合作探究模式下科学概念生成的探讨——以“生物进化的原因”教学为例

胡 波

（深圳中学龙岗学校 广东深圳 518000）

生物学概念是生物学课程内容的基本组成。生物学重要概念处于学科中心位置，包括了对生命基本现象、规律、理论等的理解和解释，对学生学习生物学及相关科学具有重要的支撑作用。生物学概念来源于真实的生物学事实和情境，因此，教师在教学中不应停留在让学生背诵识记枯燥定义的层面。这样不利于学生对概念的理解，更不可能使学生形成在真实的情境中运用相关概念解决问题的能力。教师要关注概念的生成，设置多样化的情境，开展科学探究活动，让学生在真实或接近真实的情境中，主动探索、主动构建生物学概念，加深对重要概念的理解，深入辨析关联概念间的关系，进而构建科学的知识体系，建立科学观点。这样才能为学生在真实情境中运用概念解决问题奠定基础。

“生物进化的原因”属于初中生物学课程内容一级主题“生物的多样性”下的二级主题。课标要求学生形成以下概念：生物的遗传变异和环境因素的共同作用，导致了生物的进化。下面以人教版初中生物“生物进化的原因”一课为例，探索运用小组合作探究模式，开展多样的科学探究活动，引导学生主动构建概念、理解概念、应用概念，切实提升学生的生物学学科核心素养。

1 案例呈现

1.1 列举事实，导入新课

教师展示图文，列举多种20世纪灭绝的物种和被发现的新物种，引导学生思考：生物为什么会灭绝？新物种又是如何形成的呢？生物进化的原因是什么？学生思考，各抒己见。教师聆听，肯定学生的回答，对于学生疑惑或回答错误的地方，先不予评价，留作后续讨论。

1.2 情境呈现，分析实例

教师讲述“桦尺蛾变迁”的故事，展示资料“不同年代桦尺蛾种群的照片和历年桦尺蛾数量变化情况表”，并布置小组讨论任务：①100年前，为什么桦尺蛾体色是浅色占多数？②100年后，为什么桦尺蛾体色是深色占多数？③桦尺蛾体色变化的原因是什么？

学生以小组（4人为1个小组）为单位，合作学习，仔细观察图片，积极讨论。学生通过小组合作讨论形成初步概念：环境改变导致了桦尺蛾体色的变化。

教师引导学生：生物体色和周围环境的色彩非常相似，便于隐藏自身和捕食的现象称为保护色。你还知道其他生物保护色的实例吗？学生开展头脑风暴，列举多种保护色的实例。教师通过揭示事实，加深学生对概念的认识：环境因素对生物的进化起了重要作用，这是一种普遍现象。

教师阐述：桦尺蛾保护色的形成过程我们已经无法亲历，但可以通过模拟实验进行模拟探究。

1.3 模拟探究，解读数据

教师指导学生阅读教材中的“探究实验”，播放“模拟保护色的形成过程”的实验视频，引导学生思考：①第一代中哪种颜色的幸存者最多？哪种最少？是什么原因造成的？②第一至第五代中，每种颜色的幸存者数量如何变化？原因是什么？③你能说说保护色是怎么形成的吗？学生认真阅读教材，了解实验原理、步骤，思考保护色的形成过程。然后，以小组为单位，积极讨论，通过分析实验数据，推测保护色的形成过程。学生通过实验探究，分析数据，升华对概念的理解：环境压力（食物、天敌等）对不同生物类型进行了选择，从而使种群形成了适应环境的特征。

教师追问：你还知道其他的生物适应环境的方式吗？学生列举骆驼刺庞大的根系、动物的拟态、警戒色等实例。

1.4 合作学习，探讨实质

教师展示“不同体色的桦尺蛾”图片，继续追问：①无论在哪一年代，桦尺蛾都有两种体色存在，这又是什么原因引起的呢？②这和环境对桦尺蛾的选择有什么关系呢？③如果要使该地区的浅色桦尺蛾的数量变为多数，你认为可以怎么做？学生进行小组讨论，得出结论：变异导致了桦尺蛾体色不同；变异为环境的选择提供了原材料；可通过改善环境，让环境更有利于浅色桦尺蛾的生存。学生通过小组合作进行深度思考，由表及里地探讨生物进化的实质，形成科学概念：生物的遗传变异和环境因素的共同作用，导致了生物的进化。

1.5 阅读讨论，理解运用

教师指导学生阅读教材中关于自然选择学说的内容，布置合作学习任务：①什么是自然选择学说？②过度繁殖的定义是什么？过度繁殖会给该生物造成什么影响？③什么样的个体在生存斗争中获胜？为什么不同个体竞争力不同？④遗传变异为生物的进化提供了什么？⑤生物是主动变异，还是被动选择？⑥用自然选择学说解释现代长颈鹿的长颈是如何形成的。学生认真阅读，小组互助学习，深入理解达尔文自然选择学说的要素：过度繁殖，遗传变异，生存斗争，适者生存。并尝试运用自然选择学说解释长颈鹿的长颈是如何形成的。学生通过小组合作进行深度学习，去伪存真，形成科学的进化观：变异是普遍的。生物的进化是被动地被环境选择。变异在前，选择在后。最后，教师引导学生尝试运用科学概念解释生物学现象，从而评价学生对概念的理解。

