例谈高中生物学概念模型评价重构的策略

李晓春

(江苏省无锡市第一女子中学 214002)

美国《国家科学教育标准》把模型与事实、概念、原理、定律和理论并列为科学知识的重点，并将构建、修改、分析和评价模型作为高中学生的基本科学探究能力。教育部2016年发布的《普通高中生物学新课程标准(讨论稿)》中指出：生物学课程的根本任务是提高学生终身发展所需的生物学核心素养。在教学建议中提出：“通过大概念的学习，帮助学生形成生命观念”。理性思维之一的概念模型的构建是学生发展核心素养的一个方面，那么学生是否构建了科学的概念模型，这需要通过评价来实现。笔者尝试从高中生物学概念模型的评价重构的基本策略谈起，以实现纠正不科学的概念形成科学概念的目的，让学生改变学习方式，使自身的核心素养得到长足发展。

1 联系下位概念，评价重构概念

根据认知心理学理论，生物学概念教学中往往通过上位教学、下位教学和并列结合教学的有机结合，让学生进行上位、下位和并列结合学习，进行有意义概念模型建构，其目标是使学生已有的概念知识形成一个有层次的结构，并随时可增添、延伸，并使概念清晰、巩固和稳定[1]。所以，在评价学生概念掌握程度时，同样可以通过这样的方式，来唤醒学生对概念正确的理解。

例如，教师：“这张圆饼图可以表示细胞周期(图1)，那么一个完整的细胞周期该如何表示？”学生：“甲-甲表示一个细胞周期。”教师并没有立即评价对错，继续设问：“分裂期如何表示？分裂间期如何表示？”学生：“分裂期甲-乙，分裂间期乙-甲。”讲到这里，学生突然明白：“……一个完整的细胞周期应该是乙-乙。”

图1 细胞周期示意图

学生在错答时，教师并没有及时评价，而是通过等待，并适时抛出其下位概念的相关问题以唤醒学生对细胞周期概念的科学理解，最终学生通过自我评价，重构了关于细胞周期的概念，加深了对细胞周期概念的科学理解。

2 运用模型转化，评价重构概念

生物学模型可分为概念模型、数学模型和物理模型三类。教师可以通过模型转化实现概念模型的评价重构。改变直白的文字表述评价方式，通过将概念模型转化为物理模型或数学模型，让文字与图形或数据结合，使抽象的文字在直观的、动态的图形和数据中得以体现。提高学生的思维能力，培养学生思维的创造性。

例如，真核生物有丝分裂和减数分裂的细胞核中染色体的形态、数目及行为特征是减数分裂及有丝分裂概念中的核心问题之一，想要了解学生有丝分裂和减数分裂概念的掌握程度，可通过模型转化的方式去评价并进行重构。高三第一轮复习课上要求学生用细胞分裂图示表示某雄性动物(2n=4)细胞有丝分裂中期及后期、减数第一次分裂中期及后期、减数第二次分裂中期及后期等图示。教师关注学生有丝分裂后期图示的绘制过程(表1)：

表1 某学生绘制有丝分裂后期图示过程中运用模型转化实现概念重构

观察该学生的作图过程，可以发现其阶段1的转化过程中没有真正掌握“同源染色体分离，非同源染色体自由组合”是减数第一次分裂时染色体的行为特征，“着丝点分裂、姐妹染色单体分离成为两条染色体”是有丝分裂后期和减数第二次分裂后期的染色体的行为。模型转化唤醒了该生的记忆，自我修正进入到阶段2：抓住“着丝点分裂、姐妹染色单体分离成为两条染色体”的有丝分裂后期染色体行为特征，但对是否存在同源染色体、有丝分裂后期染色体数目与正常体细胞中染色体数目的关系、有丝分裂最终将产生什么细胞等问题辨析不清。模型转化激发了学生的合作意识，在同学讨论和互助中进入正确转化的阶段3。

该学生通过概念模型与物理模型的多次转化，不断评价和修正自己对减数分裂和有丝分裂概念的理解，实现将原有概念重构的目的。

3 设计项目研究，评价重构概念

在概念评价的策略选择上，可以选择项目作为切入点，在项目开展的“5E”环节，即引入(engage)、探究(explore)、解释(explain)、加工(elaborate)和评估(evaluate)过程中观察学生对相关概念的掌握程度，通过学习小组学生之间的互动，评价重构概念。

例如，学生宿舍灭鼠行动项目。

引入:开学初不久，学校宿舍发现有鼠出没，给学生的学习生活带来一定的困扰。有学生提议要在宿舍开展灭鼠行动。

探究和解释：第一步，讨论是否需要进行灭鼠行动。鼠的危害是否已达到必须控制其种群密度的范围了？如果没有达到，则没有必要灭鼠；如果达到，则有必要灭鼠。如何调查其种群密度呢？选择样方法还是标志重捕法调查？为什么？如果在食物、生存空间等适宜的条件下，鼠的种群会怎样随时间的变化而变化？为了防止鼠灾，该在哪个时间点进行灭鼠行动？第二步，选择灭鼠的方式。如何控制鼠的数量？从生态学的角度思考问题，则应该降低环境容纳量。如何降低？学生可以从鼠个体的生活习性等角度思考讨论降低鼠环境容纳量的方法，从低成本、高效率、简单易行等角度选择最佳方案。

加工:在以上探究和解释过程中，学生必须利用所学的生物学知识来分析问题并不断完善解决方案。选定灭鼠方案后，必须具体开展灭鼠行动，涉及到投饵房、灭鼠器等具体的器材，可能还需要学生根据自己所学的物理学和数学等知识设计、加工和制作。涉及到生物防治，则还需要对鼠的天敌的生活习性进行学习并讨论饲养规划。

评估：用既定的方案实施灭鼠行动后，反馈灭鼠效果，总结经验教训。

将相关的生物学概念用到解决生活的实际问题中去，在解决问题时综合使用数学、物理、化学等科学知识，这能提高学生未来生存的核心素养。

当学生走进课堂时大脑中并非空空如也，他们是带着思维的有生命的人，我们的“教”和学生的“学”的活动，都是在原有概念的基础上进行，所以从广义方面讲，应该均为概念的评价重构过程。基于培养学生核心素养的概念模型评价重构策略，必将有利于促进学生对生物学概念的建立、理解和应用。