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關鍵詞: 初中生物學教學 重要概念 教學方法
概念是對事物的抽象或概括。生物學概念是生物學課程內容的基本組成。生物學重要概念處于學科中心位置,包括對生命基本現象、規律、理論等的理解和解釋,對學生學習生物學及相關科學具有重要的支撐作用。在課堂教學中,教師可以使用術語傳遞生物學的概念,如“光合作用”;也可以用描述概念內涵的方式傳遞生物學概念,如“綠色植物能利用太陽能(光能),把二氧化碳和水合成貯存了能量的有機物,同時釋放氧氣”。用描述概念內涵的方式傳遞概念可以更好地針對學生的年齡特點和認知能力確定概念教學的深度和廣度,以期達到預期的教學效果,并為后續學習打好基礎,實現重要概念的螺旋式發展。在初中生物概念教學中,既要揭示概念的實質,又要符合學生的接受能力。那么如何搞好這方面的教學呢?參照《義務教育生物學課程標準(2011年版)》的要求及查看有關資料,在課堂教學實踐中,我作了如下探討。
1.建立重要概念教學意識,明晰初中生物教學中的“重要概念”。
圍繞生物學重要概念組織并開展教學活動,能有效地提高教學率,有助于學生對知識的深入理解和遷移應用。教師在設計和組織教學活動時,應注意圍繞重要概念展開,精選恰當的教學活動內容,其教學方式可以是講授、演示、實驗、資料分析、討論等,促進學生對重要概念的建立、理解和應用。教師必須明確什么是“重要概念”,才能幫助學生理解重要概念。
例如教學中可讓學生明確一下重要概念。如在“生物體的結構層次”這一主題中,列舉的重要概念有:
動物細胞、植物細胞都具有細胞膜、細胞質、細胞核和線粒體等結構,以進行生命活動。
相比于動物細胞,植物細胞具有特殊的細胞結構,例如葉綠體和細胞壁。
細胞能進行分裂、分化,以生成更多的不同種類的細胞用于生物體的生長、發育和生殖。
一些生物由單細胞構成,一些生物由多細胞構成。
多細胞生物體具有一定的結構層次,包括細胞、組織、器官(系統)和生物個體。
2.利用概念圖等方法梳理知識點,強化重要概念的理解及掌握。
在設計教學時,教師需對其中的知識點進行梳理,在明晰其中的重要概念、概念間的層次關系和邏輯關系上,概念圖有很大的優勢,能幫助教師準確地把握這節課的知識框架。
如在講述科學探究的有關知識時,對涉及的相關概念可借助這樣的概念圖加以理解(如圖示)
3.運用對比的策略,引導學生區分易混淆的概念。
初中生物學教材中,有不少概念,它們要么在字面表述上、內涵上,要么在過程上有些相似,學生在學習的時候由于沒有正確地對其區別把握,往往容易混淆。例如動物細胞和植物細胞的基本結構、植物的光合作用和呼吸作用、細胞的分裂和分化、條件反射和非條件反射,等等。通過不同形式的對比,可以使概念更清晰,更能掌握概念的本質屬性。
3.1通過列表對比
這種對比的方法多適用于歸納概念的相似性與相異性,例如光合作用和呼吸作用的對比:
3.2通過簡單的圖像對比
這種對比的方法比較適用于用文字較難簡短描述、學生單純從文字比較難以理解的概念。例如:細胞分裂與細胞分化,可用下圖進行對比:
過程(一)表示細胞通過分裂使數目增多,故細胞分裂是“量變”的過程,剛分裂出的細胞在形態、結構和生理功能上都相似。過程(二)表示細胞分化的過程,是在分裂的基礎上,細胞在形態、結構和生理功能上形成穩定性差異的過程。通過簡單的圖像,能夠使概念直觀化,從而易于區分。
4.運用探究實驗,糾正學生的錯誤的前概念,生成科學概念。
前概念是存在于人們頭腦中相對于新知識的已有認知,可能是正確的,也可能是片面的或錯誤的。前概念的成因,主要是日常生活中的經驗及正確或錯誤認識的積累。正確的前概念是學習生物學科學概念的基礎和鋪墊,它的正遷移作用可成為生物學概念學習的資源和概念學習的新的增長點,可使學生盡快地掌握新知識和知識結構。片面或錯誤的前概念會成為生物學概念學習的障礙,這些錯誤的前概念如果得不到及時矯正,就會影響對生物學概念的同化和順應,使學生形成錯誤的思維,阻礙生物學科學概念的建構。前概念的形成,往往經歷了比較長的時間,在腦海中根深蒂固,僅僅靠教師的講解,難以糾正,但如果學生通過自己設計實驗并進行探究,親自體驗探究的過程,通過實驗、觀察而得出結論,得到的印象就會很深刻,有利于科學概念的生成。
例如:關于種子萌發的外部條件,很多同學誤認為種子必須在有光的條件下才能萌發。為了矯正學生的這一錯誤概念,可以因勢利導,啟發學生:如果我們想進一步探究“光對種子萌發的影響”,在現有實驗基礎上可如何設計探究方案?實驗的現象可能會怎樣,最終的結論又是什么?經過探討,學生充分運用對比法和控制變量法,提出增設一組對照實驗,增加一個滿足“充足的空氣、適宜的溫度和適量的水分”這一外界條件的實驗裝置,對它進行遮光處理,通過對實驗現象的觀察,最終得出相應的結論。在此過程中,實驗實際上發揮了兩個作用:一是通過實驗觀察,引發認知沖突,激發學習興趣和欲望;二是通過實驗設計和實驗現象的觀察,修改或改變學生頭腦中原有的錯誤概念,加深對科學概念的記憶和理解。也就是說,實驗促使學生通過認知順應,實現了概念的轉變,從而建構起新的科學概念。
總之,在教學中,教師一方面需要向學生提供各種豐富的、有代表性的事實為學生的概念形成提供支撐。另一方面,教學活動不應僅僅停留在讓學生記住一些生物學事實,還要幫助學生通過對事實的抽象和概括,建立生物學重要概念,并以此建構合理的知識框架,進而為學生能夠在新情景下解決相關問題奠定基礎。在教學過程中,教師還必須注意到學生頭腦中已有的概念,特別是那些與科學概念相抵觸的錯誤概念,幫助學生消除錯誤概念,建立科學概念。
參考文獻:
[1]生物課程標準(實驗稿)北京師范大學出版社,2001.
