巧用“小资料”和“课外读”助力构建次位概念

叶云祥 吴星昊

(云和县教育发展中心 浙江丽水 323600)

生物学是研究生命现象及其活动规律的自然科学,生物学概念是它解释基本生命现象、原理以及规律的重要基础和呈现。生物学概念繁多抽象,彼此纵横交错,是生物教学的重点和难点。《普通高中生物课程标准(2017年版2020年修订)》(以下简称《课程标准》)凸显“内容聚焦大概念”这一基本理念,课程内容以三级概念形式呈现,引导教师突破传统课时思维,着重考虑大概念的构建。但突出大概念的核心地位,并不意味着只强调大概念对知识的覆盖而忽视对次位概念的理解和建构。次位概念是构建其上位概念的基础,每个次位概念都具有执行特定功能的结构。只有帮助学生切实同化和顺应次位概念,才能真正形成整体性、结构性的概念框架。

“小资料”“课外读”是教材内容的重要呈现形式,是对每一节课本知识的深化和拓展。其涵盖科学家的生平、生物学史、生活应用、实验拓展、社会实践、概念拓展等内容,是助力学生构建次位概念的重要载体。笔者认为,大概念的构建建立在学生对次位概念认识的基础上,而次位概念的形成需要若干生物学事实性知识作为依据,“小资料”“课外读”不失为较好的素材,钻研“小资料”、“课外读”的内涵,巧用“小资料”“课外读”的内核,开发“小资料”“课外读”的外延,助力构建次位概念不失为教学的有效途径。

1 解构次位概念 明晰“小资料”、“课外读”内涵

“体液调节”是2019年浙科版教材高中生物《选择性必修1·稳态与调节》第三章的内容,其内容包括参与体液调节的物质、体液调节的特点和机制,以及体液调节与神经调节的关系。《课程标准》指出了本单元的重要概念和次位概念,要构建概念体系必须扎实落实次位概念。这就要求对次位概念进行剖析、解构、整理、反思,厘清概念的“来龙去脉”,找准知识点之间的联系及支架,才能助力上位概念的形成。因此,笔者总结出本单元的概念体系如图1所示。在此基础上,整理相关“小资料”“课外读”内容,仔细研读、认真分析、找准定位,是助力次位概念构建的有效途径。

2 巧用“小资料”“课外读”内核建构次位概念

本章“小资料”“课外读”内容有“激素与靶细胞受体结合调节细胞生理活动”“寻找脑激素”“碘与甲状腺激素”“瘿——地方性甲状腺肿”和“胰岛素的发现与糖尿病的治疗”。围绕“小资料”“课外读”构建境脉体系、基于“小资料”“课外读”提供事实知识、借助“小资料”“课外读”开发评价资源,利于次位概念的构建。

2.1 围绕“小资料”“课外读”构建境脉体系

建构主义理论强调,个体的学习依赖于对情境的自我认知建构,境脉是学习发生的时空。“境脉”是“情境”与“脉络”的合称,脱离真实情境的知识无法获得学生的共鸣,只有构建具有“脉络”的“情境”,才有利于学生对生物概念的构建。《课程标准》注重学生在现实生活的背景中学习知识,倡导学生在解决实际问题的过程中深入理解知识内涵。因此,教师应有目的性地创造、选择与教学内容联系紧密的教学情境,使学生从真实情境中感知、提炼,从而获取科学的知识、观点和思想方法,逐步构建概念体系。“小资料”“课外读”作为教材的一部分,是境脉的良好资源。

在本单元教学以“课外读:胰岛素的发现与糖尿病的治疗”为背景展开,以“为什么某些糖尿病患者要定期注射胰岛素”为单元情境,以“为什么某些糖尿病患者要注射胰岛素”为开篇,从胰岛素的化学本质、产生场所、作用机理延伸到激素的产生、作用机理及研究方法;以“机体如何产生胰岛素及其他调节血糖的激素”为线索,从胰岛素的产生机制延伸到激素的分级调节及反馈调节机制;以“为什么糖尿病患者要定期注射胰岛素”为导引,从胰岛素的定期注射维持机体稳态延伸其他激素的调节作用;以“为什么提取纯化的胰岛素含量低?它的产生是否受神经调节的控制”为铺垫,从胰岛素的微量高效且受神经调控延伸到体液调节和神经调节共同维持机体稳态(图2)。在单元境脉的背景下,对单元大概念及次位概念以及次位概念之间的关系有更深刻的认识,才能够好的展开次位概念的学习。

同时,该“课外读”也可作为课时境脉材料,为次位概念的构建添砖加瓦。如在构建“人体内分泌系统主要由内分泌腺组成,它们分泌的各类激素参与生命活动的调节”这一次位概念时,教师可以巧用“课外读”中的胰岛素发现史,引导学生通过问题串“为什么某些糖尿病患者要注射胰岛素?胰岛素的作用是什么?为什么结扎胰管不影响胰岛素的产生?为什么直接研磨胰腺,其研磨液不能起作用?胰岛素由哪里产生?为什么胰岛素要注射而不口服?没有胰管胰岛素如何运输?胰岛素如何发挥作用?为什么注射胰岛素只对某些糖尿病患者起作用?”认识胰岛素的化学本质、产生场所、作用机理从而认识到体液调节的结构基础及激素发挥作用的方式,借助科学史使学生融入到科学家的思维中,在探索生物知识、构建次位概念的过程中不断构建、剖析、批判、推翻再构建,真正将次位概念落地生根。只有在整体单元境脉体系的基础上,重视次位概念的构建,才能够助力大概念的形成。

