生物学核心概念教学中的情境创设策略

丁 于

（福州铜盘中学，福建福州350001）

生物学核心概念教学中的情境创设策略

丁 于

（福州铜盘中学，福建福州350001）

通过具体的教学案例阐述如何创设生物科学探究史情境、联系学生生活情境、类比情境以及激发学生认知冲突的情境。使得抽象的核心概念具体化、形象化，激发学生的探究欲望，增进学习的主动性和积极性，帮助学生建立、理解与应用核心概念。

核心概念；情境创设；科学史；类比；认知冲突

近年来核心概念教学已成为国内外教育研究热点。《义务教育生物学课程标准（2011版）》明确提出“关注核心概念的学习”；《普通高中生物课程标准（实验）》“倡导学生在解决实际问题的过程中深入理解生物学的核心概念”；生物学高考也逐渐转向评价学生对核心概念的理解与应用。美国课程专家艾里克森认为核心概念是居于学科中心，具有超越课堂之外的持久价值。并且明确指出“教学内容应该围绕各学科的核心概念进行选择。”

一、情境创设对核心概念教学的重要作用

情境创设是指教师在教学过程中运用各种教学手段和方法创设的适于教学的氛围，从而为教学目标的完成奠定基础。建构主义认为，知识是认知个体在与周围环境的相互作用中逐渐构建起来的关于外部世界的认识。因此学生建构知识总是与一定的情境相联系。学生在情境中，利用已有材料，通过意义建构的方式习得知识。核心概念好比盐巴，是知识的精华，而教学情境好比汤。单独吃盐巴，难以下咽。但若加入汤中则可能形成“美味”的汤，那么学生在享用“美味”的汤汁的同时就能不知不觉地把盐吸收了。

二、情境创设策略在生物学核心概念教学中的应用

教学情境的创设可以根据需要应用在课堂教学的不同时间段，可以是课的开始、课的中间或课的结束，也可以贯穿于整节课。可以在新课授课时创设情境为核心概念教学“铺路”，也可以在复习巩固时应用情境帮助学生修正错误概念，强化核心概念。甚至在试题中创设情境考察核心概念在新情境下的迁移应用能力。

1.创设生物科学史情境

科学知识的获得总是充满了困难和曲折。正是科学家利用自己的智慧和创造才不断地突破，取得科学成果。教师利用生物科学史上知识的发现、探索过程来设置教学情境，能够让学生身临其境，在特定的情境中理解核心概念的形成和内涵，从而锻炼其科学思维能力，提高生物科学素养。

案例1.光合作用探究历程（节选）。

教师：公元前3世纪，亚里士多德提出，土壤是构建植物体的唯一原料。果真如此？

展示海尔蒙特柳树实验。

教师：海尔蒙特实验得出了什么结论？（水分是建造植物体的唯一原料）你同意海尔蒙特的观点吗？

展示普里斯特利实验。

教师：普里斯特利得出了什么结论？为什么重复实验时，有的成功有的失败？

展示英格豪斯实验。

教师：英格豪斯发现植物在阳光下才能更新空气。那么更新了什么气体？

展示金鱼藻集气排水实验。

教师：植物产生的气体是O2。

教师：1785年明确植物光合作用吸收CO2。1775梅耶提出光合作用中光能转化为化学能。根据以上几个实验能否简单概括光合作用反应式？

教师：反应式平衡了吗？C与H等元素去哪了呢？

展示萨克斯实验。

教师：（1）为什么对天竺葵先进行暗处理？（2）为什么让叶片的一半曝光，另一半遮光呢？（3）这个实验说明什么问题？

展示恩格尔曼的实验。

教师：（1）恩格尔曼为什么选择水绵作为实验材料？（2）为何要设置无光、缺氧的环境？（3）为什么用极细光束照射？完全曝光时自变量是什么？（4）该实验能得出什么结论？（光合作用的场所是叶绿体，产物是氧气，条件是光照）

师生：所以光合作用的反应式又可以表示为：

通过反应式指导学生提炼出光合作用的概念：“绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧气的过程。”

案例1是应用生物学科学探究史情境教学的典型案例。通过创设科学家探究光合作用的经典实验情境，展示了人们对光合作用认识的发展过程，让学生跟随科学家探究的足迹，逐步明确光合作用的原料、场所、产物、条件，帮助学生建立、理解光合作用这一生物学核心概念。其次通过恩格尔曼、鲁宾卡门等实验组织学生开展小组讨论，不仅使学生掌握了同位素标记法等科学实验方法，同时也帮助学生了解科学家的科学思维方法，促进学生科学思维、提高创造力。此外科学家英格豪斯为了找到原因重复进行了500多次实验，使学生体会到科学家在探究时所表现出来的坚韧不拔、执着追求的精神。

2.创设联系学生生活的情境

利用常见的、与学生日常生活密切相关的现象来创设情境，由于学生比较熟悉，但又不完全了解，因此既能增加学生的亲切感、激发学生探究的兴趣，又能锻炼学生理论联系实际的能力和透过现象看本质的探索精神。