關鍵詞 生物概念 概念教學 類比法
中圖分類號 G633.91 文獻標志碼 B
生物學概念是生物學課程內容的基本組成,因此概念教學是初中生物學教學的一項重要任務。義務教育生物學課程標準對課標實施提出建議:針對學生的不同年齡特點和認知能力以描述概念內涵的方式來傳遞概念。教學中教師因本身對概念內涵的理解不同,決定了開展概念教學的方法、方式與結果差異較大。有的教師強調死記硬背術語、定義這種做法抑制了學生學習的興趣在主動性概念的學習中產生畏難情緒。
1 概念教學與類比法
概念是共同具有某些特性或屬性的事件、物體或現象的抽象概括,是一種由相近、相似的事件、想法、物體或人所組成的集合。反映事物的本質屬性,具有抽象性和概括性,生物學概念也不例外。但生物學概念不同于生物學術語,術語僅是詞匯,標記概念的符號,掌握了術語絕不意味著理解掌握了概念。生物學概念也不同于定義,“定義”是對術語十分肯定的表述;“概念”通過內涵及外延,描述一類事物的本質,且隨時展描述會不斷修正完善。生物學概念也不完全等于生物學知識點,知識點有側重事實和側重概念之分;概念具抽象性和概括性,比事實更需要理解與活用。據此,概念教學不能只局限在幫助學生識記某些專業詞匯或術語的定義,應著眼在學生深層次的理解。特別是生物學概念都是一些鮮活的生命現象中攜載的規律性的內容,課堂教學中教師應加強學法指導,幫助學生建立、理解和應用生物學概念。
根據一類事物已知屬性推測到與其類似事物也應有此屬性的推理方法稱類比法。其特點是“先比后推”,通過“比”出類同地方和不同地方,并在此基礎上進行合理推理。這種方法運用于教學,即類比教學法。教學時教師幫助學生建立、理解生物學概念可聯系學生熟悉的事物、經歷或經驗,采用類比推理的方法將新概念與已形成相似的概念聯系起來,讓學生較短時間內感知、理解并形成新概念,幫助教師優化教學過程。類比方法根據類比對象的特征類型類比方法可分為結構類比、功能比、生理類比、形態類比和生活習性類比等;根據類比源類比方法可分為生活化類比、自然現象類比、新舊概念類比等;根據思維方法類比方法可分為聯想法、論理法和異類類比法等;根據思維方向類比方法可分為正向類比和逆向類比等。
2 結構類比優化生物結構教學
結構類比是一種常見的類比推理方法,學習生物學知識離不開生物的各層次的結構,有些結構的表述形成了相對穩定的生物學概念。在概念形成中借助已有概念進行類比有助于新概念理解掌握;運用實物或模型等進行類比,可將抽象內容直觀化、概括內容具體化、微觀內容宏觀化,有助于科學概念的理解和構建。
2.1 生物體有相同的基本結構
通過顯微鏡觀察洋蔥鱗片葉表皮細胞、人口腔上皮細胞等細胞結構,可發現細胞由細胞膜、細胞質和細胞核構成,由此類比推理到與洋蔥鱗片葉表皮、人口腔上皮細胞類似的其他植物動物細胞有相似的結構。從而歸納出細胞的基本結構有細胞膜、細胞質和細胞核三部分。通過觀察與分析發現絕大多數生物體都由細胞構成,引出概念:細胞是生物體結構和功能的基本單位。
2.2 生物體有相似的結構層次
通過觀察一株完整的植物體如桃的構成,類比到與桃相似的高等植物有相似的四個主要結構層次:細胞、組織(分生組織、保護組織、薄壁組織等)、器官(根、莖、葉、花、果實和種子)和植物體。由于動物與植物都是由細胞構成的,因此,可推理到動物體有相似的結構層次。這種類比是“以類推類”式的普通性類比。
2.3 生物體結構多次涉及“結構和功能的基本單位”
學習生物結構最基本的概念為:細胞是生物體結構和功能的基本單位。在以后的學習中,涉及到其他“結構和功能的基本單位”有:神經元、肺泡、小腸絨毛和腎單位等。神經元又名神經細胞,所以由細胞概念類比出“神經元是構成神經系統的結構和功能的基本單位”這一概念不難,這是演繹推理。“結構和功能的基本單位”的闡述較抽象概括,由細胞概念來類比可縮短學習時間,同時能鞏固細胞概念。
2.4 實物模型法類比法直觀明了
實物或模型是生物結構教學中常用的直觀教具,運用模型進行結構類比教學最典型的例子是人體心臟的結構,心臟結構看似簡單――左右心房和左右心室四個腔,但必須同時掌握與他們相連的血管,這是學習“人體血液循環”的基礎。運用心臟模型具有直觀、簡明、扼要的特點,通過結構類比幫助學生建立人體心臟結構空間概念,防止混淆。
3 功能類比優化生理教學
生命體都在進行著復雜的生理活動,這些生理活動與機制常常很難用一些直觀的教具展示出來,因而是學生學習的難點,教學中可借助類比法化解教學難點,優化生理教學過程。
3.1 聯想法將光合作用與呼吸作用類比
