生物教学中概念模型的实践与应用研究

马中立

摘要：2009年我国《素质教育新课程改革标准》在第一章中首次明确提出，倡导广大学生积极主动参与到课堂中，加强学习小组之间的沟通和交流合作，培养广大学生发现问题，分析和解决实际问题的综合能力，并且在第二十三章中明确提出了学校课堂教学建设应”以学生为主体，以教师为主导”，关注广大学生的集体自主性和个性化健康成长，使不同年龄段的学生都可以得到发展。新课标同时也要求学生必须能基于自己所学的生物科学事实正确建模，理解并熟练掌握各种生物学大概念。通过综合分析近几年我国高考的理综试卷我们可以清楚地看到，涉及让学生自主分析并自主建构生物科学模型的题目比例正在逐年增多，在实践性的课堂教学中通过建构概念模型的方式来培养学生的逻辑思维能力和发现问题，解决实践性问题的意识和技巧是非常必要的.鉴于此，我们在多次学习了国内外一些相关的课堂教学的理论后，经过反复研究、缜密推敲，结合我校实际情况，首当其冲在我校生物课堂教学中实行概念模型的建构与综合应用，此举大大提升了教师的建模素养和教学技术能力，同时培养了学生的科学思维和建模能力。

关键词：生物教学;概念模型;教学策略;实践研究

一、课题提出的背景

1.生物新课程标准的要求

《普通高中生物学课程标准》明确提出了普通高中生物学基础素养教育的一个基本观点和原则，即以学科综合素养教育为主要培养目标和核心，并且明确指出了必修和选择课程每一个模块的内容都集中在一些重要的概念上，凸显这些概念在生物学教学中的作用和地位正是近年来国际上生物学教育研究和发展的一个趋势.新课标同时还要求我们教师和学生要把自己的认知正确地运用到建模过程中，理解并熟练掌握各种生物学大概念。

2.生物学科的自身特点

生物学科课程作为一门独立的综合性自然学科，在其知识结构体系中存在着大量基础性和技术性专业概念.仅在我国普通高中的生物学科必修课程中就已经存在大约450多个，其中没有明确界定的有200多个，平均每节课至少需要涉及4-5个基本概念.故如何运用行之有效的方法进行课堂教学，使得学生们愉快地掌握和理解生物学概念，是值得我们认真研究的内容。

3.近年来的高考命题趋势

分析近几年的高考理综试卷我们可以清楚地看到，让学生自主分析并自行构建生物科学模型的题目比例正在逐年递增，试卷不仅仅是简单地考查学生对知识点的记忆能力，更着眼于考查学生的逻辑表达能力以及他们如何发现问题，解决实际问题的能力。所以在实际课堂教学中，老师通过创造性建构概念和模型的方法去培养学生的逻辑思考能力和发现问题，解决问题的意识和技巧是十分必要的.

二、课题研究的意义

1.理论意义—有助于构建生物高效课堂

如何进一步改善和提高我们的课堂教学质量，构建一个高效的课堂，而进行新时期的课程教学改革无疑是必然途径。新时期课程教学改革的核心思想是"为了每一位学生的发展"，这就需要我们教师在进行课堂教学时，把焦点都放在学生身上，真正实现教学观念的转变，尤其是教学手段和教学方式的改变。在生物课堂教学中通过构建模型不但可以帮助学生清晰地认识并掌握各个章节的重难点，还可以有效开发学生的自主创造潜能.其中概念模型的建立，更能很好地帮助学生理清章节之间千丝万缕的关系，让学生逐渐形成自己的知识框架，从而提高和培养学生的兴趣和学习热情，促使他们积极主动地参与进课堂。这样的课堂才是我们一直所向往的高效课堂。

