基于学习进阶理论的高中生物核心概念的模型建构研究

李涛

【摘要】应用学习进阶理论展开的一系列由简单到复杂，由最低层次的获得了某个知识到更高层级的科学理解，从而优化高中生物核心概念建构的教学策略。学习进阶理论下的核心概念建构需要教师对教材反复研究，熟悉教材的栏目和组织方式。通过阶梯性引导学生建模活动，深度理解核心概念，如扑克牌模拟减数分裂过程，可以帮助学生从“低锚点”到“高锚点”对减数分裂过程、同源染色体、姐妹染色单体、四分体时期交叉互换、基因的分离定律和基因的自由组合定律等核心概念的理解。学习进阶理论下的核心概念建构需要在掌握实验原理的基础上，进阶到与生活紧密相连。

【关键词】学习进阶   核心概念   模型建构

【中图分类号】G633.91

【文献标识码】A

【文章编号】1992-7711（2020）20-065-02

一、学习进阶理论下的核心概念建构需要反复研究教材，体会教材的广度与深度

（一）研究教材如何全面落实课程标准中的课程内容，包括内容要求、教学提示、学业要求

研究课程标准可以提高教师的理论水平，体会教材的广度与深度。教材的广度一方面要求学生的知识面广且要求关注学生的基础知识和能力的培养，另一方面，教材的深度可以帮助社会选拔高精尖人才。教材是以人为本，重在把知识说全说深的同时让学生理解接受。教材在内容编排上体现学科严谨性、逻辑性的同时，关注学生的学习规律和心理特点。

（二）研究教材栏目和组织方式

1.本节聚焦是每一节课要解决的核心内容。

2.课本插图是直观的理解知识点的各种模型（物理、数学、概念）。

如：必修Ⅰ17页元素化合物图表，42页细胞间的信息交流;85页酶活性受温度影响示意图;必修Ⅱ111页达尔文自然选择学说的解释模型等。必修Ⅰ第2章第1节课本插图：组成人体细胞的主要的元素（占细胞鲜重的百分比）、组成人体细胞的主要的元素（占细胞干重的百分比）等。

3.问题探讨是章节的引入、问题的设置。如必修Ⅱ第2页融合遗传。

4.思考讨论是针对每一章节所学的核心内容提出一种现象或一个问题，通过思考和讨论进一步理解和应用其核心内容。

5.相关信息是每章节相关知识的拓展和联系。掌握其内容对于知识理解、知识的应用有着及其重要的作用。

如：必修Ⅰ呼吸作用和光合作用有关NADH和NADPH与【H】的关系;必修Ⅲ19页关于神经递质问题。

6.思维拓展是考察学生对每一章节知识的理解能力和灵活运用知识的能力，往往还是高考试题的资料来源。如：必修Ⅱ第40页思维拓展第1题。

7.技能训练是提高学生对每章节所学知识的应用和与生活相联系的能力和设计实验的能力。

如：必修Ⅰ第36页的技能训练，证明某种无机盐是植物生长发育必需的实验设计。必修Ⅱ第71页技能训练，通过果蝇高温下获得残翅性状的实验，培养学生提出假说，得出结论的相关能力。

8.关注教材小字、旁栏、课后题中的素材。

如：必修Ⅰ第122页的自由基学说和端粒学说、必修Ⅰ第126页的致癌因子。

本章小结是对一章内容的总结、升华。起到画龙点睛的作用。如必修Ⅲ第42页第二章的本章小结中关于模型的解说。

（三）研究教材还需要研究教材的图文的设计，教材框架结构，组织主线。

（四）研究教材章首页，引言、题图与格言警句。

教材章首页风格，引言、题图与格言警句小诗相配的方式，但引言和图片都特别注意创设学习情境，激发学生兴趣，体现问题驱动，为通过本章发展学生的核心素养打下较好基础。研究教材宽窄栏的形式排列，区分主干与拓展内容，用不同的字体，区分层级。

二、学习进阶理论下的核心概念建构需要阶梯性引导学生建模活动，深度理解核心概念

模型构建是学生活动的重要环节，如教材中利用乒乓球构建生物膜流动镶嵌模型、用糖卡构建血糖调节模型、利用橡皮泥构建细胞模型、利用橡皮泥构建减数分裂染色体变化模型等。教师在教学过程中不仅自己要善于发现用于模型建构的实验材料，而且还要鼓励学生由浅入深的建模，深度理解核心概念。

