一、生物學(xué)核心概念及其教育價值

美國課程專家H.Lynn Erickon在“概念為本的課程與教學(xué)”一書中指出，核心概念是居于學(xué)科中心，具有超越課堂之外的持久價值和遷移價值的概念。費(fèi)得恩（Feden）認(rèn)為，核心概念是學(xué)生將學(xué)科的事實和現(xiàn)象忘記之后，仍然留在記憶中并能應(yīng)用的概念性知識。戴維（Day）則認(rèn)為核心概念構(gòu)成了學(xué)科的骨架，具有遷移應(yīng)用的價值。

綜上所述，我們認(rèn)為，生物學(xué)核心概念與生物學(xué)事件、生物學(xué)事實和生物學(xué)現(xiàn)象一樣，同為生物學(xué)知識。但從教學(xué)角度看，分屬“為什么”（概念性知識）和“是什么”（事實性知識）兩個層別。生物學(xué)核心概念是在眾多的生物學(xué)事件、生物學(xué)事實、生物學(xué)現(xiàn)象的基礎(chǔ)上歸納、推理出來的結(jié)論，是對同一類生物學(xué)問題本質(zhì)特征的概括。例如“穩(wěn)態(tài)”這一概念，就是在分析細(xì)胞內(nèi)環(huán)境各種理化因子相互作用現(xiàn)象的基礎(chǔ)上，概括出“生物體依靠自我調(diào)節(jié)機(jī)制維持內(nèi)環(huán)境理化性質(zhì)相對穩(wěn)定狀態(tài)”這一穩(wěn)態(tài)本質(zhì)，進(jìn)而得出其內(nèi)涵是：機(jī)體在遭受外界因素干擾下，依靠體內(nèi)復(fù)雜的自我調(diào)節(jié)機(jī)制，各個器官、系統(tǒng)協(xié)調(diào)活動，使內(nèi)環(huán)境達(dá)到的一種動態(tài)平衡；其外延是：所有的生命系統(tǒng)在不斷變化的環(huán)境條件下，依靠自我調(diào)節(jié)機(jī)制維持相對穩(wěn)定的狀態(tài)。理解“穩(wěn)態(tài)”概念的本質(zhì)，有助于學(xué)生理解生命的本質(zhì)，從系統(tǒng)的角度來認(rèn)識生命系統(tǒng)與環(huán)境的關(guān)系。

與事實性知識相比，核心概念具有更高的概括性。人們對核心概念的理解可以較長久地保存在記憶中，有助于形成較好的知識框架，學(xué)習(xí)更多知識。所以在教學(xué)中要更加重視學(xué)生對核心概念的理解，而不是對事實的記憶。

在教學(xué)中，教師必須注重核心概念的教學(xué)理解。具體而言，就是要以生物學(xué)現(xiàn)象和事實為載體，把握生物學(xué)核心概念的要素和內(nèi)涵及其外延，領(lǐng)會其教育價值，形成生物學(xué)思維方法。

下面以“穩(wěn)態(tài)”概念為例，探討生物學(xué)核心概念及其教育價值和教學(xué)理解問題。

二、“穩(wěn)態(tài)”概念及其教育價值和教學(xué)理解

“穩(wěn)態(tài)”概念不僅包涵了生命系統(tǒng)通過自我調(diào)節(jié)保持穩(wěn)態(tài)并適應(yīng)內(nèi)外環(huán)境變化，通過自動調(diào)節(jié)作用在結(jié)構(gòu)與功能上達(dá)到和諧與統(tǒng)一，而且它又以“生命系統(tǒng)”與其他相關(guān)生物學(xué)知識整合?？梢詷?gòu)建這樣一個存在穩(wěn)態(tài)的知識體系：分子→細(xì)胞→組織→器官→個體→種群→群落→生態(tài)系統(tǒng)→一般系統(tǒng)，能讓學(xué)生明白其實生命系統(tǒng)的各個層次都是存在穩(wěn)態(tài)現(xiàn)象的，在生命系統(tǒng)內(nèi)部和生命系統(tǒng)與環(huán)境之間信息流動的過程中，都存在著生命系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)與調(diào)控，甚至是自然界的一般系統(tǒng)在其變化與平衡之中也存在著這樣的穩(wěn)態(tài)與調(diào)節(jié)。從而從不同層次和不同的角度幫助學(xué)生認(rèn)識到生命的復(fù)雜性和動態(tài)平衡性，幫助學(xué)生理解各個層次的生命系統(tǒng)是如何在不斷變化的環(huán)境中通過自我調(diào)節(jié)機(jī)制維持自身的穩(wěn)態(tài)，有助于學(xué)生理解生命系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)，認(rèn)識生命系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的整體性；有助于學(xué)生形成正確的生態(tài)學(xué)觀點和人與自然和諧發(fā)展的觀念；同時在構(gòu)建過程中領(lǐng)悟系統(tǒng)分析、建立數(shù)學(xué)模型等科學(xué)方法，更好地訓(xùn)練學(xué)生將數(shù)學(xué)的公式和方法引入生物學(xué)研究，形成系統(tǒng)的觀點，為學(xué)生將來的進(jìn)一步學(xué)習(xí)乃至科學(xué)研究打下堅實的基礎(chǔ)。

