林雪 戴心意 苗苗 趙芳芳

摘要 生物進(jìn)化理論是中學(xué)生物教學(xué)中的重要內(nèi)容，多以概念模型的方式呈現(xiàn)。課堂教學(xué)中，對(duì)這一概念模型的教學(xué)策略能夠影響學(xué)生對(duì)生物學(xué)概念的理解及思維習(xí)慣的形成。通過比較分析自然選擇概念模型的兩種教學(xué)策略，強(qiáng)調(diào)概念模型的教學(xué)應(yīng)突出學(xué)生的主體地位、聚焦概念間的邏輯關(guān)系、滲透科學(xué)本質(zhì)教育，以發(fā)展學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞 課程標(biāo)準(zhǔn) 概念模型 教學(xué)策略 生物進(jìn)化

中圖分類號(hào)G633. 91

文獻(xiàn)標(biāo)志碼 B

《義務(wù)教育生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下簡稱新課標(biāo)）提出學(xué)生要通過生物學(xué)課程形成正確的價(jià)值觀、必備品格和關(guān)鍵能力，發(fā)展生物學(xué)科核心素養(yǎng)，主要包括生命觀念、科學(xué)思維、探究實(shí)踐、態(tài)度責(zé)任。傳統(tǒng)生物教學(xué)往往以生物知識(shí)的識(shí)記為教學(xué)目標(biāo)，而生物學(xué)教學(xué)應(yīng)以知識(shí)為載體，強(qiáng)調(diào)人類認(rèn)識(shí)自然的思維和方法，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)自然科學(xué)的本質(zhì)。新課標(biāo)提出了“內(nèi)容聚焦大概念”的課程理念，聚焦學(xué)生對(duì)重要生物學(xué)概念的深刻理解和應(yīng)用，以發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)。作為義務(wù)教育階段生物課程中的重要內(nèi)容，生物進(jìn)化理論能夠幫助學(xué)生理解生物的多樣性和統(tǒng)一性。對(duì)比新舊課標(biāo)，舊課標(biāo)要求學(xué)生通過學(xué)習(xí)獲得生物進(jìn)化的基礎(chǔ)知識(shí)，能夠概述生物進(jìn)化的主要?dú)v程、認(rèn)同生物進(jìn)化的觀點(diǎn);新課標(biāo)基于對(duì)概念“遺傳變異和環(huán)境因素的共同作用導(dǎo)致了生物的進(jìn)化”的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生能夠“運(yùn)用進(jìn)化與適應(yīng)的觀點(diǎn)，解釋生物多樣性的原因”。新課標(biāo)強(qiáng)調(diào)學(xué)生對(duì)概念的理解，削弱了對(duì)知識(shí)獲得的要求，體現(xiàn)了生物教育改革的新要求，即通過引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行深度學(xué)習(xí)、自主構(gòu)建概念理解，從而發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維，使學(xué)生能夠使用科學(xué)思維和科學(xué)方法探討或解決實(shí)際問題。

科學(xué)家在科學(xué)探究過程中常常使用模型與建模的方法，他們通過建構(gòu)模型來描述所研究的科學(xué)客體，或者基于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，形成新的理論或概念來解釋或預(yù)測(cè)科學(xué)現(xiàn)象。概念模型是科學(xué)家在描述、解釋或預(yù)測(cè)科學(xué)現(xiàn)象或事物時(shí)所構(gòu)建的一種外顯的、精煉的表征。自然選擇學(xué)說是達(dá)爾文基于觀察、數(shù)據(jù)和嚴(yán)密的邏輯推理所形成的對(duì)生物進(jìn)化與適應(yīng)的合理解釋，而自然選擇學(xué)說的概念模型則是對(duì)這一學(xué)說的外顯精煉的表征。下面基于蘇教版八年級(jí)上冊(cè)“生物進(jìn)化的學(xué)說”的內(nèi)容，結(jié)合模型教學(xué)理論，對(duì)“自然選擇學(xué)說”這一概念模型的不同教學(xué)策略進(jìn)行了描述、比較和評(píng)析。

1 教學(xué)過程呈現(xiàn)

1.1 教師A的“概念模型講授”教學(xué)過程

1.1.1 復(fù)習(xí)導(dǎo)入，前置預(yù)習(xí)

教師回顧上節(jié)課學(xué)習(xí)的進(jìn)化樹，引導(dǎo)學(xué)生思考生物進(jìn)化的原因，引入新課。教師給出長頸鹿進(jìn)化模擬圖，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)長頸鹿進(jìn)化的趨勢(shì)為“脖子越來越長”，讓學(xué)生通過討論來解釋這一趨勢(shì)。學(xué)生提出兩種解釋：高處食物的選擇;為了吃到高處的食物。

