胡海群 蘇潔

【摘 要】不同情境涉及的內容有差異，并具有獨特的特征。高中生物學概念分為具體概念和抽象概念，不同類型概念的表征有差異，選擇恰當的情境進行概念教學，對概念的有效構建具有重要作用。在選擇情境時要依據課程標準找概念，明確概念的關鍵特征，確定概念的類型及關系，選擇合適的情境進行概念構建。

【關鍵詞】情境 概念教學 生物學教學

【中圖分類號】G633.91? ? 【文獻標識碼】A? 【文章編號】1002-3275（2023）11-54-04

胡海群 / 廣西柳州鐵一中學，一級教師，從事中學生物學教學；蘇潔 / 廣西柳州鐵一中學，二級教師，從事中學生物學教學（柳州 545007）

【基金項目】廣西教育科學“十三五”規(guī)劃2018年度廣西教育研究專項課題“廣西普通高中生物學科教學關鍵問題實踐研究-5”（2018ZJY240）

《普通高中生物學課程標準（2017年版2020年修訂）》（本文簡稱課程標準）中凝練了學科概念，并指出：“教師在設計和組織每個單元的教學活動時，應該圍繞大概念和重要概念展開，依據重要概念精選恰當的教學活動內容和活動方式。”概念的形成需要通過對事實進行抽象與概括，情境中蘊含著眾多生物學事實，通過對這些事實進行歸納與概括并用以解決問題，可以促使學生主動完成概念構建。而情境創(chuàng)設需要以概念的類型和表征為依據，同時在不同的教學模式和教學環(huán)節(jié)中，需要創(chuàng)設不同情境，以達成教學目標，發(fā)展學生的核心素養(yǎng)。

一、情境的種類及特征

生物學科的情境大致分為三類，即生活、學習和實踐情境，科學實驗和探究情境，生命科學史情境。不同的情境涉及的內容有差異，并具有獨特的特征。

第一，生活、學習和實踐情境是學生日常生活或社會實踐中常見的生物學相關現象或問題，其特點是與學生的真實生活貼近，容易調動學生的經驗和感官去感知具體的事物，在感性的基礎上通過抽象與概括構建概念。

第二，科學實驗和探究情境主要來自生物學內容所引發(fā)的探究性問題，并以此為基礎進行的相關探究和實驗。此類情境有助于學生在親身經歷提出問題、實驗猜想、實驗設計、實驗實施、收集證據、分析等環(huán)節(jié)后，主動地構建生物學概念?？茖W探究的本質是科學思維的外顯，探究的過程需要運用歸納與概括、演繹與推理、模型與建模等科學思維方法，由此形成的概念活性更強，遷移與應用的范圍也更廣。

第三，生命科學史情境是生物學問題的探究史，是生物學科體系的構建史，也是生物學科知識體系的重要組成，含有豐富的生物學知識、研究思路，以及獨特的育人價值。通過將科學史轉化成環(huán)環(huán)相扣的問題串，讓學生在問題解決的過程中理解科學的過程與方法、感悟科學精神和科學態(tài)度、激發(fā)學習生物科學的興趣，最終準確理解和應用概念。

二、概念的類型及表征

不同的學科對于概念的界定角度不同，類型也不同，與概念教學密切相關的是心理學對概念類型的界定。認知心理學將概念分為具體概念和抽象概念。在生物學中，這兩類概念的范疇是不同的，具體概念包含生物學中各生命系統(tǒng)的各個層次的結構及功能的相關描述，如真核細胞和原核細胞、免疫系統(tǒng)、生態(tài)系統(tǒng)等，學生主要通過感官系統(tǒng)參與獲取研究對象的特征，并通過抽象與概括提煉形成此類概念。感官系統(tǒng)不能感知抽象概念，如活化能、基因頻率、生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性等，此類概念需要學生通過理解認知對象的抽象意義來構建。

概念的表征包含心理學表征和外顯表征兩個方面，心理學表征是概念在大腦中的存在方式，外顯表征是概念在人際交流中的存在形式，即詞典中的定義，包含了概念的名稱、內涵和外延。概念教學的最終目的是構建正確的外顯表征，但深刻理解概念的心理學表征對外顯表征的構建極其重要。多元表征理論認為，概念的心理學表征有基于感官形象和基于語言的兩套系統(tǒng)，具體概念心理學表征是先通過形象感知，再通過語言提煉而成，而抽象概念的心理學表征只需要對語言文字抽象理解便可形成。因此明確概念的類型、掌握概念的表征，有助于選擇適當的情境、準確的教學方式進行概念教學。