1.“穩(wěn)態(tài)”概念的教育價值分析

（1）豐富對生物學(xué)知識的理解和認(rèn)識

生命系統(tǒng)是開放系統(tǒng)，它們與外界環(huán)境之間不斷進(jìn)行著物質(zhì)交流、能量轉(zhuǎn)換和信息傳遞，這就決定了生命系統(tǒng)時刻處于動態(tài)變化過程中。無論是個體水平還是群體水平，這種動態(tài)變化必須在一定范圍內(nèi)進(jìn)行，否則系統(tǒng)就會崩潰。也就是說，穩(wěn)態(tài)是生命系統(tǒng)能夠獨(dú)立存在的必要條件。穩(wěn)態(tài)的維持靠的是生命系統(tǒng)內(nèi)部的自動調(diào)節(jié)機(jī)制。關(guān)于這種調(diào)節(jié)機(jī)制，在個體水平上主要是動物體和植物體的生命活動的調(diào)節(jié)，在群體水平上主要是生態(tài)系統(tǒng)的自動調(diào)節(jié)?？梢姡屠斫馍顒拥谋举|(zhì)和規(guī)律來說，“穩(wěn)態(tài)”概念具有其他概念不可取代的價值，有利于豐富學(xué)生對生物學(xué)知識的理解和認(rèn)識。

（2）在把握宏觀與微觀的聯(lián)系中拓展視野

上世紀(jì)２０年代，奧地利生物學(xué)家、心理學(xué)家貝塔朗菲（Ludwig Von Beriatanffy）創(chuàng)立了一般系統(tǒng)論，指出“應(yīng)把生物作為一個系統(tǒng)來研究”。系統(tǒng)具有“整體性”，就是說，不能把系統(tǒng)割裂成要素孤立地去研究，應(yīng)該注意研究要素及要素間的相互作用與相互影響。系統(tǒng)還具有層次性，即從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上看是分層的。系統(tǒng)的最重要特征是穩(wěn)態(tài)。用一般系統(tǒng)論的觀點來分析生命系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)，有助于我們在把握宏觀與微觀的聯(lián)系中從多個角度認(rèn)識生命系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)。

生命是一個開放的系統(tǒng)。這個開放的系統(tǒng)在生命活動中不斷地與它所處的外部環(huán)境有物質(zhì)、能量和信息的交流，通過信息的傳遞和反饋調(diào)節(jié)，這個系統(tǒng)維持著自身的穩(wěn)態(tài)。這個系統(tǒng)的層次性表現(xiàn)在多個方面：細(xì)胞是基本的結(jié)構(gòu)和功能單位，其上有組織、器官、系統(tǒng)、個體、種群、群落、生態(tài)系統(tǒng)和生物圈。每一層次都可以成為獨(dú)立的生命系統(tǒng)，都存在著穩(wěn)態(tài)，都發(fā)生著與環(huán)境的交流，都發(fā)生著信息的傳遞和反饋調(diào)節(jié)。同時，這一層次和那一層次之間的關(guān)系又不可忽略。由此，揭示了生命系統(tǒng)中尺度、結(jié)構(gòu)與功能之間有著必然的內(nèi)在聯(lián)系，生命系統(tǒng)在不同尺度下存在著不同層次的結(jié)構(gòu)，尺度與結(jié)構(gòu)決定生命系統(tǒng)的功能。這不僅反映了人們認(rèn)識事物的發(fā)展規(guī)律，也拓展了人們研究事物本質(zhì)的視野。