1.1.2 引入達(dá)爾文，講解概念模型

教師展示了本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)，介紹了達(dá)爾文的生平及研究成果，引導(dǎo)學(xué)生齊聲閱讀教材中自然選擇學(xué)說的內(nèi)容，同時(shí)教師板書并講授自然選擇學(xué)說的要點(diǎn)，即“過度繁殖、生存斗爭、遺傳變異、適者生存”，并對(duì)內(nèi)容要點(diǎn)進(jìn)行了解釋和說明。

1.1.3使用島嶼情境，講授概念模型

教師播放加拉帕戈斯群島及島上地雀的視頻，展示不同種類地雀的照片，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注地雀喙的差異及其產(chǎn)生原因。

教師依次給出兩個(gè)食物不同的島嶼作為情境，即食物只有仙人掌的島嶼，和食物只有堅(jiān)硬果實(shí)的島嶼。教師通過提問和工作單引導(dǎo)學(xué)生利用自然選擇概念模型對(duì)其進(jìn)行分析，得出“食物類型決定雀喙進(jìn)化方向”的結(jié)論。隨后，教師要求學(xué)生匹配不同類型的鳥喙與其所適應(yīng)的食物。

基于上述活動(dòng)，教師給出自然選擇學(xué)說的概念，并將其歸納為：物競天擇，適者生存。然后，展示獵豹和仙人掌的例子，強(qiáng)調(diào)環(huán)境對(duì)生物進(jìn)化的決定作用。再引導(dǎo)學(xué)生回歸到長頸鹿進(jìn)化模擬圖，使學(xué)生從之前提到的兩種猜測(cè)中選出正確的解釋，即自然選擇。學(xué)生進(jìn)行小組討論，分析長頸鹿進(jìn)化的過程，并分享討論的結(jié)果。

1.1.4延伸拓展，介紹其他學(xué)說

教師介紹了其他的生物進(jìn)化學(xué)說，如綜合進(jìn)化學(xué)說、分子進(jìn)化學(xué)說，提出“生物進(jìn)化學(xué)說是不斷發(fā)展的”，并介紹了澄江動(dòng)物化石群及其影響。

1.1.5課上評(píng)價(jià)，鞏固助學(xué)

教師展示幻燈片上的判斷題、填空題和選擇題，幫助學(xué)生鞏固自然選擇學(xué)說相關(guān)內(nèi)容;最后，布置課后研學(xué)任務(wù)，即課后閱讀材料、了解人類的進(jìn)化過程。

1.2 教師B的“概念模型建構(gòu)”教學(xué)過程

1.2.1 創(chuàng)設(shè)昆蟲繁殖情境，導(dǎo)入新課

課前教師將桌椅布置成6-7人小組。上課后，教師創(chuàng)設(shè)了情境：每個(gè)小組是一個(gè)海島，教室是一片海洋。教師給出在海岸生活的一種昆蟲的繁殖規(guī)律，引導(dǎo)學(xué)生通過計(jì)算理解該昆蟲繁殖能力強(qiáng)、后代數(shù)目多，隨后引發(fā)學(xué)生思考數(shù)量龐大的昆蟲中是否存在變異現(xiàn)象，并以翅膀的不同形狀為例，導(dǎo)入本節(jié)課的第一個(gè)模擬活動(dòng)。

1.2.2 創(chuàng)設(shè)大風(fēng)情境，模擬昆蟲翅膀的進(jìn)化

教師創(chuàng)設(shè)了一個(gè)經(jīng)常刮大風(fēng)的海島情境，引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)過小組模擬，探究在大風(fēng)環(huán)境下兩種昆蟲的存活情況。教師為每組學(xué)生提供10只教具昆蟲（5只大翅，5只殘翅），要求學(xué)生記錄模擬實(shí)驗(yàn)中的數(shù)據(jù)并總結(jié)規(guī)律。幾分鐘后，教師匯總各小組的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建對(duì)“有利變異”這一概念的理解，即殘翅昆蟲更容易在此海島生存下來，有更多的機(jī)會(huì)繁殖后代。教師指出20年后這座海島上殘翅昆蟲的數(shù)量會(huì)更多，使學(xué)生思考昆蟲的定向改變，并引出“生物可以進(jìn)化”這一觀點(diǎn)。

隨后，教師引導(dǎo)學(xué)生思考此情境中大風(fēng)的作用，并讓學(xué)生在小組內(nèi)利用給定的專業(yè)術(shù)語共同構(gòu)建概念模型（圖1）并分享。教師請(qǐng)學(xué)生上講臺(tái)完成此概念模型的構(gòu)建，并將之前情境中的“大風(fēng)”歸于“生存斗爭”中。教師引導(dǎo)全體學(xué)生使用該概念模型解釋海島大風(fēng)情境中昆蟲的進(jìn)化現(xiàn)象。

