高中生物五构概念教学法实践研究

方涵

【摘  要】本文将五构概念教学法应用于“生态系统的物质循环”一节课，通过“解构—初构—重构—架构—创构”概念这五个教学环节，实现在以生态系统的物质循环概念建构为教学明线的同时，与生物学学科核心素养发展的暗线相结合。以“情境—任务—活动—评价”为主线的教学过程，充分发挥学生在学习活动中的主体性和主动性，促进了课堂深度学习的发生。

【关键词】“五构概念”；深度学习；概念教学

深度学习和生物学概念教学具有紧密的联系。一方面深度学习能够促进概念教学。深度学习是建立在理解的基础上，摆脱了事实本位的知识观，走向理解本位的知识观，是通过解决真实问题所进行的可迁移学习过程。可见，深度学习过程必然是一个注重概念学习和应用的过程，这与概念教学的目标高度一致。另一方面概念教学又可以强化深度学习的发生。五构概念教学法将某一课时的次位概念“解构”为若干个一般概念体系，沿着“情境导入——活动论证——整合建模——迁移拓展”的路径，实现对概念的初构、重构、架构和创构，帮助学生完成概念学习。本文以基于五构概念教学法的“生态系统的物质循环”一节课的课堂实施过程为载体，以学生的概念学习全过程为主线，对促进深度学习发生的概念教学过程进行阐释。

一、“解构”次位概念，设计课时学习流程

（一）解构课时概念体系

由于课时教学在时间上的局限性，教师需要对大单元整体教学的重要概念进行解构。同样对每一个课时教学而言，需要对次位概念进行解构，将上位的概念进行拆分形成一系列的一般概念。这有利于教师将有限的时间相对集中于引导学生对次位概念的理解上，进而为学生学习重要概念创造条件。“生态系统的物质循环”一节的上位概念为：生态系统中的物质在生物群落与无机环境之间不断循环；举例说明利用物质循环规律，人们能够更加科学、有效地利用生态系统中的资源；阐明某些有害物质会通过食物链不断地富集的现象。围绕这些上位概念的学习，将其拆分为：碳在生态系统中循环反复运动、汞等某些物质沿食物链不断积累和浓缩、物质循环和能量流动的关系和科学、有效地利用当地生态系统中的资源等四个概念序列。

（二）设计课时学习流程

要让学生的学习真正发生，教师需将基本概念转化为基于真实生物学情境的学习任务或探究的问题。即以“情境—任务—活动—评价”为主线组织教学，学生带着任务或问题进行活动，最终实现知识的自主建构，达成学习目标。本节课的学习流程具体设计见表1。

二、实施“初构”“重构”“架构”和“创构”概念教学路径

（一）情境导入，初构概念——深度学习的基石

认知主义的学习理论认为学习不是将新信息简单地注入大脑的记忆系统，而是通过同化和顺应的心理机制，再将新信息纳入原有认知结构。在这个过程中，学生可能是对自我原有认知结构的部分调整或重组，也可能是建立新的认知结构。这就提示我们在教学中要重视对学生前概念的探查。

在课堂教学过程中，教师可以结合学习内容创设真实的生物教学情境，并提出针对性的问题，引发学生的思考与讨论，暴露出学生原有的前概念。本节课教师展示筼筜湖生态系统的视频，提出问题“我国已将‘碳达峰‘碳中和纳入生态文明建设整体布局。你了解‘碳达峰和‘碳中和吗？你觉得筼筜湖生态系统对厦门岛实现‘碳达峰和‘碳中和的目标有怎样的影响？”教师利用学生熟悉的真实情境，结合课时教学内容，凝练真实问题，引发学生联系自己的生活经验和原有认知提出预测、判断和解释。在此过程中发现对大部分学生而言，“碳循环”属于空壳概念，即只知名称不知内涵。

（二）活动论证，重构概念——深度学习的保障

教师要帮助学生形成正确的生物学概念，则需要为学生搭建形成科学概念的阶梯。这个阶梯包括给学生提供适合的生物学事实作为学习支撑，围绕概念学习组织恰当的学习活动等。通过回顾旧知识、实验、资料分析等活动来引导学生进行动手操作或者动脑思考，最终通过归纳或演绎来达成概念的建构。

活动1：教师出示能量流动模型框架图，请学生小组回忆筼筜湖中的能量流動图（图1），同时提出问题：浮游植物体内的能量储存在哪？白鹭是如何从植食性鱼类中获得能量的？湖中生物呼吸作用过程中能量的丧失伴随着怎样的物质变化？伴随着微生物分解有机物，产生的无机盐存在于淤泥和湖水中，能否被浮游植物吸收利用？通过问题串引导学生描述浮游植物→植食性鱼→白鹭、微生物间的物质变化过程，由此初步感知“物质循环”的过程。