一般教材將光合作用安排在前,呼吸作用安排在后。學習呼吸作用概念時可采用聯想類比的方法,將光合作用的產物:有機物和氧氣,聯想為原料;將光合作用的原料:二氧化碳和水,聯想為產物;將光合作用的“光能轉變成化學能儲藏在合成的有機物內”聯想為“有機物內的化學能釋放出來”,引出呼吸作用,再通過“能量的釋放與呼吸”學習呼吸作用。這樣,比學生孤立學習更易接受并掌握,有利于形成完整的概念體系。
【關鍵詞】核心概念;整體備課;生物科學素養;遷移應用
隨著高中生物學課程改革的深入開展,越來越多的的高中生物學教師關注生物學核心概念的教學,嘗試引導學生從繁雜的“單純”概念的記憶中解脫出來,轉向對核心概念的構建和深層次的理解,實現零散的概念知識科學系統的整合及遷移應用,有效地提高學生的生物科學素養。
一、高中生物學核心概念是學科中心的概念
高中生物學知識包括生命科學事實、基本原理、科學概念、模型等類型,人教版高中生物課程標準教材將核心概念等同于核心知識。劉恩山教授認為,核心概念是基于課程標準某個主題的知識框架中概括總結出來的,特別強調概念之間的關聯和概念體系的結構。筆者經過近兩年的高中生物科學概念學法指導研究認為,高中生物核心概念主要是指位于學科中心的概念性知識,包括概念、原理、模型、規律及理論,是學科知識的主干部分。一般用陳述句表述核心概念。核心概念與我們平時所說的普通定義或概念等有較大區別。以“群落”這一核心概念為例,人教版《高中生物?必修3?穩態與環境》對“群落”的表述是“同一時間內聚集在一定區域中各種生物種群的集合。”而從核心概念角度來看,“群落”是種群概念研究的延續,是多種有直接、間接關系的生物種群有機組合在一起;有一定的物種組成(物種豐富度);有特定的空間結構、邊界和范圍;在一定的變化條件下還可能發生群落演替。引導學生形成正確的核心概念,有利于培養學生的科學思維能力,形成正確的知識體系,促進生物科學素養的養成。
二、核心概念教學的三個基本環節
1.發揮整體備課優勢,凸顯核心概念
整體備課是相對于我們教師或集備組平時的課時備課而言的,其是依系統論的系統教學設計的一種模式,即對某個教學模塊的整體設計。教師在整體備課中,要綜合考慮課程標準、學生具體學情及教學內容,對學科知識進行整體上創造性教學設計。整體備課是教師在進行逐個課時備課之前要實施的一個環節,事關該模塊教學,起到高屋建瓴的作用。
整體備課時要注意凸顯核心概念在整個模塊知識框架中的位置,在充分了解學生的原有知識儲備、符合各模塊或單元知識內在邏輯的基礎上,嘗試圍繞核心概念開展教學活動,幫助學生形成每個模塊內部及各個模塊間的知識體系或知識網絡。
如在《高中生物?必修1?分子與細胞》細胞代謝模塊的整體備課中,我們要重視“細胞呼吸”核心概念的地位。在學生的前概念知識基礎上,要針對如何引導學生探究酵母菌細胞呼吸方式、細胞呼吸過程的分析、呼吸概念的歸納等知識進行備課,還要備光合作用有關內容,以及《高中生物?必修3?穩態與環境》中的有關生態系統能量流動概念。在教學時,注意“細胞呼吸”這一核心概念與光合作用聯系,為后續生態系統能量流動概念教學奠定基礎,促進學生形成有關概念體系。
在《高中生物?必修3?內環境與穩態》模塊教學前,用系統論思想指導整體備課,人體細胞是人生命活動最基本的結構層次;常見的人體細胞舉例;每個細胞內可以相對獨立地進行一系列細胞代謝活動;人體細胞生活在內環境中;內環境的相對穩定與人體細胞的關系;植物體維持穩定性的機制;生態系統穩定性的調節。每個層次都是個獨立的系統,都要維持相對穩定才能行使正常功能。因此,針對一個模塊知識的整體備課讓我們站得更高,看得更遠,從而全盤把握。
2.創設生物實驗情境,提升核心概念的建構能力
結合生物學是一門實驗學科的特點,教師精心創設實驗情境,指導學生動手進行實驗探究,并進行實驗反思與總結,促進核心概念的構建。
在核心概念“細胞呼吸”教學中,創設以下實驗情境,引導學生進行實驗,探究酵母菌的呼吸方式。
(1)實驗小組通過預習,嘗試配制酵母菌培養液。由此,學生建立“細胞呼吸過程需要分解有機物,常見的是葡萄糖”的認識。
(2)通過創設外界通入氧氣、不接外面氧氣兩種實驗情境進行對照實驗,學生獲得“細胞呼吸包括有氧呼吸、無氧呼吸兩種方式”的觀點。
(3)通過有氧、無氧條件下細胞呼吸的產物的檢測,學生自然得出“細胞呼吸包括有氧呼吸、無氧呼吸兩種方式,產物有二氧化碳、酒精等”。
(4)引導學生分析:本實驗中單一的自變量是什么呢?因變量、無關變量又是什么?
(5)思考、討論:反應底物選擇葡萄糖溶液的理由是什么?本實驗選擇的有氧、無氧條件是如何完整實現?本實驗檢測實驗產物的如何歸類?
(6)如果要比較兩種呼吸方式放出的熱量多少,本實驗還可以進行哪些拓展?