（3）領(lǐng)悟多種生物科學(xué)研究方法的實質(zhì)

系統(tǒng)分析包括定性分析和定量分析，中學(xué)生物學(xué)教育一般只能做定性分析。為了使學(xué)生能夠運(yùn)用系統(tǒng)分析的方法進(jìn)行學(xué)習(xí)，在構(gòu)建“穩(wěn)態(tài)”概念過程中要借助于“探討人口增長對生態(tài)環(huán)境的影響”、“闡明生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性”等內(nèi)容， 教會學(xué)生用系統(tǒng)分析的方法來分析問題。在科學(xué)探究中經(jīng)常使用的兩種邏輯方法——模型方法（建立物理模型和數(shù)學(xué)模型）和數(shù)學(xué)方法（取樣調(diào)查），在建構(gòu)“穩(wěn)態(tài)”概念過程中都有很好的載體（例如：設(shè)計并制作生態(tài)瓶——物理模型，嘗試建立數(shù)學(xué)模型解釋種群的數(shù)量變動，等等），應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用這些科學(xué)方法進(jìn)行“穩(wěn)態(tài)”概念的學(xué)習(xí)。

2.“穩(wěn)態(tài)”概念的教學(xué)理解

（1）在已有知識經(jīng)驗的基礎(chǔ)上認(rèn)識“穩(wěn)態(tài)”概念

將生物的個體和群體看作不同層次的生命系統(tǒng)，它們都在與外界環(huán)境的相互作用中通過信息的傳遞和自身的調(diào)節(jié)來達(dá)到維持穩(wěn)態(tài)的目的。這是構(gòu)建“穩(wěn)態(tài)”概念的關(guān)鍵，也是做好初高中教學(xué)銜接的一個有效的著力點。

學(xué)生在初中階段初步學(xué)習(xí)過生物與環(huán)境關(guān)系的知識，在這個基礎(chǔ)上，教師引導(dǎo)學(xué)生用系統(tǒng)分析的方法分析：無論植物、動物、人體還是種群、群落乃至生態(tài)系統(tǒng)，任何一個生命系統(tǒng)時刻處于動態(tài)變化中，通過信息的傳遞，生命系統(tǒng)感受內(nèi)外環(huán)境的變化，通過調(diào)節(jié)做出應(yīng)答性反應(yīng)，從而維持自身的穩(wěn)態(tài)。這是構(gòu)建“穩(wěn)態(tài)”概念的主線，有利于學(xué)生把握相關(guān)知識內(nèi)容之間的本質(zhì)聯(lián)系，有利于學(xué)生建立整體性的認(rèn)識。

（2）借助各種直觀手段幫助學(xué)生構(gòu)建概念

在教學(xué)中，應(yīng)盡可能通過實驗、實物、圖片、照片、錄像片等，豐富學(xué)生的感性認(rèn)識，將有助于學(xué)生對“穩(wěn)態(tài)”這一學(xué)科主題的理解和構(gòu)建。

教科書的圖片非常精美，與文字緊密配合，我們得充分利用好這些圖片。比如關(guān)于組織液、血漿和淋巴三者間的內(nèi)在聯(lián)系，教材寫得比較具體，而且配有插圖，可以先讓學(xué)生閱讀課本相關(guān)內(nèi)容，同時參考教科書中的圖，進(jìn)行獨(dú)立思考，在此基礎(chǔ)上引導(dǎo)學(xué)生理解三者間的關(guān)系。在看圖過程中，首先應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生識別圖中各種結(jié)構(gòu)和成分，弄清各結(jié)構(gòu)間的關(guān)系，這是理解組織液、血漿和淋巴內(nèi)在聯(lián)系的基礎(chǔ)。教材提供的插圖只反映人體局部組織中的情況，要說明全身的細(xì)胞外液是一個有機(jī)的整體，有必要再提供人體循環(huán)系統(tǒng)（包括血液循環(huán)和淋巴循環(huán)）的整體圖，有助于學(xué)生建立對人體細(xì)胞外液的整體認(rèn)識。