三、概念教學中的情境選擇

不同類型概念的構建方式有一定的差異。對于像免疫系統(tǒng)、真核細胞和原核細胞等具體概念，可以提供大量的視頻、圖片和實物等素材創(chuàng)設情境，學生通過感官系統(tǒng)感知認知對象的各種特征，再通過抽象與概括構建概念的外顯表征。對于抽象概念的教學，應該多提供一些用語言描述的實例，調動學生的語言編碼系統(tǒng)，如在化學反應的活化能的教學中，可以提供同一化學反應應用不同催化劑所需要的能量的數據進行比較分析，最大程度激活學生的語言編碼系統(tǒng)，同時展示化學反應前后及過程中的能量變化圖，借助多媒體的可視化，激活學生的感官編碼系統(tǒng)，兩套系統(tǒng)協(xié)同運轉，有助于學生高效地完成活化能概念的外顯表征構建。由此可見，不同情境的合理運用對于概念構建具有重要意義，以人教版高中生物學必修1《分子與細胞》第四章第1節(jié)“被動運輸”為例，分析概念教學中的情境選擇步驟及策略。

（一）依據課程標準找概念

通過查閱課程標準及分析教材內容，本節(jié)包含滲透作用、原生質層、自由擴散、協(xié)助擴散、被動運輸等概念，通過對這些概念的學習，形成“物質通過被動運輸方式進出細胞，以維持細胞的正常生命活動”的基本概念，最終為“細胞的生存需要能量和營養(yǎng)物質，并通過分裂實現增殖”這一大概念的形成奠定基礎。

（二）明確概念的關鍵特征

概念的組成要素包含名稱、屬性、內涵和外延、例證等要素，而概念的內涵和外延是概念的關鍵特征，通過選擇恰當的例證便可明確概念的內涵和外延。本節(jié)所學習的概念中自由擴散和協(xié)助擴散是重點，這兩種運輸方式的共性是從高濃度到低濃度，不需要能量，區(qū)別點是自由擴散不需要轉運蛋白，協(xié)助擴散需要轉運蛋白，掌握這些關鍵特征，便可選擇與創(chuàng)設教學情境。

（三）確定概念的類型及關系

通過分析，本節(jié)要學習的概念中原生質層屬于具體概念，而滲透作用、自由擴散、協(xié)助擴散、被動運輸均屬于抽象概念，滲透作用是學習其他幾個概念的基礎，自由擴散和協(xié)助擴散之間屬于平行概念，被動運輸則是自由擴散和協(xié)助擴散的上位概念。

（四）選擇合適的情境進行概念構建

原生質層屬于生命系統(tǒng)層次結構，是具體概念，教學中提供可觀察的實物或圖片可讓學生了解其特征，建立表象。滲透作用是微觀分子的運動，是抽象概念，可以借助實驗及動畫演示進行具體化。自由擴散和協(xié)助擴散屬于抽象概念，根據其關鍵特征，選擇水分子進出細胞的語言描述的實例，并選擇水通道蛋白的科學發(fā)現史材料，引導學生主動構建，輔之以模式圖、示意圖等可視化媒介，激活表象編碼系統(tǒng)，使概念的表征更加生動和明晰，從而幫助學生構建正確概念。被動運輸這一抽象概念的學習可通過對自由擴散和協(xié)助擴散的異同點進行歸納與概括。具體的教學步驟及各步驟的策略如表1所示。