通過逐步深入的實驗探究,使得學生建立對“細胞呼吸”這一核心概念的正確認識:細胞呼吸是指細胞通過分解有機物,常見的是葡萄糖,以有氧呼吸或無氧呼吸的方式氧化分解,產生二氧化碳、酒精等,同時放出能量的過程。
3.結合生活實踐情境,提高概念遷移應用能力
檢驗概念掌握情況的標準是學生能否靈活應用概念,能否做到學以致用。如在“種群”概念教學中,努力給學生創造應用已學概念的機會。由理想狀態下細菌分裂的后代數量分析入手,學生建立Nn=2n的數學模型;進一步思考:若在一個有限的培養基中細菌分裂的后代數量又如何變化;有機地結合課本中的實例建立“S”型增長、“J”型增長曲線的數學模型。在此基礎上,引導學生思考:外來入侵物種最可能朝哪一種增長曲線的方向發展?“S”型增長曲線的1/2K值和K值對于保護有益動物、防治有害動物有什么啟示?在學生自學基礎上分小組進行的數學模型的建構,并應用模型進行分析,激發學生的學習興趣,拓展學生的思路。
關鍵詞:重要概念;構建;生物素養;歸納;探究
重要概念是指一個學習單元中以概念內涵的形式呈現的若干概念性知識。如果能深入地研究、探討生物學概念教學,特別是重要概念的教學,對把握和落實新課程標準精神、推動和促進當前的生物學教學的發展,是有很大的益處的。下面我就如何形成生物學重要概念談幾點個人的想法。
一、通過事實性知識來形成重要概念
所謂事實性知識就是指事實,它是一種重要的知識類型。它是學生解決一個問題必須知道的基礎性知識。生物學重要概念的形成往往要基于很多的事實性知識。例如:蘇教版八年級上冊在講述細胞核是遺傳信息的中心這個重要概念時,并沒有直接提出,而是通過一個實驗為什么白鼠會生下灰鼠這個實驗,列舉了很多事實性的知識,如灰鼠提供取出胚胎細胞的細胞核,黑鼠提供除去細胞核的受精卵,白鼠提供子宮等等,讓學生通過對這些事實性知識進行分析、總結、歸納,幫助他們形成細胞核是遺傳信息的中心這個重要概念。
二、通過了解前概念形成重要概念
前概念是生物學概念建立的基礎。包括學生已有的生活經驗和原有的概念都屬于前概念的范疇。生物學教學的目的不是為了讓新知識取代學生原來的知識。建構主義認為,學習不僅包括結構性知識,而且也包括背景經驗。學習者總是以其自身的經驗(包括正規學習前的非正規學習和科學概念學習前的日常概念)來理解和建構新的知識或信息。例如,蘇教版七年級上冊,探究種子萌發的外界條件這個重要概念。學生對于種子的萌發已具有一定的生活經驗,進而形成了一定的概念,但是,這個原來的概念是否正確還要與新的知識聯系起來,相互作用由此引發認知結構的重組。有的同學一直認為種子在萌發的過程中會受到光的影響,通過實驗探究發現原來光不會影響種子的萌發,但他們之前認為水、空氣、溫度等會影響種子的萌發,這些原有的概念都是對的。
三、通過創設問題情境形成重要概念
初中生物的很多重要概念可以通過創設問題情境來幫助形成。在創設問題情境時,一定要考慮到提出的問題是否貼近生活,是否具有趣味性或者能引起學生的認知沖突,從而喚起學生的求知欲望,激發學習興趣,把學生帶入一種與問題有關的情境中去,進行有效地學習。研究表明:問題和概念只有全部被展示不是單獨地被提出時,學生才能最投入地學習。例如,蘇教版七年級上冊細胞分裂這個概念。學生要對細胞分裂的過程完全理解是比較困難的。教師可以先給學生做一個簡單的算術題,一個人的體細胞含有23對染色體,這個細胞通過一次分裂以后形成新的細胞,每個細胞里面含有多少染色體?有的同學說還是23對,有的同學說23條。這道簡單的算術題引起了學生認知的沖突,從而激發了學生對探究細胞分裂過程的欲望,進而建立起這個概念。蘇教版七年級下冊血液的組成這個概念,教師可以結合日常生活,讓學生談談對血液的認識,根據這些生活經驗讓學生主動思索,進行探究,最終通過歸納,概括出血液的組成這個重要概念。
四、通過比較有關知識形成重要概念
比較是通過觀察、分析,找出研究對象的相同點和不同點,它是認識事物的一種基本方法。通過比較可以使學生把一些易混淆的重要概念加以區分,進而掌握概念之間的共同屬性和相關概念間的聯系和區別。例如:蘇教版七年級上冊細胞的結構這個重要概念。可以對比植物和動物細胞結構,找出兩者相同的結構和不同的結構,加深對細胞結構的認識。例如:蘇教版八年級上冊人的性別決定這節中染色體的類別這個重要概念,通過比較男、女體細胞中的染色體的圖,找出它們的相同和不同之處,進而歸納出染色體的類別。
《義務教育生物學課程標準》中明確提出:“生物學概念是生物學課程內容的基本組成。生物學重要概念處于學科中心位置。”教師在進行教學活動時應該重視生物學重要概念,緊緊圍繞生物學重要概念進行教學活動。學生通過生物學重要概念的形成,提高了生物學科學素養,這種科學素養將影響他們的一生。著名教育家先生說:“教育者,非為已往,非為現在,而專為將來。”
參考文獻:
[1]伯海英.前概念轉化策略在初中生物學教學中的應用.中學生物教學,2012(6).
[2]關文信.新課程理念與初中生物課堂教學實施.首都師范大學出版社,2003-06.
關鍵詞:概念圖;教學模式;理科教學
中圖分類號:G63 文獻標識碼:A 文章編號:1673-9132(2016)19-0092-02
DOI:10.16657/ki.issn1673-9132.2016.19.058
一、概念圖的研究現狀
概念圖是用于表征和揭示知識結構中意義聯系的圖表,最早是美國的康奈爾大學教授諾瓦克在上個世紀60年代等人提出。現在概念圖教學策略盛行于國外特別是歐美國家。與國外相比較,國內概念圖教學模式有著非常廣闊的研究價值及應用前景,在教和學的過程中,概念圖教學的研究最為活躍,成果也十分明顯。研究表明,其作為有效的教學策略,概念圖教學可以幫助學生提高邏輯推理能力,對學生的知識形成過程產生顯著影響,并能有效提高學生的學習成績,概念圖作為教學的工具,其強大功能正日益顯現出來[1]。
二、概念圖的組成成分
