呢？有哪些具体的变化呢？

学生活动2：讨论并回答相关问题

教师活动3：对学生讨论的内容简单评价并说明这节课的学习内容

设计意图：运用形象生动的图文情境吸引学生的注意力，激发学习的欲望和热情。

2.借助教材中的实验探究渗透核心概念的实践性和科学性

学生对新概念的理解往往是基于科学事实或实验结果分析而得出的结论的。酵母菌细胞呼吸方式的探究实验为细胞呼吸的概念学习提供了有利的科学证据。

教学活动1：教师提供演示实验引导学生观察和思考

学生活动1：自主学习实验原理；明确实验目的和做出科学假设；需要设计和进行对比实验，分析有氧条件和无氧条件下酵母菌细胞呼吸的情况；观察实验并分析实验现象尝试得出实验结论。

师生共同总结：酵母菌细胞呼吸的基本过程

教师说明：科学家通过大量的实验证实，细胞呼吸分为有氧呼吸和无氧呼吸两种类型

设计意图：通过实践探究得出细胞呼吸存在两种类型，为细胞呼吸这一概念的学习提供了实验证据。

3.创设问题串，逐步生成新概念

概念为本的教学更多地依赖于引导式教学鼓励学生独立地探索并构建新概念。而引导式教学的基本途径就是通过设置有难易梯度性的问题串来助推概念的生成。具体的教学活动如下：

教师活动1：讲述：根据细胞内分解有机物的过程是否有氧的参与，将呼吸作用分为有氧呼吸和无氧呼吸两种类型。有氧呼吸是高等动物和植物进行呼吸作用的主要形式，通常我们所说的呼吸作用就是有氧呼吸。

教师活动2：提问：细胞中哪种细胞器与有氧呼吸有关？

学生活动1：回答：线粒体是活细胞进行有氧呼吸的主要场所

师生活动1：回顾线粒体的结构

教师活动3：课件展示细胞的亚显微结构图及放大的线粒体结构模式图

教师活动4：提问：线粒体有哪些结构与呼吸作用相适应？

学生活动2：学生思考后回答：线粒体具有内、外两层膜，内膜的某些部位向线粒体的内腔折叠形成嵴，嵴使内膜的表面积大大增加。嵴的周围充满了液态的基质。线粒体的内膜和基质中含有许多种与有氧呼吸有关的酶。

设计意图：明确有氧呼吸的条件

教师活动5：追问：有氧呼吸是怎样进行的呢？

学生活动3：阅读课本P93～P94相关内容思考，回答

教师活动6：课件展示有氧呼吸过程图解

学生活动4：观察过程图解梳理有氧呼吸过程

师生活动2：分析有氧呼吸过程，归纳有氧呼吸的概念

教学设计意图：由有氧呼吸发生的场所到具体条件以及有氧呼吸的过程总结归纳有氧呼吸的概念，同时有效渗透结构与功能相适应的生命观念。

教师活动7：提问：我们刚刚了解了有氧呼吸，那无氧呼吸又是怎样进行的呢？

学生活动5：思考并联想有氧呼吸过程

学生活动6：以小组为单位完成有氧呼吸和无氧呼吸比较表格，完成后选小组代表给大家展示。

教师活动8：对比分析有氧呼吸和无氧呼吸过程后布置新的教学任务：给细胞呼吸下一个定义

师生活动3：共同总结归纳细胞呼吸概念

设计意图：提出一系列的问题，由浅入深、层层递进，引导学生逐步形成对细胞呼吸概念的认识。

4.巧用教材中的资料分析，强化核心概念的理解与运用

教材中资料分析部分联系生产生活实际阐述了大量的事实，如果教师能将事实性问题与概念性问题结合起来，那么就能确保学生通过掌握知识来理解概念并能在其他情境中尝试应用解决实际生物学问题。

教学活动：引导学生阅读“资料分析”，分析细胞呼吸原理的应用

资料1：选用“创可贴时为什么要考虑它的透气性？

资料2：为什么农业生产中经常需要中耕松土？

资料3：稻田地为什么要定期排水？

资料4：苹果放久了为什么有酒味？

资料5：有氧运动是一种健康的运动方式，利用所学的生物学原理解释说明。

设计意图：通过分析教材中相关图文资料，说明这些事例中所应用的细胞呼吸原理，引发学生对其他事例的联想分析，从而认识到细胞呼吸原理在生产生活中应用的广泛性。

5.利用教材中的课后习题，检查学生对核心概念的掌握情况

新概念的学习效果的检测与评价有很多途径，最有效的实施办法就是通过设置典型习题来进行针对性的考查。教材中的课后习题讲解及引导学生自主完成概念图的绘制是比较常用的教学手段。

教学活动：典型例题分析讲解，学生参与讨论

习题1：关于有氧呼吸的特点（与无氧呼吸相比），下列表述中不正确的是：

A. 需要多种酶参与 B. 释放二氧化碳

C. 分解有机物不彻底 D. 生成大量的ATP

解析：A、与无氧呼吸相比，有氧呼吸过程更加复杂，需要多种酶的参与，A正确；B、有氧呼吸能产生二氧化碳，而无氧呼吸不一定能产生二氧化碳（动物细胞无氧呼吸不能产生二氧化碳，植物细胞无氧呼吸能产生二氧化碳），B正确；C、有氧呼吸能将有机物彻底氧化分解，而无氧呼吸不能将有机物彻底氧化分解，C错误；D、有氧呼吸能将有机物彻底氧化分解，释放大量能量，生成大量的三磷酸腺苷；而无氧呼吸不能将有机物彻底氧化分解，只释放少量能量，生成少量的三磷酸腺苷，D正确。