2.实践意义—提高学生的学习自主性，促进学生的综合素质发展

高中新课程教育改革切实要求我们老师必须彻底改变传统教育理念，真正做到以教师为主导，学生成长为主体。并且再次明确强调，在课堂教学中，老师要把课堂归还给学生，要以激发和培养学生的学习兴趣作为出发点。古人说"知之者不如好之者，好之者不如乐之者"，要想让学生从"知之"逐渐地转变成"好之""乐之"，教师在课堂上就要密切关注学生的思维和意愿，注重为学生营造一个轻松和谐，开放自由的课堂思维和学习气氛，促使学生从被动的接受式思维逐渐地转变成积极、自主的思维。而且更需要教师专心致力于不断培养和提高学生的理论、实际操作能力与创新能力，促进他们综合素养的发展。模型构建指的是在学生的大脑中经过塑造和发展形成的对生物学科相关问题的抽象映射，再通过真实的自然物象或者是图表、概念、画像等直观形式向全体学生进行呈现.如果经过一段时间的科学有效的思维训练，之后学生们应该可以靠自己的逻辑思维能力来制定生物模型，并通过模型来解决实际问题.在生物学科中，生物学概念是知识体系中最基本的内容，概念教学也一直是高中生物教学的核心之一.妥善运用概念模型，有利于帮助学生熟练掌握将生物科学概念运用到课堂教学中的方法，进而增强他们在课堂中分析问题，解决问题时认真思考的意识和能力，充分发挥学生在课堂教学中的积极主动性和主体性。综上所述，概念模型的妥善使用可以有效地培养学生的独立探究能力，自主参与到学习中的意识和技巧，形成科学的思维方式，从而推动学生的综合化，全面化发展。

三、研究的方法

1.文献研究法

课题组全体成员共同学习了与教育科学技术领域有关的知识点和教育科学技术理论，如建构主义理论、教学中的最优化理论、协同学习理论以及创新课程理念等，提高了课题小组全体成员的科学技术理论素养，使我们的科学技术研究能力建立在先进的理论基础之上。与此同时，我们还收集和查阅了各类文献资料，包括各种期刊、论文、专栏著作等，阅读了许多与模型建构和概念性教学密切相关的书籍和文章，为该课题的开展提供理论上的支持。并充分结合实践，在课堂教学中进行了多角度、不同维度的探索，借鉴已有的经验和成果，把握研究方向。

2.行动研究法

通过计划、实施、观察、反思等四个步骤，制定研究实施方案，围绕所选内容开展课堂实践，发现问题，并反思、分析问题，探索在实际教学中如何高效进行概念模型的实践与应用。把研究和课堂教学紧密结合起来，在实践性课堂中进行研究，同时在研究过程中深化教学。边行动边探索边研究，在此期间用心观察每一位学生的课堂表现和学习情况，搜集每一位学生的课堂活动动态，并对之進行详细分析，及时发现存在的问题，予以处理和解决，达到提高教学效率的目的。

3.问卷调查法

设计一份针对学生关于对概念模型建构认识的调查问卷，深入到各个班级，深入到学生个人，进行调研问卷，分析在概念模型教学建构的过程中可能存在的一些问题及概念教学实践中存在的一些问题。根据学生的实际情况探索出相应的教学策略。找出制约教师自身成长和影响课堂效率的关键因素，找准课题研究的重点和突破口，明确课题研究的思路和方向，为课题研究提供第一手材料和资源，创造条件，这有利于我们了解现实问题，解决既定问题，还能发现新的问题。

4.经验总结法

在大量科学研究的基础上，积累丰富的第一手资料，进行归纳与综合分析，总结得与失，并努力使之更加系统化、理论化。及时地对课题开展过程中取得的经验和教训做出总结，对具体的操作性措施及时进行修改、补充和创新，力求使课题的研究层次上升至一定的科学技术理论层次，形成有较高价值的研究报告。

四、”构建概念模型”在高中生物教学中的实践研究

（一）”构建概念模型”学习策略在我国高中生物课堂教学中的调查分析研究

1.调查目的：

为了把"构建概念模型"学习策略引入到生物课堂中，首先需要了解影响"构建概念模型"学习策略的各种因素，以便在教学活动中能顺利实施此学习策略。故对高中部分学生进行问卷调查，先了解清楚"构建概念模型"学习策略在高中教学中的现状。

2.调查内容：

（1）”构建概念模型”在我国高中生物科学课堂教学中的实际运用现状及其制约因素;

（2）学生对教学中使用”概念模型”学习策略的意愿及自身构建”概念模型”的能力

3.调查对象：本次调查的对象为汝州市及周边高级中学的高一学生

4.调查方式：

本次调查主要采用问卷调查形式，共计对469人发放问卷，当面回收问卷，确保问卷的有效性，发放469份，回收469份，有效问卷率100%.

5.调查结果：

（1）教师由于主观或客观因素，目前课堂教学中使用此种教学策略的很少;

（2）学生对高中生物课存在很大的兴趣;

（3）学生对”构建概念模型”知之甚少，但大部分学生很愿意在学习中采用此种模式并愿意克服困难积极配合;

（4）学生认为使用”构建概念模型”学习策略好处多多，可以发展创新思维，促进小组合作学习，让自己的知识系统化网络化，最终提高自己生物成绩.