概念圖主要由概念、命題、交叉連接和層級結構四部分組成。概念就是學習過程中所感知到的事物的本質或規則屬性,把所感知的事物的共同本質特點抽象出來,用專有名詞或符號進行標記。命題是對事物現象、結構和規則的陳述,將兩個概念之間通過一個連接詞而形成的意義關系。交叉連接是指不同知識領域概念之間存在的相互關系。層級結構表示概念的展現方式。學習者在構建概念圖的過程中,將概念通過橫向、縱向、回溯等聯系方式構成階層化的、從高級向低級或從大到小的、逐漸分化的圖表,在這一過程中知識被高度濃縮,清晰地揭示了新舊知識建構的實質。學習則是建立一個完善的概念網絡,隨著新的知識的接受不斷地向概念圖中增添新的內容,同時,為了使學習者更有意義的學習,學習者必須把新學習的知識和學過的知識通過交叉連接和層級結構聯系起來,并通過自己的認知對概念圖進行隨時補充、修改,發展充實自己的知識結構,從而有助于新知識的生成[2]。
三、生物教學中概念圖的意義和作用
利用概念圖這種可視化的語義網絡為表示方法,將知識元素按其內在關聯進行組織呈現和意義建構的一種教學法就稱之為概念圖教學模式。高中生物學科有它的學科特殊性,既有文科性質的識記內容,又有理科性質的推理內容。所以既要理解概念,又要理清關系。而概念圖法恰好可以起到這樣既能拎出重點,又能串接關系的作用。
利用概念圖教學法,在高中生物教學過程中既可以快速清晰地運用板書結構展示知識,又可以運用邏輯思維來連接文字語言,傳遞教學信息。概念圖,可以提綱挈領,明確重點,展示教學內容,體現教學結構和知識關聯,強化記憶,展現美感,使學生感受到學習的簡易化,從而感覺到成功的快樂,這樣有利于學生長期有效地記憶知識[3-5]。
四、概念圖教學模式的實踐
盡管概念圖的最初目的是為了評估學生對已有知識的系統掌握情況,但是它所蘊含的豐富教學功能不能僅將其視為評估工具,而是要盡可能地把概念圖當做一種教學技能與策略。概念圖可以促進教學過程的完成,并能清晰地展現,讓學生看到概念和知識點之間的聯系。例如,細胞增殖過程的教學,可以通過學生模擬探究細胞大小與物質運輸的關系的實驗為切入點,使學生得出細胞不能無限長大的原因是細胞體積越大,其相對表面積越小,細胞的物質運輸的效率就越低。細胞表面積與體積的關系限制了細胞的長大。同時,細胞核是細胞的控制中心,細胞核中的DNA不會隨著細胞體積的擴大而增加,如果細胞太大,細胞核的“負擔”就會過重也限制了細胞不能無限長大。細胞既然不能無限長大,當其生長到一定階段時就要通過增殖來產生新的細胞,進而引出細胞分裂的概念及真核細胞的三種分裂方式,再以有絲分裂的周期性引導學生理解細胞周期的概念及分裂間期與分裂期的區別和特點。在學生構建此概念圖的過程中,學生通過實驗驗證了細胞不能無限長大,多細胞生物體要經過細胞的增殖和分化發育為成體,生物體內,也不斷地有細胞衰老死亡,需要通過細胞增殖加以補充,明確細胞增殖是重要的細胞生命活動,是生物體生長、發育、繁殖、遺傳的基礎。在概念圖主線構建完成后,教師可通過植物細胞的有絲分裂過程各期的特點引導學生繼續補充新的知識節點,幫助學生形成本節課知識網絡,突破本節教學的重難點,落實教學目標。學生在學習的過程中依托概念圖教學模式,通過概念圖構建主動生成知識,完善知識網絡,課程改革中學生的主體地位也得以體現。
參考文獻:
[1] 趙桂利.國內概念圖研究現狀分析[J].理工,2010,(10):94-95.
[2] 鄭魏.利用概念圖促進概念教學的教學模式研究[D].長春:吉林大學,2011.
[5] 劉恩山,徐洪林.運用概念圖進行生物教學對學生認知方式的影響[J].學科教育,2003.
【關鍵詞】生物學 概念性知識 學習方法
在近年來的高考生物學科評卷中,常常發現很多同學由于審題和表達不當而痛失分數,那么原因在哪里?如何避免此類失分呢,筆者認為原因是學生對生物學基本概念理解不透,下面結合例子談談生物學概念學習的幾種方法。
一、提供豐富的直觀材料,豐富感性認識
在生物教學中,通過對演示、實驗、模型、標本、掛圖、動畫的觀察和聯系實際進行講解,使學生理解掌握概念。蘇聯心理學家魯賓斯坦說:“任何思維,不管它多么抽象多么理論,都是從分析經驗材料開始的。”這里所說的經驗材料就是指我們現在所說的感性材料。因為它比較直觀,這樣做也符合人們對事物的認知過程。而且我們生物學的發展過程也是由描述性生物學階段到實驗生物學階段再到分子生物學階段的,這也說明在生物學的學習過程中首先要通過觀察。
二、分清事物現象,抓住本質屬性
在獲取了一定的感性材料的基礎上,要要求學生對已經獲得的材料進行認真的思考和分析,對材料要進行“由外到內,由此及彼”的加工處理,達到去其糟粕,留其精華的目的。也就是說要通過分析比較,搞清楚材料的本質屬性和非本質屬性,主要特征和次要特征。并且對具體的現象進行概括、歸納,最后得到完整的概念。例如:在學習減數分裂的概念時,教師可以組織學生復習有絲分裂的相關知識,啟發學生思考:細胞兩兩結合形成合子的有性生殖細胞中的染色體的數目,必然是兩個細胞中染色體數目之和,從而引發出問題,以人為例,人的體細胞中有46條染色體,如果是有絲分裂得到的細胞結合,則下一代細胞中的染色體數目就是92,以此類推,我們就會發現問題。因此在形成合子的時候,生殖細胞的染色體數目和體細胞相比必須是減半的。在講解減數分裂過程時,我們又可以和有絲分裂進行比較,明確兩者在間期染色體都只是復制一次,減數分裂的關鍵是聯會,分離,減半,從而保證了染色體均等的分成兩組(由2n到n),這是減數第一次分裂。減數的第二次分裂與有絲分裂相似。最后歸納總結出減數分裂的概念:減數分裂是生殖細胞成熟之前進行的一種特殊的有絲分裂;在分裂過程中,細胞連續分裂兩次,而染色體只復制一次;分裂后所形成的細胞中染色體數目比原來的細胞減少了一半。這一部分的知識必須要求學生有深刻的記憶,它對后面學習遺傳的兩大規律是非常重要的。
三、咬住關鍵字詞,深入咀嚼推敲
面對一個概念,在總體上理解其文句意義的基礎上,先從語法上分析其句子結構,找出并明確中心詞和修飾成分,因為概念的關鍵字、關鍵詞通常存在于中心詞和修飾成分之中,然后再深入地推敲咀嚼、分析理解這些關鍵字詞在概念中的確切含義。要“打破砂鍋問到底”,要“知其然,知其所以然”,這樣才能準確地理解概念。例如同源染色體的概念是這樣敘述的:“配對的兩條染色體,形狀和大小一般相同,一條來自父方,一條來自母方。”通過句子結構的分析,明顯可以看出:“兩條染色體”是概念的中心詞,“配對的”、“形狀大小一般相同,一條來自父方,一條來自母方”是中心詞的修飾成分,其中“兩條染色體”、“形狀大小”、“一般”、“相同”、“來自???”是概念的關鍵詞。