四、情境在兩種概念教學模式中的應用與實踐

（一）情境在廣義知識學習一般過程模式中的應用

廣義知識學習的結果分為陳述性知識、作為程序性知識的智慧策略和作為特殊程序性知識的認知策略。此處的陳述性知識為生物學中的眾多基本概念，這些基本概念構成了生命觀念，而作為程序性知識的智慧策略和作為特殊程序性知識的認知策略側重的是應用陳述性知識解決真實情境中問題的能力。廣義的知識學習分為三個階段，即習得階段、鞏固與轉化階段、遷移與運用階段。在不同階段創(chuàng)設情境的目的是不同的。在習得階段通過創(chuàng)設情境引起學生注意，并根據概念構建的需求，精心組織情境信息，從而促使學生獲取陳述性知識。在鞏固與轉化階段可以巧妙利用概念中涉及的正例、反例和特例，通過例證分析促進概念的鞏固和轉化。在遷移與運用階段通過情境的變化，促進陳述性知識轉化為程序性知識的智慧策略和作為特殊程序性知識的認知策略，也就是形成解決問題的能力，這也是生物學學科核心素養(yǎng)的形成過程。本文基于廣義知識學習一般過程模式構建了概念教學流程圖，如圖1所示。

以人教版高中生物學選擇性必修2《生物與環(huán)境》第二章第3節(jié)“群落的演替”的教學為例，本節(jié)涉及的概念有演替、初生演替和次生演替。三個概念均屬于抽象概念，初生演替和次生演替在關系上屬于平行概念，而演替屬于上位概念，同時通過分析概念的特征及表征，選擇大興安嶺的產生和變化創(chuàng)設教學情境。主要教學環(huán)節(jié)、創(chuàng)設的教學情境和學生活動如表2所示。

（二）情境在HPS教學模式中的應用

HPS教育是科學史、科學哲學和科學社會學的簡稱。課程標準提出了“注重生物科學史和科學本質的學習”的教學建議。生物學概念形成的過程就是科學家探索解決生物學問題的過程，因此科學家的研究過程與學生的概念構建過程有一定的重合，符合學生思維發(fā)展的過程，對學生解決問題能力和技能的培養(yǎng)至關重要。在概念教學中，要讓學生在較短時間內高效地構建對概念的理解，從未知到已知、從錯誤概念到正確概念的路徑往往是線性發(fā)展的，教師需要在浩瀚如海的科學史中去粗取精，對科學史素材進行必要的整理和加工，通過設計符合學生前概念的問題串，用于問題驅動式的概念教學。HPS教學模式的教學流程如圖2所示。

由圖2可知，HPS教學流程分為四步，此處重點論述聚焦概念的發(fā)展過程科學史情境的構建。教師需要對概念特征進行深入分析，并轉化為科學探索過程真實遇見的若干問題，并依托問題選擇、整理和加工情境。

以“特異性免疫”教學中體液免疫概念的構建為例，其中一個問題是：體液免疫涉及哪些細胞及細胞先后起作用的流程是什么？通過整理選擇以下史料：

史料1：1948年，法格雷烏斯證明抗體是受抗原刺激后，由淋巴細胞轉化成的漿細胞產生的。

史料2：1967年，克拉曼和米切爾等科學家證實抗體的產生需要T細胞和B細胞協(xié)同作用。

史料3：1970年，米勒證實鋪助T細胞雖然不產生抗體，但是能協(xié)助B細胞產生抗體。

史料4：20世紀70年代烏納努埃等證明巨噬細胞在抗體形成中具有重要作用。

史料5：1983年，哈斯基烏斯等證實T細胞表面存在識別抗原呈遞細胞呈遞的抗原-MHC的受體分子。

通過對史料的分析、討論和交流，構建體液免疫的基本過程如圖3所示。

基于情境的概念教學，重點關注概念的形成過程，并將情境問題的解決過程與概念的構建過程相融合，這不僅符合學生的認知發(fā)展規(guī)律，而且構建的概念其遷移應用范圍也更廣，活性更強。但在情境創(chuàng)設的過程中切記牽強附會、生搬硬套，需要根據不同概念的類型和表征，選擇符合概念構建的恰當情境。在不同的概念教學模式中，情境的各環(huán)節(jié)均有重要作用，但其根本目的是為了促進概念的形成，創(chuàng)設概念應用的土壤，在此前提指引下，教學目的才會更清晰明朗，更有針對性，并最終為發(fā)展學生核心素養(yǎng)夯實基礎。

【參考文獻】

［1］陳鋒，楊麗娟．基于HPS理論的概念教學范式研究：以科學史建構科學概念的視角［J］．教育參考，2017（5）：82.