紧接着，教师介绍无机环境中碳元素的存在形式，请学生选择合适的物质和相应的生理过程，构建碳循环框架图，并描述碳循环的过程。学生在交流中完善构建的过程图，师生共同小结得出“碳循环”的概念。引导学生将研究范围放大，从整个城市生态系统的角度来考虑碳循环过程，学生在原有筼筜湖碳循环的基础上进行补充（如煤、石油等物质燃烧等）。引导学生再次放大研究范围，在生物圈中去看碳循环，从而认同物质循环具有全球性。

一辆巴士行驶在东坪山上会给环境增加多少二氧化碳？举办一场大型会议又会带来多少的碳排放？市民们希望答案是“零”。对零排放目标的实现，你有哪些好建议？教师引导学生从构建的碳循环过程图出发，说出维持大气中二氧化碳保持相对平衡的有效措施，并和学生共同对这些措施进行归类。教师应强调从二氧化碳的产生和吸收途径等不同角度考虑问题，培养学生逻辑思维的严谨性。

设计意图：基于真实情境的模型建构和问题探讨，使学生对生态系统内物质循环过程、特点等形成深度的认知。为厦门岛实现“碳达峰”和“碳中和”目标献言献策，激发学生保护环境的意识和热爱家乡的情感。

活动2：展示资料，资料1汞元素在生物体内的变化及毒性。资料2科研人员对筼筜湖水质进行检测的部分数据。依据材料分析，汞能像碳元素一样较快地通过食物链回归非生物环境吗？从表格中的数据可以看出，整理后筼筜湖的水质得到很大的改善，具体表现在哪些方面？请据此推测筼筜湖在管理上可能采取的措施有哪些？

设计意图：制造认知冲突，引出生物富集的概念。了解污水处理的部分措施，分析其中的生态学原理，实现概念的遷移应用。

活动3：根据能量流动和物质循环模型，完成表格内容。（表2）

设计意图：引导学生比较并概括能量流动和物质循环过程的区别，从中找出二者的联系，并能说明物质循环和能量流动的关系。增强学生对这两个次位概念间的关联性的认知，为重要概念的达成打下基础，同时培养学生归纳概括的科学思维。

（三）整合模型，架构概念——深度学习的结果

每位学习者都是在自己已有的经验、认知结构和信念的基础上建构自己的知识，因此，面对同一事物，不同人可能会建构出不同的理解。学生可依据对前面学习内容的解读，进而在脑海中建构出新的知识体系。通过构建概念图，可将部分的知识体系呈现出来。

活动4：将本节课生态系统的物质循环过程、特点等内容与在之前构建的生态系统的结构和生态系统的能量流动等概念框架图进行整合。

设计意图：将课时学习的一般概念——“点”，串连成次位概念——“线”，最终再构成单元教学中的重要概念——“面”，从纵向、横向两个方向领悟一般概念、次位概念、重要概念之间的关系，最终形成完整的概念体系。构建一个良好的概念结构体系，是包涵在这其中的信息得以实现储存、加工和输出的重要前提条件。

（四）迁移应用，创构概念——深度学习的体现

概念教学的终极评价是学生是否理解概念，并且可以在理解相关概念的基础上去解决现实问题。

活动5：某乡村拥有丰富的稻田、池塘等生态资源，请你运用所学知识，基于能量流动和物质循环的角度，为该村设计一份既能实现经济效益，又体现环境保护的现代化的“生态之乡”发展蓝图。教师组织学生展示交流设计方案和示意图，师生共同点评，肯定学生对知识的掌握与应用以及一些有创意的想法，鼓励学生继续学习更多的知识，学以致用，为家乡和祖国的建设多做贡献。

设计意图：以对真实情境中发生的实际问题的思考，来评价学生对所学概念的理解。引导学生达成对本课时学习概念的认识和理解，并使学生学会运用课堂所学知识去解决现实问题，愿意多做尝试，从而提升学生的社会责任意识。

三、教学反思

本节“生态系统的物质循环”是“生态系统的结构与功能”单元整体教学的第三课时，单元整体情境的设计均围绕厦门筼筜湖生态系统展开，这条情境主线贯穿整体单元始末，具有连续性。教师引导学生通过探究活动和解决层层递进的问题内化相关概念，同时情境任务的设计还承载着社会责任的落实，科学思维的发展，科学探究能力的提升和科学的自然观、世界观的形成，从而促进学生走向深度学习。

【参考文献】

[1]周初霞.“五构概念”教学法在生物学单元整体教学中的实践研究[J].生物学教学，2021，46（5）：5-8.

[2]谢敏英.“生态系统的能量流动与物质循环”一节基于模型建构的教学设计[J].生物学通报，2022，57（7）：20-22.