我們也可以選取一些能反映機(jī)體各器官系統(tǒng)協(xié)調(diào)活動，以及機(jī)體與外界環(huán)境相適應(yīng)的相關(guān)例子的視頻畫面，運(yùn)用多媒體進(jìn)行教學(xué)，通過視頻畫面，烘托氣氛，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。但要注意不應(yīng)讓學(xué)生的興趣過多停留在感性的層面上，及時結(jié)合畫面提出有關(guān)問題，盡快將學(xué)生引入對問題的理性思考，在這樣的觀察與思考中構(gòu)建“穩(wěn)態(tài)”概念。

（3）在解決實際問題中幫助學(xué)生構(gòu)建概念

個體和群體水平的穩(wěn)態(tài)，都與人們的日常生活和生產(chǎn)實踐有著密切的關(guān)系。比如，人體的許多疾病都是穩(wěn)態(tài)失調(diào)的結(jié)果，每一個人的健康都與內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài)有關(guān)，幾乎所有人都親歷過諸如發(fā)燒等穩(wěn)態(tài)失調(diào)引起的疾??；諸多環(huán)境問題又是生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)失調(diào)的結(jié)果。教師應(yīng)當(dāng)充分利用學(xué)生的生活經(jīng)驗，啟發(fā)學(xué)生將理論知識與實際生活聯(lián)系起來。

比如教師可以從學(xué)生身邊的一張化驗單入手，引導(dǎo)學(xué)生分析化驗單上為什么每種成分都有一個變化范圍，從而初步認(rèn)識內(nèi)環(huán)境的各種成分是動態(tài)變化的；又比如教師可以引導(dǎo)學(xué)生思考生物圈2號失敗的原因，讓學(xué)生領(lǐng)悟到自然界中生態(tài)系統(tǒng)的相對穩(wěn)定性，穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)對于生物的生存至關(guān)重要。

教師還可以聯(lián)系有關(guān)沙塵暴的事實，讓學(xué)生討論沙塵暴發(fā)生的原因；聯(lián)系密云水庫合理捕撈量的確定問題，引導(dǎo)學(xué)生討論種群數(shù)量的變化規(guī)律……事實上，現(xiàn)實生活中遇到的各種相關(guān)問題，報刊、雜志、廣播、電視、網(wǎng)絡(luò)等媒體上關(guān)于穩(wěn)態(tài)的自然科學(xué)問題和社會科學(xué)問題等的報道都將成為學(xué)生構(gòu)建“穩(wěn)態(tài)”概念很好的切入點。

我們不必拘泥于教材中的實例，可以通過一些標(biāo)志性的問題或?qū)嵗寣W(xué)生打開思維的閘門，列舉出更多的實例進(jìn)行分析，這樣教學(xué)效果會更好。

（4）在豐富多彩的活動中促進(jìn)學(xué)生構(gòu)建概念

建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論認(rèn)為，知識不可能以實體的形式存在于個體之外，真正的理解只能是由學(xué)習(xí)者自身基于自己的經(jīng)驗背景而建構(gòu)起來的，這取決于特定情況下的學(xué)習(xí)活動過程。就以“穩(wěn)態(tài)”這一概念來說，就涉及到內(nèi)環(huán)境，而內(nèi)環(huán)境的化學(xué)成分、理化性質(zhì)等都很抽象，其動態(tài)變化更令學(xué)生難以捉摸。

我們可以通過設(shè)計模型建構(gòu)、探究與實驗、社會調(diào)查、野外實地考察（調(diào)查）、搜集資料、資料分析、思考與討論等活動，通過這些多樣的學(xué)習(xí)活動，豐富學(xué)生對穩(wěn)態(tài)的感性認(rèn)識，促進(jìn)穩(wěn)態(tài)概念的全面構(gòu)建。