（二）”构建概念模型”的综合学习发展策略在当代我国普通高中生物课堂教学过程中的有效运用及实践案例探讨研究

1.研究对象：

汝州市第一高级中学的高一（13）班和高一（14）班的学生，两个班级的班型一致，均被命名为钱学森实验班;学生的人数基本一致，分别是61和63名学生.我校的高一（13）班作为实验组，进行“构建概念模型”教学，我校的高一（14）班作为对照组，按照传统的方法教学。

2.研究目的：

（1）把”构建概念模型”作为一种新型的学习策略引入到实际课堂教学中，培养了学生的逻辑思考能力和小组合作学习及互动交流的能力;

（2）有利于帮助广大学生掌握正确的生物学基础知识，还能让学生进一步理解生物学概念的内涵与外延，适应新高考的需要;

（3）培养了学生把琐碎的知识转换为系统化、网络化知识的能力，让枯燥乏味的学习活动变得轻松，从而大大提高了学生的课堂学习效率.

3.研究方法：

以人教版三本必修生物教材作为主要研究内容，以学生有无学习和使用"构建概念模型"的学习策略为自变量，以学生的小组合作学习及交流能力、解题技巧、学生在生物课堂上的行为表现、构建概念模型的能力及成绩有无得到提高作为因变量，研究"构建概念模型"的学习策略在新授课，复习课及习题课教学中的实际运用情况，教师在进行实验的过程中，对两班学生在课堂上的关注度、教学进展、课后作业布置及检查等无关变量上都要保持高度一致，以排除这些因素对实验结果的干扰。

五、结论與展望

1.构建概念模型能提升学生对生物学科的学习兴趣

传统的生物课堂教学模式是教师为主体，大多采用满堂灌的形式，在此情况下，学生只是单纯的知识接受者，缺乏对知识的深入思考，久而久之难免觉得枯燥。把"构建概念模型"理论引入到了现代生物教学课堂，采用"学生为主体，教师为主导"的课堂教学模式，学生逐渐成为生物教学课堂的主要参与者和课堂主人，参加生物课堂的积极性得以增强，并从中寻找到了学习生物的快乐，自然学习的兴趣也随之增强。

2.构建概念模型可以培养和发展学生建模理念和思维，提升他们的建模能力

学生在构建概念模型的过程中，通过自主探究和小组合作，逐步理清了概念模型构建的步骤，建模能力得到有效提升。在新授课，复习课及习题的课堂中逐渐学会运用概念模型建构方法来理清所学知识之间的关联，从而大大提高了学习效率。当学生在充分认识到这种学习的好处之后，自然慢慢形成概念模型构建意识。在此种意识的推动下，学生各项学习技能都得到了有效的提升，学科素养也进一步得到了提高。

3.构建概念模型可以促使学生改变学习方式，提高学习成绩

在实际教学中利用模型建构，可以让学生把知识变得系统化、网络化，在此过程中学生的逻辑思维能力和归纳总结能力可以得到有效提升。在我们建构概念模型的教学过程中，无论学生自主探究还是小组的协同合作，都可以让学生变被动的知识接受者为主动的知识探索者。通过概念模型的建立，新旧基础知识之间的联系可以清晰地呈现，还可以突出教材中的重难点，有效区分易混点，最终通过系统化、网络化的知识框架，让学生整体掌握生物科学的基础知识;学生还可以通过构建概念模型的方法快速地进行知识点的有效迁移，高效地解决相关习题，提高自己的学习成绩。

4.建构概念模型可以促使教师专业能力提升

要想在课堂中真正引入"概念模型"的学习策略，老师首先做到充分地建立起自已的概念知识结构框架体系，深刻地认识和了解每个概念的基本内涵及其外延，不仅必须把课文中所有的内容熟记于心，还要把琐碎的概念知识全部内化成自己的内容。只有这样，当学生在构建概念模型的过程中遇到困难时，我们才能及时地对其进行纠正、完善，并提出有效的指导意见。所以，在引导学生将"建立概念模型"这一学习战略应用于生物课堂教学的整个过程中，教师其实本身也是在不断地学习，不断进行探究，这非常有利于培养教师自身的专业技术素养和学科专业技术能力。