四、聯系相關知識,廣泛延伸拓展
有些概念的理解,單純理解其文句敘述和關鍵詞的含義還不夠,還要聯系相關的結構生理,才能領會其深刻含義。因此,在學習概念時,廣泛聯系拓展延伸,對概念的學習也是重要的。例如“分化”是這樣定義的:“在個體發育中,由一個或一種細胞增殖產生的后代,在形態、結構和生理功能上發生穩定性差異的過程。”理解這一概念時,如果單從這一敘述和有關的關鍵字詞理解,是很難弄清其深層次的含義的,我們應聯系相關的生理知識進行深入分析,從“由一個或一種細胞增殖產生的后代”一句,可聯想到這實質上是指通過細胞有絲分裂產生的形態結構和生理功能相同的細胞群,即它們的遺傳物質是相同的,但分化后卻“在形態、結構和生理功能上發生穩定性差異”,那么細胞在形態結構和生理概功能上從“相同走向不同”是如何產生的?引起細胞產生這種變化的原因是什么?是環境還是內部因素,還是二者兼而有之?為什么差異性變化是穩定的?在什么條件下能解除這種穩定性?通過深入的拓展延伸,刨根問底的分析,才能充分深刻地理解這一概念。
五、注重異同比較,力求融會貫通
效性。
關鍵詞:創設情境;概念引入;有效性
生物學是一門研究生命現象及生命活動規律的自然科學。在生物學教材中有大量的專業性概念。據統計,僅初中生物人教版教材中比較核心的概念就有幾十個,而這些概念,對于初中生來說,都是陌生的、抽象的。如果在初中階段,沒有掌握好這些基本的生物學概念,是難以學好生物學知識的,而且也會影響高中階段生物學知識的學習,所以概念教學在初中階段尤為重要。
概念教學的第一步就是要引入概念。概念如何引入,直接關系學生對概念的理解和掌握。我們知道鮮活的情境可以激發學生的情感體驗,激發學生學習的欲望,而生物學概念正是在大量觀察生物現象的基礎上形成的。因此,通過創設各種情境,讓學生觀察、體驗,從中發現一些生物概念,可以幫助學生有效地理解和掌握概念,減小學生學習的困難。
一、提供感性材料,引入概念
在初中生物教材中,涉及的概念大多是可以直接通過觀察而獲得的具體概念。如,被子植物、裸子植物、兩棲動物、哺乳動物、昆蟲等等。而這些概念都可以通過觀察具體的實物、標本、模型、圖片等形成。因此,在教學中,教師盡可能為學生提供典型的實物、標本、模型、掛圖等豐富的感性材料,使生物概念形象化、具體化,便于學生理解和記憶。例如,在講授“鳥類”這一概念時,教師可以先讓學生觀察一些鮮活的鳥類,比如,學生熟悉的麻雀、烏鴉、鴿子等,再結合一些鳥類的圖片、鳥類活動的視頻資料。組織學生去觀察、去發現,學生在對這些直觀材料的觀察下,歸納鳥類的特點以及與其他生物類群的區別,鳥類的概念也就自然形
成了。
二、創設實驗情境,引入概念
實驗是研究自然科學的基本方法,通過實驗和實踐,可以提高學生對概念的認識,幫助學生理解概念的本質。例如,在學習“反射”這一概念時,我在學生不經意時,把手在他的眼前快速一晃,學生的眼睛就會不自覺地眨巴起來。我告訴學生這就是一種反射活動,然后與學生一起分析這一反射活動的形成。通過體驗和分析,學生很容易得出反射的概念。這樣引入生物概念既可以激發學生的學習興趣,又能幫助學生輕松地理解概念。
三、開展模擬演練,引入概念
把講臺變舞臺,讓學生做演員,教師可根據教學的需要創設一些表演的情境,使生物概念生活化、具體化。例如,在學習“生物”這一概念時,有學生說教室里擺放的課桌也是生物,他認為樹是生物,而課桌是用樹木做成的,應當也是生物。針對這種情況,我在課堂上安排兩個學生分別扮演小樹和由樹木做成的課桌,進行辯論。小樹說:“我能呼吸。”課桌說:“我不能呼吸。”小樹說:“我需要營養。”課桌說:“我不需要營養。”小樹說:“我能長大,能繁衍后代。”課桌說:“我不能長大”……這樣的引入,生動真實,費時不多,激發了學生參與課堂教學的積極性,發揮了寓教于樂的學習優勢,使學生在情趣中理解了什么是生物及生物與非生物的本質區別。
四、多媒體展示,引入概念
在初中生物概念教學中,還有一些不能通過直接觀察而獲得的,相對較抽象的概念,如,光合作用、呼吸作用、基因、消化、吸收等,如果教師只是用語言描述,難免有些枯燥乏味。運用多媒體資源,能夠有效地幫助學生理解概念,把握概念的本質。例如,在學習“光合作用”時,運用多媒體資源,再現了光合作用的研究過程和普里斯特利證明光合作用釋放氧氣的實驗。學習“懷孕”這個概念時,運用科教短片播放懷孕的動態過程。學習“免疫”時,插入了Flas。這樣有利于吸引學生的注意力,充分調動學生各種感官,將生物概念變抽象為生動,變難懂為易懂,促進學生對生物概念的接受和理解,并能很好地用這些生物概念解決實際問題。
五、用生物學史或生物學家的故事引入概念
在學習“細胞”一節時,學生對“細胞”這一概念的來歷產生了好奇,在此我恰當地引入細胞的發現史和英國科學家羅伯特?虎克的故事:羅伯特?虎克用自制的顯微鏡觀察植物軟木塞的薄片,看到許多蜂窩狀且中空的小格子,就稱這些小格子為細胞(cell)。后來科學家發現,動、植物的身體都是由細胞構成的,于是便確立了細胞學說――細胞是構成生物體的基本單位。使學生輕松地了解了“細胞”一詞的來歷,并有效掌握了動植物細胞的結構。在學習“特異性免疫”這一概念時,首先給學生介紹我國發明的人痘接種法,不但有效地保障了兒童的健康,而且不久流傳到國外,對世界的保健事業也作出了貢獻。自從中國的種痘術傳入英國以后,在英國流傳達四十年。后來英國的一名鄉村醫生才證明了接種牛痘能預防天花。這段科學史有助于學生了解人類探索特異性免疫的漫長過程,了解了這一探索過程后,學生對特異性免疫這一概念的理解也就更加深入,應用也就更得心應手了。
總而言之,生物學中概念很多,教師在教學過程中,一定要認真把握教材中的素材,要善于運用多種方式方法適時地引入,引導學生正確理解和掌握生物概念,提高概念教學的有效性。
關鍵詞:數學;思維意識;高中;生物教學;新課標
中圖分類號:G632 文獻標識碼:B 文章編號:1002-7661(2016)15-239-01
