基于生物学概念教学理念的教学探索——以“生态系统的稳定性”为例

林 青

(人民教育出版社 课程教材研究所 北京 100081)

在中学生物学教学中,概念教学处于核心地位。《普通高中生物学课程标准(2017 年版2020 年修订)》(以下简称“2017 年版课程标准”)明确提出教学活动要围绕大概念和重要概念展开。 近年来,人教版生物学教材主编赵占良老师对生物学概念教学论的系统研究,使概念教学能够从经验取向逐步走上科学取向,并为理论到实践搭建好了桥梁。 那么,在实际教学中,该如何基于概念教学的理念来设计教学呢? 笔者就以《选择性必修2·生物与环境》模块的“生态系统的稳定性”一节为例,展开具体探讨。

1 教材概念梳理与问题设计

根据2017 年版课程标准的要求,“生物与环境”单独作为一个模块来呈现,内容在原高中教材相关内容的基础上进行了充实,新旧内容的整合往往会成为教师讲授新课的难点。 在“生态系统的稳定性”一节中,“生态平衡”是新加入的重要概念,虽然生态平衡这个词大家并不陌生,但要具体解释它的内涵、特征,与生态系统稳定性的关系等是比较困难的,它的加入也使本节的概念逻辑关系变得更为复杂。 要上好这节课,厘清概念逻辑关系并帮助学生建立概念间的联系是关键所在,而这正好与生物学概念教学强调的让学生在掌握具体概念的同时将所学概念结构化的理念是相符的。 教师可以基于概念教学的理念,先结合教材梳理好本节内容的结构框架,然后将其转化为核心问题,围绕核心问题的解决设置教学活动,引导学生建构概念并实现学以致用。

教材先介绍了生态平衡的概念和三方面特征;接着,着重梳理了生态平衡、负反馈调节、生态系统稳定性这三个本节核心的概念间的关系;最后,教材介绍了生态系统稳定性的两方面表现,进而探讨如何维持生态平衡提高生态系统稳定性。 顺着教材的思路,可以梳理出如图1 左所示的结构框架。 在具体教学中,教师可以将结构框架转化为6 个核心问题,如图1 右所示,以问题驱动,从本节新加入的重要概念“生态平衡”出发,以生态平衡为线通过问题串引领学生在探究中建构概念。

2 教学目标确认

有时,人们会将“概念”归到“知识”的范畴,概念目标自然也会被解释为知识目标。 这种认识是不够全面的,以本节教学为例,对生态平衡与生态系统稳定性的概念进行辨析并在此基础上探讨如何提高生态系统的稳定性,显然也都体现了能力目标,还体现了社会责任方面的情感目标,实际上是一个综合的目标要求。 生物学概念教学的目标应该定位于发展智慧技能或思维能力,跳出长期以来将知识目标与能力目标并列、将知识教学与能力培养并列甚至对立起来的窠臼。 而当前以发展学生核心素养为导向的教学目标实际上也是对“三维”目标的综合,这与概念教学的理念也是相契合的。 这种教学目标的转变也是充分发挥生物学教学“启智增慧”作用需要迈出的重要一步。

在具体表述上,概念教学的目标可以借助行为动词,将本来看不见摸不着的发生在学生头脑中的概念内化过程表述为可观察、可检测、可评价的目标,即预期学生在完成概念学习后表现出的行为。 基于以上考虑,确定了本节的教学目标如下:

(1) 概述生态平衡是指生态系统的结构和功能处于相对稳定的一种状态。

(2) 建构负反馈调节模型,阐明生态系统具有维持或恢复生态平衡的能力,即生态系统的稳定性。

(3) 举例说明抵抗力稳定性和恢复力稳定性。

(4) 设计提高生态系统稳定性的方案,关注人类活动对生态系统稳定性的影响。

3 教学过程设计

2017 年版课程标准指出,教师在设计和组织每个单元的教学活动时,应该围绕大概念和重要概念展开,根据重要概念精选恰当的教学活动内容和活动方式,所有的教学活动都要有利于促进学生对生物学概念的建立、理解和应用。 为了实现这一要求,可以借助的生物学概念教学的策略有很多,如情境创设策略、问题驱动策略、探究构建策略、HPS(科学史和科学哲学,History and Philosophy of Science)策略、概念结构化策略以及应用和评价策略。

在实际应用时,应结合具体的课程内容来选择合适的教学策略组合。 “生态系统的稳定性”一节概念多、概念间联系较为复杂,我们先将本节整体的结构框架梳理清晰,并以此作为教学的基石,这一步看似是在梳理教材内容,但实际上为后面的教学搭建起了整体框架,使教学中的概念不是简单的罗列,而是将概念结构化,增加学生思维上的连贯性,这其实就用到了“概念结构化策略”。 落实到具体的教学过程上,我们将本节的结构框架转化为了以“生态平衡”为线的6 个核心问题,环环相扣,以问题驱动本节的教学,这则是应用了“问题驱动策略”。 具体来看,本节教学的核心环节设计见表1。

表1 教学核心环节设计

4 概念教学育人价值的体现

概念的背后是思想观念,它们统摄、聚拢着众多的概念;而每个学科的概念总体上都有学科特点,这些特点实际上反映了特定学科的研究范式和思维方式。 可以说,概念承载着思想观念和思维方式,概念教学可以培植观念、提升思维,进而实现“培根铸魂、启智增慧”的育人价值。

4.1 培植观念

生物学观念是生物学概念和规律等在头脑中的提炼和升华,具有统领性和抽象性,它的形成不会一蹴而就,从事实到概念再上升到观念是一个逐渐深化的过程。 本节教学提供了丰富的、有代表性的实例,为学生概念的建构提供支撑;与此同时,学生概念的建构紧紧围绕结构框架,有利于结构化概念体系的形成。 如此,学生才能够“认识”概念背后的“组织者”——生物学观念,在建构生态平衡、生态系统稳定性、负反馈调节这些核心概念的同时还能够建立它们之间的联系,进一步提升对结构与功能观、稳态与平衡观等重要生命观念的认识。

概念一般回答客观世界“是什么”和“为什么”的问题,而观念还可以回答人对客观世界“怎么做”的问题。 因此,“培植观念”的目标还应重视生物学观念的方法论价值。 本节教学在帮助学生理解“生态系统的稳定性是什么”“为什么要提高生态系统的稳定性”之后,还引导学生设计“提高生态系统稳定性的方案”,让学生基于所学在真实的问题情境下分析解决问题,思考该“怎么做”,进而让学生在解释现象、理解本质,解决问题的过程中培植观念。

4.2 提升思维

概念是人类的一种思维形态,它既是思维的产物,也是思维的工具。 通过对概念的学习,我们希望学生在智慧技能上能够获得发展,在遇到相关的问题时能够表现出一定的思维能力水平。 所以说,概念教学本质上也是思维的教学。 本节教学将复杂的概念关系转化为6 个核心问题,在问题的驱动下充分利用实例创设情境,让学生在探究中建构概念,充分调动了学生的思维,使概念内化于学生的头脑,并帮助学生以此为基础去建构新的概念和解决实际问题。 在这个过程中,概念的建构也伴随着思维能力的提升,长此以往,学生习得的不仅是学科概念,而是一种学科的思维方式,这也是概念教学的重要价值所在。