浅谈如何提升中学生的生物科学思维和探究能力

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　　 摘 要：教师就“巧设问题链，构建概念图”这一教学策略在不同类型的课堂和教学不同的阶段中的应用问题进行了初步研究，从而达到提升高中学生的科学思维和探究能力的目的。
　　 关键词：问题链;概念图;核心概念
　　 我们面临的是一个信息爆炸的时代。如何才能从众多信息中挑选出我们所渴望的内容？如果我们仍然习惯于传统的学习方式，最终会被这个时代淘汰，因为我们无法掌握很多新的信息和技术。因此，改变传统的教学方法，培养具有创新意识和能力的人才，已成为当前教育的重要课题。为了满足这一需要，世界上许多国家都加快了教育变革的速度，主张发展学生的科学思维，提升学生的科学探究能力。
　　 研究发现，“优化课程提高了学生科学探索的能力，使学生能够知道如何去判断问题的重要性”。问题链教学是指导学生通过课前设定的学习目标设置一连串相关的问题来思考和回答，进行有针对性的指导，使学生最终能够实现有效的学习目标。
　　 设置问题链，有利于引导学生自主构建相关内容的概念图来加深对这一知识以及概念的理解，并通过分析、概括形成新的见解。
　　 那么，“巧设问題链，构建概念图”该策略应如何应用于中学生物学教学呢？笔者就该策略在高中生物不同类型的课堂和教学不同的环节的应用问题进行了初步研究。
　　 一、“巧设问题链，构建概念图”策略在高中生物不同类型课堂上的应用
　　 （一）“巧设问题链，构建概念图”策略在新课中的应用
　　 1.基本流程
　　 具体内容如下：
　　 （1）通过解读课程标准和学科教学指导意见，根据学生的实际学习情况确定新课教学目标。课堂导入中设置的问题应该是结合与新知识密切相关的原始知识，然后以概念图的形式组织和呈现，使学生更好地整合原有的知识框架并掌握新知识。
　　 （2）从书中找出相应知识的核心概念，通过构建概念图的方法提出这一内容的新概念和观点，使学生能够明确学习目标，并根据概念进行安排。
　　 （3）教师巧妙地设置相关知识的问题链。学生在绘制概念图时需要对知识结构进行整理归纳并重新构建，因此需要将新知识，新内容加入原有知识框架中，需要重新建立相关概念之间的联系，这将激励学生更深入地了解新课的内容。
　　 （4）教师评估学生绘制的概念图。首先，教师应确认正确的建构，纠正错误的建构，努力提高学生的自我评价和反思能力，促进学生的认知发展。其次，可以通过适当的练习和课后作业来改进概念图，从而巩固新学的知识，也可将新学的知识引入到生活实践中去，这有利于学生更好地掌握新的知识和概念。
　　 2.案例
　　 （1）问题链设计如下：
　　 问题1：酶的作用？
　　 问题2：酶的化学本质是什么？（若学生回答蛋白质可追问：所有的酶都是由蛋白质组成的吗？）
　　 问题3：绝大多数酶的产生的场所在哪里？
　　 问题4：酶的催化作用需要什么条件？有哪些特点？
　　 问题5：请构建“酶”的概念图。
　　 （2）“酶”的概念图示例
　　 （二）“巧设问题链，构建概念图”策略在复习课中的应用
　　 1.基本流程
　　 具体内容如下：
　　 （1）确定复习主题如以“蛋白质专题复习”为例。
　　 （2）确定核心概念，如氨基酸、蛋白质变性、转录、翻译等。
　　 （3）根据核心概念设计问题链。
　　 （4）通过问题链，确定概念与概念之间的关系，构建概念图模型。
　　 （5）评价“蛋白质专题复习”概念图，让学生自我评价和自我反思，并进行修改和完善。
　　 在高考专题复习过程中，教师将确定某一主题涉及的生物学知识和应用，并将其绘制成概念图，从而使教科书上相关知识点前后贯穿始终，展现其整体框架，这可以帮助学生了解相关知识点，构建自己的知识框架结构。
　　 2.案例
　　 （1）问题链设计如下：
　　 问题1：描述蛋白质的组成成分和基本单位。
　　 问题2：蛋白质有哪些方面的功能？
　　 问题3：导致蛋白质变性的因素及其在生产实践中的应用。
　　 问题4：回顾转录和翻译的过程。
　　 问题5：如何计算氨基酸数、碱基数、密码子数、脱水数和蛋白质分子量？
　　 问题6：根据以上问题，构建一个“蛋白质专题复习”的概念图。
　　 （2）“蛋白质专题复习”的概念图示例
　　 （三）“巧设问题链，构建概念图”策略在学生自主学习中的应用