數學是自然科學中的一大支柱,其思想滲透到所有自然學科中。在高中學習階段,數學作為一門工具學科,在物理和化學上具有廣泛的應用。而《2011年高考課程標準實驗板考試大綱(生物)》明確提出:生物學科的命題要體現生物課程屬于“科學課程”的性質,著重考查考生的理解能力、實驗與探究能力、獲取信息的能力以及綜合運用能力。其中,特別在“理解能力”中增加了“能用數學方式準確描述生物學方面的內容”這一新要求。為適應這種變化,筆者在近3年的教學實踐中,嘗試著將“用數學”的意識通過課堂滲透給學生,主要的做法有以下幾點,愿與廣大同行交流,共同探討。
一、利用數學符號,對學生進行滲透
在學習生物學概念時,讓學生應用數學符號(+、-、=、)把相關的生物學概念聯系起來,這樣既能幫助學生更好地理解其內涵,又能直觀地顯示各概念之間的區別與聯系,簡化了語言敘述,加強了學生的記憶。例如,在區分血液與血漿,血漿與血清時,我們可以用等式直觀地顯示其聯系與區別:血液=血漿+血細胞,血清=血漿-纖維蛋白原。還有很多的生物學概念也可以用等式的形式表示出來,如生態系統=生物群落+無機環境,1個四分體=1對同源染色體=2條染色體=4條染色單體=4個DNA分子=8條脫氧核苷酸鏈,自養生物=生產者=綠色植物+光能細菌+化能細菌。對于有些生物學概念我們還可以用一些不等式粗略地表示各概念的范圍大小,例如,細胞核>染色體>DNA>基因>脫氧核苷酸,細胞的全能性大小:植物>動物,受精卵>生殖細胞>體細胞。通過上式我們可以看出,這些數學符號的妙用使得這些生物學概念之間的關系,直觀化、簡單化、明了化,便于學生理解與記憶,增強了學習的趣味性。
二、利用數學的概念、觀點分析闡釋生物學概念,對學生進行滲透
1、集合的觀點
“集合”是高中數學的一個基本概念,與之相關的概念還有“元素”、“子集”、“包含關系”等。在人教版《普通高中課程標準實驗教科書生物必修3 穩態與環境》第71頁對“群落”這一概念的描述為:“同一時間內聚集在一定區域的各種生物種群的集合,叫做群落”。這便是從“集合”觀點描述生物學概念的一典型實例。
在接觸了這些概念以后,筆者從“集合”的角度,引導學生對其進行如下理解:
(1)種群是由生活在同一區域同種生物的全部個體構成的“集合”,組成它的“元素”是該區域該生物的全部個體。
(2)群落是由生活在同一區域的全部種群構成的“集合”,組成它的“元素”是該區域的全部種群。
(3)由以上觀點,可以把種群看做是群落的“子集”,它們之間是“包含關系”
(4)生態系統是由生物群落與它的無機環境構成的“集合”,組成它的“元素”是生物群落與無機環境。
(5)由以上觀點,可以把群落看做是生態系統的“子集”,它們之間是“包含關系。”
總之,從“集合”的觀點分析理解生物學概念可貫穿整個高中三年的生物學教學,不僅可以讓學生對概念的內涵及其相互之間的關系理解更加深刻,也很好地樹立起了學生“用數學思維理解生物學”的意識。
2、函數的觀點
“函數”是高中數學的一個重要概念,是高中數學的一條主線,學生對其的理解較為深刻。若能在高中生物教學中,將“函數”的觀點引入,做到兩者的有機結合,便能對學生在高中生物中的“數學思維意識”的培養起到潛移默化的作用。教材第85頁描繪了溫度和pH對酶活性影響的曲線。在講解分析這兩個坐標曲線的時候,筆者從函數的觀點,引導學生對其含義做以下理解:
(1)溫度和pH是“自變量”,酶活性是“因變量”。
(2)酶活性可以看做是溫度和pH的“函數”。酶活性的大小隨著溫度和pH的變化而變化。
(3)坐標曲線是酶活性隨溫度和pH變化的“函數圖像”。
通過這樣的理解,在學生首次接觸坐標曲線時便進行了滲透,引導他們以后有意識地從函數的觀點認識生物學中的變化規律。
三、利用數學思想解題,對學生進行滲透
在高中生物中,有些習題若單純從生物學過程角度分析,不容易找到解題的突破口,若從數學思維的角度,便很容易理解。
生物學科的知識主要是由生物科學的概念構成的,生物學概念反映了生命現象和生命活動規律的本質屬性。高中生物新教材的重要價值取向之一就是重視以生物學基本概念構建主線突出、結構合理的知識體系,努力促進學生認知結構的發展。學生只有在深刻理解和準確把握各種生物學概念的基礎上,才能建構良好的生物學知識結構并在實踐中加以運用。
傳統高中生物課堂主要存在兩種概念教學模式:一是“注入式”的生物概念教學模式,還有一個是“說文解字式”的生物概念教學模式。這兩種模式有其共同特征:只重結論,不重過程;只重定義,不重現象;只重記憶,不重運用;只限于概念本身,不注意結構聯系;只重概念知識,不重科學人文素養。學生在學習過程中經常會出現一系列判斷、推理及結論的錯誤,使學生、教師都不勝其煩。究其原因,都是由于沒有掌握概念學習的要領,而出現“概念不清楚”、“概念掌握不完整”或“概念理解錯誤”等問題。培根在《新工具》中寫道:“我們不能像螞蟻,單是收集,也不可像蜘蛛,只從肚子中抽絲,而應像蜜蜂,既收集又整理,這樣才能釀出香甜的蜂蜜。”培根強調的“既收集又整理”,就是提示我們要善于應用歸納、演繹、比較、類比等多種思維方法讓學生從多角度、多方位把握概念的內涵與外延,從而深刻理解概念,同時改善概念學習的方法和品質。為此,筆者在高中生物教學中嘗試應用歸納、演繹、比較、類比等多種思維方法進行概念教學,取得了較好的教學效果。
一、演繹
從某個具有普遍意義的一般性生物學原理或生命活動規律出發,推理解釋某些個別的或特殊的生物現象,這種從一般到個別,從普遍到特殊的推理方式叫做演繹法。運用演繹法進行生物學概念教學實質上是為學生提供新的問題情景,指導學生運用所學的概念進行合理的分析解釋,并提出解決問題的措施。這種方法既能讓學生較好地理解概念的內涵和外延,又能提高學生運用所學概念解決實際問題的能力。演繹思維應用于概念教學中的常見模式為:呈現概念舉例說明。
如在學習“酶”的概念后,學生基本能掌握該概念的
外延——酶的催化作用需要適宜的溫度,即在一定的溫
度范圍內,隨溫度的升高,酶的活性增強,在最適溫度時,酶的活性最強,超過最適溫度后,酶的活性隨溫度的升高而降低,直至高溫破壞酶的分子結構而使之完全失活。如何指導學生演繹和應用酶的這一特點呢?可以列出一些生物學現象讓學生解釋。①為什么高燒病人往往胃口不好?②為什么加酶洗衣粉在溫水中去污效果更好?③人們常在冷泉中找到嗜熱細菌而很少在熱泉中找到嗜冷細菌,這是為什么? ④高溫滅菌消毒的主要生物學原理是什么?