1.6 概念图示，小结归纳

师生一起，利用概念图的形式总结自然选择学说，揭示概念间的关系，构建良好知识网络（图1）。

图1 自然选择学说的概念图

1.7 学以致用，拓展提升

教师要求学生尝试运用自然选择学说解释以下现象：①在某个经常刮大风的海岛上，有翅的昆虫很少，而无翅或残翅的昆虫很多。②青霉素能杀死多种致病菌，但如果过多使用，细菌将会产生抗药性。学生依据达尔文自然选择学说，对上述两个现象进行科学解释，通过运用科学概念解决实际问题，发展分析和解决问题的能力。

教师组织学生讨论：①比较同种的家养动物与野生动物（如马和野马）发现，它们的体型、习性等方面有较大的差异。这是什么原因呢？②猎豹和斑马是捕食的关系，猎豹的速度越快，就越容易捕获到斑马。斑马的速度越快，越能逃脱猎豹的追捕。就奔跑速度而言，猎豹和斑马是怎么进化的？学生根据所学知识，小组讨论、解释上述现象，理解人工选择加快了物种的进化，理解生物是共同进化的。此环节拓宽了学生思维空间，提升了学生的生物学学科核心素养。

2 教学反思

2.1 教学设计思路

教材在本节安排了桦尺蛾进化的实例、模拟探究活动以及达尔文自然选择学说三个重要内容，旨在引导学生形成以下重要的概念：由于生物的遗传和变异与其他环境因素的共同影响，导致了生物进化。

在教学实践中，笔者发现本节教学面临两个难题：①学生无法亲身经历漫长的生物演化发展过程；②学生错误地认为，生物是主动变异以适应变化的环境的。若要突破这两个难题，教师不能依赖传统的讲授，否则，即使学生记住了达尔文自然选择学说四个要点，也没有真正理解进化是如何发生的，就不可能建立科学概念，形成良好知识结构。

因此，笔者尝试探索小组合作探究的模式，引导学生积极主动参与课堂，主动构建科学概念、理解概念、破除错误认知，形成科学的进化观。为达成此目标，本次教学设计形式多样的探究活动，在多个情境中，层层递进，引导学生逐步探讨生物进化的原因：

①教师针对桦尺蛾进化的实例，设置了三个问题，引导学生在真实的情境中讨论、分析实例，形成初级概念：环境改变导致了桦尺蛾体色的变化。

②模拟探究让学生“亲历”保护色的形成过程，在接近真实的情境中升华对概念的理解：环境对生物进行了选择，从而形成了适应环境的特征。

③小组合作探究贯穿整个教学之中：先讨论得出桦尺蛾进化的实质是生物的遗传变异的结论，从而形成科学概念“遗传变异和环境因素的共同作用，导致了生物的进化”；再合作学习达尔文自然选择学说，理解自然选择学说的四个要素及其关系，形成科学的进化观，并形成正确的认知“生物进化是被动选择的结果；变异在前，选择在后”。

④学生通过概念图的形式，构建良好、科学的知识体系。

⑤在教学中，教师多次引导学生运用科学的概念，解释生物学现象，发展学生分析和解决问题的能力，使学生理解生物进化的原因，形成生物是共同进化的观点，认识到生物与环境是统一的整体，切实提升学生的生物学学科素养。

2.2 设计亮点

本次教学实践中，教师引入小组合作的学习方式，设置多样化的教学活动，达到了预期的教学效果。

①合作探究全员参与，主动构建科学概念。多样化的探究活动可以引导学生主动参与科学概念的构建和知识结构的形成过程。教师设计的问题具有层次化，照顾了每一位学生的学习，小组合作落在实处。

②活动设计富有层次，遵循科学认知规律。多样化的探究活动，层层递进，引导学生从客观现象到内在本质，从感性认知到理性思维，从具体事实到抽象概念对生物的进化原因进行探究，遵循了科学的认知规律，有利于学生构建科学的生物学概念，理解概念的内涵。

③注重思维发展能力，提升学生学科素养。学生小组内的合作和探究活动的开展均不流于形式，而是通过情境的带动、问题的引领、活动的推进，促进每一位学生进行深入的思考和讨论，培养学生科学思维习惯，发展学生的交流与合作能力、科学探究能力、解决问题的能力，切实提升学生的生物学学科核心素养。

2.3 不足之处

由于初中生物学学时的紧张性，本节课“模拟实验”环节，用播放视频的形式代替了全员实验。使用的实验视频是生物兴趣小组提前录制好的，只保证少部分学生能亲身体验保护色的形成过程。在以后的教学中，教师要找到有效办法解决此问题。