1.2.3 創(chuàng)設(shè)加拉帕戈斯群島情境，模擬鳥喙的進(jìn)化

教師創(chuàng)設(shè)了加拉帕戈斯群島的情境，小組內(nèi)學(xué)生借助繃帶、牙簽等材料用手模擬3種不同形狀的喙，探究在具備不同食物類型的島嶼上具有不同形狀喙的地雀的存活及繁衍情況。教師給各組分發(fā)3種不同的食物，規(guī)定取食5個(gè)等同于完成一代繁殖，將取得的食物換算成地雀可繁殖的后代數(shù)，完成表格（表1）。

教師匯總各組學(xué)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，引導(dǎo)學(xué)生得出島上的地雀朝著不同方向進(jìn)化的結(jié)論，并要求各小組用己建立的概念模型來解釋各自島上地雀的進(jìn)化現(xiàn)象。

1.2.4 回歸現(xiàn)實(shí)，引發(fā)思考

教師給出閱讀資料，指出本次課堂中雖是通過模擬實(shí)驗(yàn)完來成有關(guān)自然選擇的概念模型的構(gòu)建，但在真實(shí)背景下，同樣有科學(xué)家的實(shí)地驗(yàn)證。此外，教師還給出了澄江動(dòng)物化石群的材料，鼓勵(lì)學(xué)生繼續(xù)探究生物多樣性的奧秘。

1.2.5 即時(shí)評(píng)價(jià)

教師出示題目，了解學(xué)生對(duì)自然選擇學(xué)說的掌握情況。

2 教學(xué)策略比較

本節(jié)課的教學(xué)涉及自然選擇學(xué)說的內(nèi)容和應(yīng)用，教師A和教師B的課堂教學(xué)的共同點(diǎn)在于都包括了概念模型和探究活動(dòng)。概念模型的使用能夠幫助學(xué)生更好地理解多個(gè)生物學(xué)概念的聯(lián)系;而探究活動(dòng)能夠激發(fā)學(xué)生的主動(dòng)思考，并有助于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維。兩位教師的區(qū)別在于;教師A運(yùn)用了對(duì)自然選擇學(xué)說的直接講授策略，聚焦學(xué)生對(duì)自然選擇學(xué)說的應(yīng)用;而教師B則運(yùn)用基于模型的探究式教學(xué)策略，重視學(xué)生對(duì)自然選擇概念模型的構(gòu)建。

2.1 概念模型的講授vs建構(gòu)

教師A的教學(xué)基于對(duì)教材的閱讀，替學(xué)生總結(jié)了自然選擇學(xué)說的要點(diǎn)，并運(yùn)用教師為中心的講授法進(jìn)行了要點(diǎn)的解釋和說明。這種教學(xué)方法相對(duì)傳統(tǒng)，能使學(xué)生迅速抓到概念模型中的重點(diǎn)，教學(xué)過程能夠按照教師的計(jì)劃有條不紊地開展。相對(duì)而言，教師B的教學(xué)讓學(xué)生在具體的情境中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并根據(jù)數(shù)據(jù)構(gòu)建對(duì)于實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的解釋。這種教學(xué)方法相對(duì)費(fèi)時(shí)，但獨(dú)特的情境讓課堂教學(xué)充滿趣味，學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情較高。在學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生用自己的語言解釋具體的生物現(xiàn)象，體現(xiàn)了以學(xué)生為中心的教學(xué)理念，充分發(fā)揮了主動(dòng)性。

2.2 工作單vs基于模型的探究

教師A的教學(xué)強(qiáng)調(diào)學(xué)生對(duì)自然選擇學(xué)說的應(yīng)用，通過引導(dǎo)學(xué)生完成工作單上“食物類型決定雀喙進(jìn)化方向”的探究任務(wù)和要求學(xué)生匹配喙的類型與食物種類的活動(dòng)，可以加深學(xué)生對(duì)教材上達(dá)爾文雀進(jìn)化現(xiàn)象的理解，能夠提高學(xué)生使用自然選擇學(xué)說解釋進(jìn)化現(xiàn)象的能力。教師B的教學(xué)基于模擬實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生通過探究實(shí)踐收集數(shù)據(jù)，基于數(shù)據(jù)解釋生物進(jìn)化的現(xiàn)象。學(xué)生在動(dòng)手實(shí)踐中能夠直觀體會(huì)到喙型與食物類型間存在的適應(yīng)關(guān)系，且能夠理解“適應(yīng)程度決定可獲得的食物數(shù)量”的概念。但是在教師B的課堂，部分學(xué)生在進(jìn)行探究活動(dòng)時(shí)因未能理解活動(dòng)規(guī)則得出了意料之外的結(jié)論，因而探究實(shí)踐活動(dòng)的開展往往對(duì)教師的課堂應(yīng)變能力有著較高的要求。