二、歸納
歸納是從特殊性知識的前提出發,推理得到一般性知識的結論的思維方法。歸納思維應用于概念教學中的常見模式為:呈現實例總結概念。教科書內容的組織應當實現學科邏輯與學生認知邏輯的統一。所謂學科邏輯,指組織教學內容時先概念后應用。但我們知道,如果先舉例討論,然后由學生自己總結出概念的內涵和外延,這樣在活動中建構知識,一定能極大地激發學生的探究動機,也才更符合學生的認識邏輯規律。
例如,學習必修2中“單倍體”的概念時,學生常誤解單倍體一定只有一個染色體組,具有3個以上染色體組的一定是多倍體,這說明學生沒有真正把握概念的本質屬性。 “單倍體”的概念在課本中是這樣描述的:單倍體是體細胞中含有本物種配子染色體數的個體。若照本宣科地講解單倍體概念,學生不易理解,難以激活學生的學習興趣,學生只會機械記背這一概念,不能靈活地運用。筆者在教學中選擇從學生熟悉的實例引入。師:同學們知道蜂群中有幾種蜂?生:蜂王、雌蜂、雄蜂(蜂王、工蜂、雄蜂)。師:哪位同學來說一說三類蜂在蜂群中各有何責任? (學生七嘴八舌,非常興奮)師:其中雄蜂的職責就是與蜂王,完成后,它們將被工蜂推出巢外,離開家的雄蜂不久便死亡,因為它們發育不良,不能自食其力,為什么呢?原來雄蜂與蜂王和工蜂出身不一樣,雄蜂由未受精的卵發育而成,它的體細胞中只含有該物種的一半染色體。接著筆者又呈現其他單倍體的材料,如“用二倍體黃瓜的花粉進行花粉離體培養得到的植株”“含有3個染色體組的普通小麥的單倍體”,通過分析事例最終使學生歸納出單倍體的本質特征是“本物種配子染色體數目”,而含有幾個染色體組并非其本質特征。然后在學生形成概念的基礎上,再設置問題情境加以應用。實踐表明通過這樣的方式習得的概念,學生理解更深刻,記憶更牢固,應用更靈活。
三、比較
比較是通過對兩個或兩個以上對象進行求同和求異兩個方面的對照分析而加強對知識的理解和獲得新知識的方法。在生物學知識體系中存在大量或字面相似或本質接近的概念,如染色體與染色單體、基因與DNA、基因突變與基因重組、線粒體與葉綠體、細胞質與細胞質基質、種群與物種、無籽西瓜與無籽番茄、生長素與生長激素等,還有一類是生理過程相關的概念,如有絲分裂與減數分裂、細胞分裂與細胞分化、轉錄與翻譯、細胞凋亡與細胞壞死……正因為這些容易混淆的概念,使學生的學習難度增大,學習效果下降。要解決這些問題,比較法可以起到較好的效果。比較法應用于概念教學的常用形式有表格比較、圖解比較。例如,DNA與RNA的比較、有氧呼吸與無氧呼吸的比較、光反應與暗反應的比較、跨膜運輸3種方式的比較等。
四、類比
類比是根據兩個或兩類事物在某些屬性或關系上的相同或相似,推出它們在其他方面也可能相似或相同的一種思維方法。類比思維就其本質而言,是一種把抽象思維與形象思維相結合而進行的猜測性思維,它的突出特點是能夠充分發揮學生的想象力。
如學習必修2“基因突變”的概念時,教師可以利用“問題探討”中抄寫錯誤的3個英文句子與基因突變的3種類型,堿基對的增添、缺失、替換類比分析,引導學生掌握基因突變的概念。又如在學習細胞器時,可將“溶酶體”比作酶倉庫、將“線粒體”比作動力工廠、“葉綠體”比作能量轉換站或養料制造廠等,這些比喻對學生理解這些細胞器的功能是非常有利的。但是比喻一定要貼切,在本體和喻體之間要存在較強的相似性。只有這樣,抽象、生僻的概念才會變得通俗易懂。
總之,要實現高效的高中生物概念教學,教師必須突破傳統的概念教學模式,綜合應用演繹、歸納和類比交替或齊頭并進的多元模式,使學生在概念學習過程中感悟多種邏輯思維方法的魅力,讓學生從多視角、多方位立體地透視概念的內涵和外延。
參考文獻
[1] 趙光武.思維科學研究[M].北京:中國人民大學出版社,1999.
[2] 李維.學習心理學[M].成都:四川人民出版社,2000.