2.2 基于“小资料”、“课外读”提供事实知识

《课程标准》强调概念的学习应由原来的“重知识”向“重过程”转变。“小资料”中一大部分内容是对课本概念的延伸和补充,可以将其作为课堂补充材料,为次位概念的构建提供事实依据,加深学生对次位概念的理解,利于学生对次位概念内涵及外延的内化。

如在构建“人体内分泌系统主要由内分泌腺组成,它们分泌的各类激素参与生命活动的调节”这一次位概念时,传统的教学过程侧重让学生记忆内分泌系统的组成及它们分泌的激素及其调节作用。但是,内分泌系统所分泌的激素较为复杂,激素本质难以记忆,且学生对于激素的调节作用不能很好理解,这就要求教师重视次位概念的解构,重视学生对下位概念“激素通过体液传递作用于靶细胞调节细胞生理活动”的理解。“课外读:激素与靶细胞受体结合调节细胞生理活动”为这一概念提供了良好的事实依据。教师引导学生通过“课外读”思考:激素如何进行传递?是否定向传递?激素如何作用于靶细胞?激素如何调节细胞生理活动?如何了解“调节”作用?靶细胞的受体一定在细胞外吗?为什么有些激素的受体在膜外有些在膜内?可以根据激素的调节方式将激素进行分类吗?通过以上问题的思考,教师能够引导学生更好地根据激素的本质深刻理解激素的调节作用,从而为建构次位概念打好基础。

如在构建“激素通过分级调节、反馈调节等机制维持机体的稳态,如甲状腺激素分泌的调节和血糖平衡的调节”这一次位概念时,学生对于分级调节和负反馈调节机制的理解往往比较表层,难以应用。故教师以“小资料:碘与甲状腺激素、瘿——地方性甲状腺肿”为例,引导学生进行思考:什么是地方性甲状腺肿?通常发生在哪些区域?为什么缺碘会造成地方性甲状腺肿?能用下丘脑—腺垂体—甲状腺调控轴进行说明吗?在此过程中是否存在反馈调节?此时甲状腺激素对下丘脑和腺垂体分泌激素起促进作用吗?在真实情境中依据小资料中的事实依据进行层层剖析,学生由浅入深学习,学习不再是被动地接受而是主动地思考构建。

教学中,教师有目的性地利用“课外读”“小资料”引导学生进行迷失概念的暴露和突破,组织学生进行概念比较、辨析,能够帮助学生将原本碎片化的、孤立的、零散的表层概念形成条理化、结构化的深层次概念。

2.3 借助“小资料”“课外读”开发评价资源

知识构建理论倡导学习者根据已有的知识和经验在学习活动中不断地探索进而获得新知识。为此,教师常常绞尽脑汁寻找和教材内容贴切的生活资源,而往往忽略了教材中本身就具备的良好的素材。“小资料”“课外读”中蕴含着非常多有价值的信息,借助“小资料”“课外读”开发学业质量水平检测资源,反馈次位概念的构建水平并发现存在的问题,利于及时跟进及引导。如借助“课外读:寻找脑激素”开发评价资源如下:

1968年,吉耶曼小组从27 万只羊的下丘脑中提取出1 mg 纯的TRH,并利用红外线分光光度测定、质谱分析等先进方法反复核实,查明了羊下丘脑TRH的氨基酸组成。不久后沙利证明了猪下丘脑的TRH与羊的完全相同,并首先人工合成了TRH。吉耶曼和沙利各自领导的研究小组历经十多年的研究,终于揭示了脑分泌激素的功能。他们发现并合成了三种脑激素——促甲状腺激素释放激素(TRH)、促黄体生成激素释放激素(LHRH)和生长激素释放抑制激素(GHRIH)。结合以上资料请思考:(1)结合资料说明TRH 的本质及激素调节的特点。(2)简述TRH 发挥调节作用的过程。(3)如果把垂体与下丘脑之间的血液联系中断,则可导致生殖器官萎缩。请结合上述资料及下丘脑—腺垂体—靶腺的知识解释这一现象。(4)是否所有激素的产生都遵循下丘脑—腺垂体—靶腺?请结合材料举例分析。(5)从吉耶曼和沙利的研究历程你得到了什么启示?

又如利用“小资料:碘与甲状腺激素”的背景材料,结合某位患者的甲状腺功能检测报告单,教师引导学生分析表中数据,判断患者可能症状,给出就诊建议。学生结合资料分析并做出判断,进一步加深对次位概念的理解,并从中感知知识的价值,提升解决生产生活问题的担当和能力,树立学习信心。

综上所述,在大概念背景下进行单元整体教学要关注次位概念的落实,围绕“小资料”“课外读”构建境脉体系、基于“小资料”“课外读”提供事实知识、借助“小资料”“课外读”开发评价资源,利于学生构建次位概念。当然,这不意味着教材中所有的“小资料”“课外读”都必须被利用,也并不意味着它们的利用途径是单一的且仅有上述几个方面,需要从教学实际和学生的需要出发,合理开发、利用“小资料”“课外读”,才能真正助力次位概念的构建。