2.3 概念的整體呈現(xiàn)vs依邏輯順序呈現(xiàn)

盡管兩節(jié)課的主要內(nèi)容都是自然選擇學(xué)說，兩位教師的教學(xué)策略卻截然不同。從教學(xué)內(nèi)容的整體結(jié)構(gòu)來看，教師A始終把自然選擇概念模型作為一個(gè)整體，讓學(xué)生同時(shí)學(xué)習(xí)此概念模型的所有要點(diǎn)，然后用整個(gè)模型來解釋不同情境下的生物進(jìn)化現(xiàn)象。而教師B首先利用海島的昆蟲情境強(qiáng)調(diào)了生物的“過度繁殖”現(xiàn)象，然后通過“種群中存在變異”過渡到第一個(gè)模擬實(shí)驗(yàn)中大風(fēng)作為一種“生存斗爭”的情境，最后到第二個(gè)模擬實(shí)驗(yàn)中食物供給能對(duì)喙型進(jìn)行定向選擇的情境。教師B的教學(xué)中重要概念依次呈現(xiàn)，且各個(gè)概念間的邏輯關(guān)系相對(duì)清晰，這種策略可能更適合初中生的認(rèn)知特點(diǎn)。而教師A的策略應(yīng)該更適合認(rèn)知能力較高的學(xué)生。

3 反思與建議

教師的概念模型教學(xué)策略的選擇受具體的教學(xué)內(nèi)容、學(xué)生情況及教學(xué)目標(biāo)的影響。結(jié)合對(duì)課堂教學(xué)的觀察及已有研究，下面就生物學(xué)概念模型教學(xué)提出以下建議。

3.1 重視學(xué)生對(duì)概念的自主建構(gòu)

傳統(tǒng)的教學(xué)往往強(qiáng)調(diào)知識(shí)的傳授，而以學(xué)生為中心的教學(xué)強(qiáng)調(diào)學(xué)生的自主構(gòu)建。生物學(xué)知識(shí)是教學(xué)的載體，教師要善于通過具體的情境，讓學(xué)生用自己的語言來描述或解釋生物學(xué)現(xiàn)象，讓學(xué)生建構(gòu)對(duì)生物學(xué)概念的深刻理解，才能更好地應(yīng)用和遷移所學(xué)知識(shí)。

3.2 聚焦概念間的邏輯關(guān)系

概念模型的教學(xué)需要外顯化概念間的邏輯關(guān)系，學(xué)生在明確概念的內(nèi)涵之后，能夠明確不同概念的主次、因果等邏輯關(guān)系。已有研究發(fā)現(xiàn)，學(xué)生經(jīng)常錯(cuò)誤地認(rèn)為環(huán)境變化發(fā)生在前、遺傳變異發(fā)生在后，從而生成了包括“環(huán)境變化導(dǎo)致遺傳變異”“生物為了適應(yīng)環(huán)境而改變”等錯(cuò)誤概念，因而對(duì)復(fù)雜概念模型的教學(xué)應(yīng)使概念間的時(shí)間、空間上的聯(lián)系及邏輯關(guān)系外顯化。如果學(xué)生能夠理解概念間的關(guān)系，他們將能夠形成對(duì)科學(xué)現(xiàn)象的合理解釋而非錯(cuò)誤概念。

3.3 滲透科學(xué)本質(zhì)教育

自然選擇學(xué)說的提出經(jīng)歷了漫長的過程，眾多科學(xué)家提出了不同的理論模型來探討或解釋生物的多樣性和可變性，而新證據(jù)的出現(xiàn)也促進(jìn)了新學(xué)說的提出，這體現(xiàn)了科學(xué)本質(zhì)中的“科學(xué)知識(shí)的產(chǎn)生是帶有一定主觀性的;科學(xué)知識(shí)具有暫定性，會(huì)隨著科學(xué)的發(fā)展發(fā)生變化”等觀點(diǎn)。新課標(biāo)提出了“教學(xué)過程重實(shí)踐”的課程理念，要求教師要精心設(shè)計(jì)能夠調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、符合學(xué)生認(rèn)知特點(diǎn)、貼合生物學(xué)科知識(shí)的探究活動(dòng)，使學(xué)生在探究過程中領(lǐng)悟人類在科學(xué)探究中使用的科學(xué)方法和科學(xué)思維，意識(shí)到科學(xué)學(xué)習(xí)的目標(biāo)是能夠形成對(duì)自然世界的科學(xué)認(rèn)識(shí)，能夠利用所學(xué)創(chuàng)新地解決實(shí)際問題，而非被動(dòng)接受所學(xué)的科學(xué)知識(shí)。

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