习题2：将酵母菌培养液进行离心处理后，把沉淀的酵母菌破碎．经再次离心处理，形成含有细胞质基质的上清液和含有细胞器的沉淀物两部分．将上清液、沉淀物与未离心处理过的酵母菌培养液分别放入甲、乙、丙3个试管中，并向这3个试管内同时滴入等量、等浓度的葡萄糖溶液．在有氧条件下，通过细胞呼吸能产生CO2和H2O的试管是（）

A．甲B．丙C．甲和乙D．丙和乙

解析：由题意可知，甲试管中是细胞质基质和葡萄糖，细胞质基质中可以进行无氧呼吸，产生二氧化碳和酒精；乙试管中是线粒体和葡萄糖，线粒体是有氧呼吸的主要场所，在线粒体中发生有氧呼吸的第二、第三阶段的反应，进入线粒体参与反应的是丙酮酸，葡萄糖不能在线粒体中反应；丙试管中含有细胞质基质和线粒体，能进行有氧呼吸产生二氧化碳和水。

故选：B。．

设计意图：通过典型例题讲解检测学生对“细胞呼吸”这一核心概念的掌握情况，同时能为教师实时调整教学手段和策略提供科学有效的依据。

概念获得是一个不断总结归纳的过程，帮助学生根据先前学过的一些概念来组织材料逐渐形成新的认知。在教学过程中，教师可根据概念教学的需要采用丰富多彩的教学活动。如：问题探讨、资料分析、科学史话、与社会的联系、实验探究等等。

三、核心概念教学实践反思

1.理论联系实际，为学生学习核心概念创设真实的学习情境

本节课中利用问题探讨中的素材进行概念教学，为抽象的概念学习提供了真实具体的生活情境素材。教学不能脱离实际生产生活，充分利用生活中的素材及实践经验或者科学实验等等教学手段都会促进新概念的学习和理解。

2.构建概念模型，清晰呈现概念要点

在概念图的构建中，要注意以下三点：第一、概念图要便于记忆。概念图中呈现的知识点应该是主干的、容易接受和理解的。第二、概念图要体现知识的网络化。应该由关键词串接形成知识主线，由线交织成网。第三、概念图中的内容要有较强的内在联系。比如细胞呼吸概念图中的有氧呼吸和无氧呼吸的场所、条件和过程既能体现区别也能显现出内在的联系。第四、概念图要体现生成过程、新旧知识之间的联系。也要为后续的知识内容填充留有一定的空间。

3.以问题串驱动核心概念的教与学

对于生物核心概念的教学要由浅入深、循序渐进，遵循生物教学的客观规律。在教学过程中，设置一系列具有梯度性的问题，学生基于这些问题展开学习，在此过程中学生积极参与，强调归纳而不是演绎，强调学生发现或自己建构知识网络。同时在教学设计中要留有一些生成的空间，让学生在学习过程中能够主动对知识进行内化。例如， 在本节课的教学中就由体外燃烧到呼吸作用再到有氧呼吸和无氧呼吸并将其比较归纳总结出无论有氧呼吸还是无氧呼吸的实质都是有机物的氧化分解这样一条知识主线。充分体现了知识的生成性而不是灌输式的概念教学。

4.概念学习效果检测与评价

教师在对学生的概念学习行为进行检测时，应当遵循许多原则。例如，测试应当包含有难度梯度的习题。测试应该满足学生对概念的记忆、理解、运用等多个层次的设计。题型也尽可能多样化，包括选择题和非选择题。

5.概念教学需关注全体，需着眼于学生的终身发展

所有的学生，不论学习能力强弱，都可以从概念教学中获益。采用概念教学，教师可以创造出使学生在学习时感兴趣的思维碰撞空间，让学生的思维得以发展。概念教学最终是指向学生的学科素养全面提升的教学。

概念教学不能急于求成，要符合学生不同阶段的认知规律，有的概念需要以整个模块为载体展开，有的概念则需要以单元进行整体设计。概念教学不仅要关注课内完成情况更要着眼于课外、实际生产生活中，充分体现生物学科的特点。概念教学最终指向的应该是学生的全面发展。由学概念到理解概念再到用概念以及在使用概念原理解决问题的过程中可尝试审视概念的科学性，为生物学学科发展提供有效的空间。

以概念为本的课堂教学模式会促使教师通过引导式教学引导学生们的总结概括、主动探索发现、积极的深入思考加深对新概念理解。同时教师也能利用教授和提问的艺术来帮助学生探索概念限定以外的情况实现概念的有效延伸。高中生物学科核心概念的教学模式及其教学手段可因教师和学生的具体情况有的放矢，一切以科学为依据有效发展学生的思维为宗旨的教学模式都值得我们去尝试和探索。

[1]教育部.普通高中生物课程标准（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018.

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2020—06—24

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