　　 自主学习是以学生作为主体的一种现代化的学习方式。学生主动参与确立学习的目标，积极制订自己的学习计划和设计评估标准，在解决问题的过程中学习知识。因为他们都是亲自参与，他们在学习过程中会有情感投入和自我激励，从中他们将获得丰富的情感体验，还可以自我监控并对认知结构进行相应的调整。
　　 1.基本流程
　　 具体内容如下：
　　 （1）选择自学主题，明确学习任务，教师告知学生具体要求。
　　 （2）学生可以通过查阅和分析教科书和《浙江省普通高中学科教学指导意见》来找到重要的概念和题型，并逐一列出概念，了解彼此之间的关系，并设计有效的问题链。
　　 （3）由学生根据编制好的问题链构建出概念图，使知识之间更好地串联起来。
　　 （4）同桌之间或者前后四人之间组成学习小组进行交流，学习对方概念图的优点，找到自己需要改进的地方。
　　 （5）自我反思可以提高学生的学习能力。概念图是学生实现自我反思的好工具。如果绘制的概念图不完整，则意味着他们的知识储备不够丰富;如果绘制的概念图的层次感不清楚，则意味着他们对这部分概念的理解不够彻底，这可以帮助学生认识到自己的不足并促进他们的学习。 　　 （6）根据上述自我反思内容，通过比较教师提供的标准概念图样本，纠正和改进自己的概念图。
　　 2.案例
　　 （1）初中学到的旧知识的问题链设计如下：
　　 问题1：生态系统的组成部分是否都由生物组成？
　　 问题2：请你思考，生态系统中各种生物成分之间是独立存在吗？如果不是，那么它们之间有何关联？
　　 问题3：简述分解者的作用和类群？
　　 问题4：尝试分析生态系统的生物成分中，哪些是不能缺少的？
　　 问题5：请构建“生态系统”相关知识概念图。
　　 问题6：同学们可以相互之间进行交流，看看你们的概念图还有哪些地方可以拓展。
　　 二、“巧设问题链，构建概念图”策略在教学不同阶段中的应用
　　 （一）“巧设问题链，构建概念图”策略在课前准备阶段中的应用
　　 教师准备一堂课不仅是为了准备教材和教学方法，更重要的是为了学生。学生是教育教学的对象和重要资源，也是教学的核心。因此教师在备课中的最关键一环是备学生。概念圖可以反映学生掌握的学习经验，是教师在准备课程时可以使用的好方法。教师可以在学生学习新的章节知识的前一周，让学生结合其已知晓的概念和相关的生活实践，绘制新章节知识的概念图，了解学生的现有认知，发展自己的教学资源。在这样做时，教师不仅可以发现学生出现的错误认知，而且可以将其作为一个很好的切入点。此外，还可以了解学生相关知识的掌握情况，从而把握教学的难度，使教学目标明确。形成老师与学生、学生和学生之间的有效互动，从而使教学过程中的学习更加有效。例如，教师可以通过布置作业让学生在课前绘制“生物变异”相关内容的概念图，这样不仅可以理解学生可能存在的误区，还可以了解学生对“生物变异”一章的理解程度。
　　 1.基本流程
　　 具体内容如下：
　　 （1）教师选择主题和具体内容，确立学习目的，并通知学生独立学习。
　　 （2）教师通过分析课标和学科指导意见，以问题链形式提示学生本节的重难知识点。
　　 （3）学生独立学习并绘制概念图。确定重要的概念和题型，并逐一列出概念，了解它们彼此之间的关系，设计有效问题链并构建概念图。
　　 （4）教师通过引导学生学习，在课堂上帮助他们解决问题，重新构建新的知识框架。
　　 （5）学生在课堂上学习后，通过自我反思纠正他们的概念图，同时回顾了他们所学的知识。
　　 （6）自我反思之后，学生对比由教师提供的概念图，再结合自己的思考，修正完善自己绘制的概念图。
　　 2.案例
　　 （1）在上课之前，学生的问题链设计如下：
　　 问题1：可遗传变异的来源有哪些？
　　 问题2：概述什么是基因突变？
　　 问题3：基因重组的来源和意义分别是什么？
　　 问题4：染色体变异的类型及简介？
　　 问题5：请构建“可遗传变异”的概念图。
　　 问题6：学生之间可以相互讨论，看看自己的概念图还有哪些地方是可以完善一下的。
　　 （2）“可遗传变异”相关知识的概念图示例
　　 （二）“巧设问题链，构建概念图”策略在新课导入阶段中的应用
　　 在新课的教学中，当教师在开始授课前，可以把概念图当作回顾学习知识的手段，并激活学生心中的记忆。例如，在学习生态系统时教师可以使用这种方式，让学生回顾他们在初中阶段学的生态系统知识。然后绘制一个显示生物和非生物成分之间关系的概念图，或者可以绘制一个概念图框架，以相关的知识点作为空格，学生填空以完成新课导入。