案例2.降低化学反应活化能的酶（节选）。

教师：同学们，你们知道我们一日三餐的食物中都有哪些成分？

学生：淀粉、蛋白质、脂肪……

教师：我们吃了这些食物要怎样才能吸收？

学生：消化成葡萄糖、氨基酸等小分子吸收。

教师：我们要多久能消化完？

学生：两个小时？

教师：如果在实验室中用化学方法分解它们需要多久？要什么条件吗？

学生：……

教师：蛋白质用化学方法分解的话需要比较高的条件，必须在酸或碱中加热进行分解，如在浓盐酸中加热到110℃，并且要持续加热24小时。人体中有这样的条件吗？需要这么长时间吗？为什么我们可以在常温下迅速的对蛋白质进行分解呢？这都离不开一种物质：酶。

案例2通过设置学生生活中常见的情境，不仅有效引入了酶的概念，也使学生对于酶的高效、需适宜条件等特性有了直观的、深刻的印象与认识。

3.创设类比情境

许多生物学核心概念比较抽象，学生难以理解。如果把这些抽象概念与学生可理解的事例或熟悉的形象进行类比，帮助学生更直观地理解概念，课堂教学效率就能大大地提高。

案例3.基因指导蛋白质的合成。

教师：上节课我们了解到基因通过转录把自己的遗传信息也就是脱氧核苷酸的排列顺序转化为mRNA上核糖核苷酸的排列顺序。那如何才能把核糖核苷酸的碱基排列转化为蛋白质上的氨基酸排列顺序呢。

为了说明这个问题，我们用一个发电报来做个比喻。我们国家曾通行的电报明码是用数字排列来代表汉字。常用的汉字有5000多个，至少要用多少数字来代表一个汉字才够用呢？

学生：（讨论后）至少要4个数字，则其排列方式总共104=10000种，足够表示汉字。

教师：确实是这样，比如一下一组数列112913671170分别代表以下汉字：（1129）大（1367）家（1170）好。

可见电报是通过数字的排列和汉字排列进行对应，从而表达有意义的信息。大家参照发电报的过程联想一下细胞中mRNA碱基的排列又是如何转化为蛋白质上氨基酸的排列的呢？

学生：（讨论后）可能是通过若干碱基代表一个氨基酸。

教师：那至少要多少碱基才够表达氨基酸？（提示，RNA碱基共4种，生物体内氨基酸共20种）

学生：（讨论后）至少要3个碱基，则其排列方式总共43=64种，少了不行。

教师：确实是这样，在mRNA上，就是用三个相邻的碱基作为一个密码子（类似电报密码）来表达一个氨基酸。

在案例3中教师通过电报码和汉字的对应关系做类比使学生直观的认识的mRNA和蛋白质的关系，有效突破了“核糖核苷酸的碱基排列转化为蛋白质上的氨基酸排列顺序”这一教学难点。

4.创设认知冲突情境

学生通过平时生活积累或媒体、网络乃至原有的知识，对相关内容形成了一定的认知。

这种认知一般处在模糊和非正式的状态。有的与正确知识相符，有的则有些偏差，甚至是错误的。教师在教学中如果能够有所预见，并有意设置相应的认知冲突情境，从而激发学生的求知欲，让学生在解决矛盾的过程中，纠正其认知缺陷或错误，形成正确的认识。

案例4.生长素生理作用教学。

教师：上节课我们学习了生长素发现的过程。请大家回顾，植物向光性的根本原因是什么？

学生：在单侧光的照射下，背光侧生长素分布较多，生长较快，故植物向光生长。

教师：是否生长素浓度越高越能促进生长呢？请看图（一个顶芽与2个侧芽的简图）。请问，产生生长素的部位在哪里？

学生：芽尖端。

教师：如何运输？

学生：从形态学上端到下端

教师：哪里生长素浓度高？是顶芽下部还是侧芽周围？

学生：侧芽周围。

教师：那是顶芽生长快还是侧芽生长快？

学生：……

教师：自然界中很多植物存在着顶端优势现象，顶芽生长的比侧芽快。比如杉木主干高大挺拔，分支较少而短，呈塔形。这又是为什么呢？

案例4抓住了学生原有形成的“生长素浓度越高生长越快”这个错误概念，通过创设“植物顶端优势”这个特殊情境，以提问的方式设计“陷阱”，创设认知冲突情境，暴露学生的错误认知，促进学生反思，从而使核心概念教学顺利展开。

除了以上所列之外生物学教学中常用的还有问题情境、探究情境、模型与图画情境、对比情境等。教师在实际教学中可根据具体教学内容，创设某一情境，也可用几种情境组合来达成预期的教育目的。

［1］教育部.普通高中生物课程标准（实验）［S］.北京：人民教育出版社，2003.

［2］〔美〕艾里克森.概念为本的课程与教学［S］.北京：中国轻工业出版社，2003.

［3］朱正威，赵占良.普通高中课程标准实验教科书生物·必修1·分子与细胞［M］.北京：人民教育出版社，2007.

（责任编辑：陈欣）