比如，我們可以引導(dǎo)學(xué)生討論“化驗單都告訴了我們些什么”，討論“為什么醫(yī)院里給病人輸液時必須使用生理鹽水”等問題；結(jié)合08奧運(yùn)會，討論“為什么奧運(yùn)會上要禁止使用興奮劑——激素類藥物應(yīng)用的利與弊”，討論“有氧運(yùn)動與減肥”等問題；我們還可以在適當(dāng)?shù)臅r候引導(dǎo)學(xué)生展開關(guān)于“糧食重要還是鳥類重要（北大荒墾荒問題）”的大討論，展開為什么要“退耕還林、還草、還湖”、“食人魚能不能成為我們的新寵物”的討論等等，在這樣的思考與討論、資料分析等活動中落實“穩(wěn)態(tài)”概念的構(gòu)建。

建立數(shù)學(xué)模型是生態(tài)學(xué)研究的重要方法。在要求學(xué)生“嘗試建立數(shù)學(xué)模型解釋種群數(shù)量的變化”這一活動中，不僅能讓學(xué)生了解建立數(shù)學(xué)模型的方法，也能讓學(xué)生在模型的建構(gòu)過程中體會群體生態(tài)學(xué)中的這種動態(tài)變化的調(diào)節(jié)機(jī)制，為群體生態(tài)中的穩(wěn)態(tài)構(gòu)建奠定基礎(chǔ)，還可以幫助學(xué)生理解建立模型的一般步驟，領(lǐng)悟并嘗試應(yīng)用這種方法。建立數(shù)學(xué)模型的方法對高中學(xué)生來說是有一定難度的，教學(xué)中應(yīng)當(dāng)使學(xué)生認(rèn)同運(yùn)用恰當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)模型能夠較好地表達(dá)某些生物學(xué)規(guī)律。一定要避免從數(shù)學(xué)到數(shù)學(xué)，為計算而計算的教學(xué)，比如“種群基因頻率的穩(wěn)定與變化”的教學(xué)中一定得注意，數(shù)學(xué)計算的目的是構(gòu)建“穩(wěn)態(tài)”概念，幫助學(xué)生理解運(yùn)用這一概念。

值得注意的是一些關(guān)鍵性事件對概念的構(gòu)建至關(guān)重要。例如組織學(xué)生調(diào)查“人口增長過快給當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境帶來的影響”，從揭示人口增長對生態(tài)環(huán)境帶來的影響，分析因果間的邏輯關(guān)系，盡可能探求表面上未直接關(guān)聯(lián)的事物之間存在著的關(guān)系，例如，人口增長與農(nóng)藥使用之間的關(guān)系，并且根據(jù)實際情況，充分拓展思維，提出解決問題的方案或?qū)Σ?；可以組織學(xué)生到野外進(jìn)行實地調(diào)查，感受生物多樣性的價值，同時讓學(xué)生通過實地調(diào)查來體會和運(yùn)用樣方法等等。教師應(yīng)當(dāng)鼓勵學(xué)生親自調(diào)查或廣泛搜集資料，再通過課堂討論，加深對科學(xué)、技術(shù)、社會相互關(guān)系的認(rèn)識，提高參與社會事務(wù)的討論和公眾決策的能力。

生物學(xué)核心概念的教學(xué)理解的要義是：圍繞生物核心概念，以生物學(xué)現(xiàn)象和生物學(xué)事實為載體，把握核心概念的要素和內(nèi)涵及其外延，領(lǐng)會其教育價值，形成生物學(xué)思維方法。

理解生物學(xué)科、理解學(xué)生心理和理解教學(xué)規(guī)律是搞好生物教學(xué)的三大基石。其中，理解生物學(xué)科應(yīng)當(dāng)是首要的。

另外，減輕學(xué)生的課業(yè)負(fù)擔(dān)，關(guān)鍵是要把課教得本質(zhì)、精確、簡明扼要、平易近人，這也與教師的生物學(xué)核心概念理解水平緊密相關(guān)。這就要求教師能透過眾多的生物學(xué)事實聚焦核心概念，精選生物學(xué)事實，揭示生物學(xué)核心概念的內(nèi)涵。只有這樣才能引發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生在有限的時間內(nèi)學(xué)到更本質(zhì)的、有利于終身發(fā)展的生物學(xué)素養(yǎng)。

提高核心概念的教學(xué)理解水平，既是提高課堂教學(xué)質(zhì)量的根本保證，也是生物教師專業(yè)化發(fā)展的必由之路。

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（責(zé)任編輯 楊 子）