　　 1.基本流程
　　 具体内容如下：
　　 （1）回顾旧知识，确定学习内容，引导学生回顾他们从前学过的知识。
　　 （2）教师对新的知识和旧的知识进行分析整理后，用问题链的形式对学生进行提问。
　　 （3）学生通过对以前的知识的回顾和新内容的学习，确定核心概念并初步构建概念图模型。
　　 （4）教师通过指导学生，帮助他们解决课堂问题，重新构建新的知识框架。
　　 （5）学生纠正他们在课后绘制的概念图，并重温他们所学的知识。
　　 （6）学生在自我反思和自我完善后，比较和改进教师提供的概念图。
　　 2.案例
　　 （1）初中学到的旧知识的问题链设计如下：
　　 问题1：生态系统的组成部分是否都由生物组成？
　　 问题2：请你思考，生态系统中各种生物成分之间是独立存在吗？如果不是，那么它们之间有何关联？
　　 问题3：简述分解者的作用和类群。
　　 问题4：尝试分析生态系统的生物成分中哪些是不能缺少的？
　　 问题5：请构建“生态系统”相关知识的概念图。
　　 问题6：同学们可以相互之间进行交流，看看你们的概念图还有哪些地方可以拓展。
　　 （2）“生态系统组成成分”概念图示例：
　　 （三）“巧设问题链，构建概念图”策略在课堂教学阶段的应用
　　 概念图可以将学生脑海中对概念较为抽象的认知方式具体化，并可以使教师了解学生重叠和冲突的知识，从而引发师生间的有效互动。
　　 1.基本流程
　　 具体内容如下：
　　 （1）营造良好的教学环境和氛围，如相关背景信息和相关图片等。如果可能，请在教室中播放多媒体音频和视频材料给学生加以演示。
　　 （2）教师利用设置问题链教学的策略，不断提问，引起学生的注意;同时，教师以概念图的形式在黑板上绘制相关问题的答案。 　　 （3）上完一堂新课，学生按照概念图进行复习，对新学的知识进行梳理，从而使学生对新知识的认知更加透彻。
　　 （4）学生自主反思，学生边看概念图，边阅读相关内容，巩固所学的知识并进一步加以提升。
　　 2.案例
　　 （1）：问题链设如下：
　　 问题1：在实验中科学家发现：脂溶性物质非常容易通过质膜，脂溶性溶剂容易溶解质膜。你觉得，该实验的结论表明质膜组成成分中含有哪些物质？
　　 问题2：科学研究发现蛋白酶容易将质膜水解，说明质膜的组成成分中含有什么物质？
　　 问题3：质膜只含有蛋白质和磷脂吗？
　　 问题4：这些物质在质膜上是如何排布的呢？
　　 问题5：请大家总结一下质膜的结构特点。
　　 问题6：请构建“质膜的流动镶嵌模型”概念图。
　　 问题7：同学们可以相互交流一下，看看你們手中的概念图还有哪些地方可以拓展。
　　 （2）“质膜的流动镶嵌模型”概念图示例
　　 概念图为学生学习和巩固生物学的知识提供了很好的有效途径。生物的概念在经过概念图的串联之后，条理变得更清楚，并且使学生对知识的记忆效率大大提高，从而使他们体会到生物学的学习乐趣。在回答教师设置的问题链之后，学生就会提出新的问题，这有利于培养他们的科学思维和探究能力;通过绘制概念图，生物学习也可以变得非常容易，知识的记忆不再是件困难的事情了。
　　 “巧设问题链，构建概念图”这一教学策略的运用将以前纯文本式抽象化的表示课本内容转变为现在图片式直观地表达课本内容，显著提高了课堂学习的有效性。学生也由以前盲目的做题转变为目的明确地分析和整理书本知识。同时，这一策略的应用使学生更容易掌握课本知识的核心和主线，彻底改变了以往杂乱无章的学习方式。
　　 参考文献：
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　　 [2]张莉.概念图策略在初中生物教学中的应用研究[D].内蒙古师范大学，2009.
　　 [3]王尧棋.精心设计数学课堂“问题串”[J].福建教育学院学报，2015（6）.
　　 [4]刘燕.概念图在高中物理教学中的应用研究[D].苏州大学，2009.
　　 [5]王成.概念图在高中物理教学中的应用[D].南京师范大学，2007.
　　 [6]贺彩霞.基于概念图的物理概念转变教学模式[D].陕西师范大学，2007.
　　编辑 段丽君
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