扑克牌构建减数分裂过程案例：《建立减数分裂中染色体变化的模型》

活动一：建立减数分裂中染色体变化的模型

1.活动准备：取扑克牌中的红桃A、黑桃A、红桃K、黑桃K，共4张牌，纵向竖直对半剪开，得到8张对半分开的扑克牌，每一张牌代表一条染色单体，强磁片代表着丝粒。

2.活动任务：请在打印纸中模拟精原细胞的染色体组成。

3.活动记录：精原细胞的染色体数、染色单体数、细胞中的DNA分子数、同源染色体对数。

活动二：模拟减数第一次分裂的过程

1.活动准备：上面活动中8张对半分开的扑克牌、4个强磁片代表4个着丝粒。

2.活动任务：摆放扑克牌位置模拟减数第一次分裂前期的联会和四分体、摆放扑克牌位置模拟减数第一次分裂中期、摆放扑克牌位置模拟减数第一次分裂后期，并在黑板上展示。

3.活动记录：各个时期细胞中的染色体数、染色单体数、细胞中的DNA分子数、同源染色体对数。

活动三：模拟减数第二次分裂的过程

1.活动准备：上面活动中8张对半分开的扑克牌、4个强磁片代表4个着丝粒。

2.活动任务：选取一种组合方式的两个次级精母细胞，摆放扑克牌模拟减数第二次分裂前期、中期、后期，并在黑板上展示。

3.活动记录：各个时期细胞中的染色体数、染色单体数、细胞中的DNA分子數、同源染色体对数。

活动四：模拟模拟基因定位在染色上，体验基因自由组合

1.活动准备：上面活动中8张对半分开的扑克牌、4个强磁片代表4个着丝粒。

2.活动任务：在上述减数分裂过程中，如将扑克牌中的字母表示基因，即红桃A、黑桃A代表一对等位基因，红桃K、黑桃K代表位于另一对同源染色体上的等位基因。模拟减数第一次分裂后期基因的分离和自由组合，并在黑板上展示。

活动五：自制模型模拟四分体交叉互换

1.活动准备：上面活动中8张对半分开的扑克牌、4个强磁片代表4个着丝粒、标签纸、记号笔。

2.活動任务用标签纸写上Y、y、R 、r粘在扑克牌上，模拟四分体时期交叉互换，并在黑板上展示。

三、学习进阶理论下的核心概念建构需要在掌握实验原理的基础上，进阶到与生活紧密相连

探究抗生素对大肠杆菌的选择作用实验中，通过观察细菌在含有抗生素的培养基上的生长状况，探究抗生素对细菌的选择作用。实验材料用到药敏试纸，实验原理采用纸片法，此方法是将浸有抗菌药物的纸片贴在涂有细菌的琼脂平板上，抗菌药物在琼脂平板上扩散，其浓度呈梯度递减，因此在纸片周围一定距离内的细菌受到抑制，培养后会形成一个抑菌圈。

教师在教学过程中既要让学生通过实验掌握实验原理，又要将实验原理与生活紧密相连。如给学生介绍药敏实验的基本流程：标本采集→细菌培养→细菌分离、鉴定→药敏试验→结果判断→形成报告。介绍如何进行抗生素的筛选：在药敏试纸的两面清晰印有抗生素编码缩写和剂量。用不同药敏纸片贴在涂有细菌的琼脂平板上，通过观察抑菌圈的大小进行药物的筛选。

四、学习进阶理论下的核心概念建构需要培养学生的科学思维

科学思维包含求知态度、思维习惯和能力;归纳与概括、演绎与推理、模型与建模、批判性思维。

归纳推理是一种由个别到一般的推理，分完全归纳和不完全归纳两大类。在生物教学中，常用不完全归纳法。

如：必修Ⅰ第20页思考与讨论中根据4种氨基酸的结构式，归纳出氨基酸的结构通式。我们在教学中可以总结出从不完全归纳法，即个别事实概括出一般原理的模式：若A1是B;A2是B;A3是B;……则所有的A是B。从而让学生学会利用原理去总结归纳出课本上有关不完全归纳法的具体事例和运用此方法去解决问题。

如：必修Ⅰ第65页对生物膜的探索历程中，通过脂溶性物质易通过的理由，论断出细胞膜由脂质组成。通过脂质单分子层面积是细胞表面积2倍的理由，论断出细胞膜磷脂双分子层。这实质上就是对学生的推理能力的培养。

利用“假设”引申教材的内容，拓展学生思维，在教师的主导作用下，将教材的知识点进行假设性引申，能更好地发挥学生的主体作用，使学生在引申中学会求知的规律和方法，促进学生创造性思维的发展。

如：必修Ⅰ第102页美国科学家卡尔文利用放射性同位素做实验最终探明了碳在光合作用中转化成有机物碳的途径。但是课本并没有阐述：到底是哪类物质与CO2结合形成C3呢？按照一般的思路考虑，是寻找一种二碳化合物。但是，大家都没有找到这样的二碳化合物。教师在教学中可以引导学生做出假设，然后设计实验验证假设。最后通过查阅资料发现卡尔文继续设计新的实验进行探索。他用14CO2标记的小球藻做了这样的实验：突然停止供应CO2，小球藻内含量大为增加的是一种五碳化合物。据此推测，这种五碳化合物应该就是与CO2结合的化合物。

【基金项目：福建省教育科学“十三五”规划2019年度常规课题《基于学习进阶理论的高中生物核心概念的教学实践研究》阶段性成果 ，课题编号：2019XB0047】

【参考文献】

[1]徐孙炜.浅谈类比推理在高中生物学教学中的运用[J].中学生物学，2016（11）.

[2]张峰.指向核心素养达成的高中生物学教学变革-《普通高中生物学课程标准（2017年版）》解读[J].福建基础教育研究，2018（4）.