例谈“支架式教学”在高中生物学教学中的应用

陈 明

(广东省茂名市第一中学 茂名 525000)

根据欧共体“远距离教育与训练项目”(DGXIII)的有关文件，支架式教学被定义为“为学习者建构对知识的理解提供一种概念框架(Conceptual Framework)。这种框架中的概念是为发展学习者对问题的进一步理解所需要的，为此，事先要把复杂的学习任务加以分解，以便于把学习者的理解逐步引向深入。”支架式教学思想来源于前苏联著名心理学家维果茨基的“最近发展区”理论，该理论认为学生的发展有两个水平： 一是学生的现有认知水平；二是学生可能发展的认知水平，可在成人的帮助下达到。两者之间的距离就是最近发展区。根据该原理，教学中应着眼于学生的最近发展区，为学生提供带有难度的内容，调动学生的积极性，发挥其潜能；同时，教师要想方设法帮助学生超越最近发展区，使学生达到一个新的发展水平。支架式教学，就是在研究“最近发展区”的基础上，着眼于如何帮助学生跨越这一发展区，为此提出“支架”教学。“支架”是借用建筑行业中使用的“脚手架”作为概念框架的形象化比喻。为帮助学生超越“最邻近发展区”，教学应为学生提供一个个的“支架”，学生借助这个“支架”，一步步攀升，从现有认知水平攀爬到可发展的认知水平。

高中生物学教学根据教学情景、教学内容、教学方式、学生认知水平等的不同，可从不同的方面去搭建支架，如情景、概念、动画、图解、数学关系式等。遇到教学问题时，教师要有寻找支架的意识，并思考搭建哪种支架才更有利于学生的理解攀升。

1 支架式教学应用于问题设计

以“酶的作用和本质”一节为例，起初上课发现不管教师讲多快，时间还是不够用，完成不了教学任务。分析发现，教材中设计的问题较多，如“问题探讨”设有3个问题，“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验中设有4个问题；关于酶本质探索的“资料分析”中设有5个问题；且一些问题有点突兀，学生不知如何回答，如果一个学生回答不了，再叫其他学生回答，也回答不了，等老师讲答案时，1个问题就消耗了很多时间。加上学生进行“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验所消耗的时间，那这节课的教学任务就难以完成了。

后来通过教学反思发现，以“最近发展区”去分析这些问题时，对一些问题提供情景支架，将问题简单化，教学效率明显提高。

如“问题探讨”中“这个实验要解决什么的问题？”，可设计成“将肉块放入金属笼，肉块还存在被胃壁接触磨压等的物理性消化？”又如“资料分析”中讨论题，可重新设计成： ①巴斯德和李比希的观点，哪些合理？哪些不正确？②巴斯德和李比希争论焦点集中在哪里？对后人进一步研究酶的本质起到了什么作用？其中第1题又可为第2题提供支架作铺垫。

2 支架式教学应用于难点突破

仍以“酶的作用和本质”一节为例，酶的作用机理——降低化学反应的活化能是教学难点。学生通过进行“比较过氧化氢在不同条件下的分解”的实验，从感性上很容易得出加热、加Fe3+或肝脏研磨液(含过氧化氢酶)能促进过氧化氢的分解(现有认知水平)，而它们为什么会促进过氧化氢的分解(第一发展区)？且过氧化氢酶为什么比Fe3+的催化效率更高(第二发展区)？要跨越这些最近发展区，教学中需要提供多个“支架”。第一支架，引出一个新概念——“活化能”；然后，提供第二个支架(图1)，把化学反应比作驾车翻越一座高山，加热加压相当于给汽车加大油门，用催化剂则相当于帮司机找到一条穿山隧道。第二个支架，让学生在初步理解问题(1)的同时，也更好地理解活化能的概念。

图1 走隧道需要的能量较少

接着，展示动画(图2，第三个支架)，让学生理解催化剂催化作用的机理是降低化学反应的活化能，且同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著。

图2 酶的作用机理——降低化学反应的活化能

在学生看完动画后，呈现图3(第四个支架)，再次总结催化剂作用的机理。

图3 无机催化剂、酶降低化学反应活化能的图解

3 支架式教学应用于难题讲评

高中生物学教学中，常遇到一些难题，学生容易做错，且不容易理解。在讲评时，为让学生更加容易理解接受，也常用支架式教学法进行讲解。

例题： 一U形管(图4)中装有两种不同的溶液R和S(溶质R和S均不能通过半透膜)，并为一半透膜(X)隔开，与S相比，R溶液浓度较低，当U形管内已达到平衡时，溶液表面与浓度的关系是( )

图4 U形管

A. 右侧较高，两溶液浓度相等

B. 右侧较高，且右侧浓度较高

C. 左侧较高，且右侧浓度较低

D. 两侧高度相等，且浓度相等

做错的学生很多是选A。他们的解释是： U形管内已达到平衡，说明左右通过半透膜的水分子数目相等，此时半透膜(X)两侧浓度就应该相等。

为解释该题，讲评时教师可给学生提供三个支架： 第一个概念支架是渗透压的定义。简单地说，是指溶液中溶质微粒对水的吸引力。溶质微粒越多，即溶液浓度越高，对水的吸引力越大，溶液渗透压越高。根据第一个概念支架，学生很容易理解U形管右侧液面较高(图5，也是第二个图解支架)。接着，在第二个图解支架基础上，教师再提供一个关系式支架： 当U形管内达到平衡时，S渗透压=R渗透压+Δh溶液的压力(使水分子由右向左通过半透膜)。只要Δh不为零，S渗透压>R渗透压，即S溶液浓度>R溶液浓度。因此，答案选B。

图5 U形管右侧液面升高

4 支架式教学应用于原创题的命制

试卷的命制是教师的一项重要工作，由于网络信息非常发达，教师只要上网搜索一下都可以找到很多试题来命制试卷，因此很少有教师亲自命制一份原创题或改编创题。然而，原创题或改编创题的命制却是教师的教学基本功之一。根据支架式教学法，在试题命制时，可根据学生在解答问题时需要跨越多少个支架，来设计试题的梯度和难度。例如，根据下面材料命制一份原创题或改编题。

禽流感是由禽流感病毒引起的一种急性传染病，也能感染人类，感染后的症状主要表现为高热、咳嗽、流涕等，多数伴有严重肺炎，严重者心、肾等多种器官衰竭导致死亡。研究人员从禽流感受害者的组织样本中提取出禽流感病毒RNA，并经实验分析确定其由m个基因组成，碱基总数为n，其中G的数量为b。

原创题或改编题：

(1) 第一梯度(学生根据现有知识水平回答)： 构成禽流感病毒的RNA的四种核苷酸是。

(2) 第二梯度(学生需要知道材料中的流感病毒RNA是单链还是双链才能回答)： 根据材料信息条件，能推算出碱基A的数量吗？为什么？。

(3) 第三梯度(学生需要知道病毒的遗传信息传递过程和人体中遗传信息的传递过程才能回答)： 若禽流感病毒不含逆转录酶，则其遗传信息的传递过程与人体遗传信息的传递不同的步骤可能是。

(4) 第四梯度(学生需要知道烟草花叶病毒RNA是遗传物质的证据、写实验步骤的模板、禽流感病毒RNA和蛋白质的分离和提取、病毒RNA在宿主细胞内的繁殖等相关知识)： 写出验证RNA是禽流感病毒的遗传物质的实验方案。

材料用具： 禽流感病毒、显微注射器、活鸡胚。

实验步骤：。

结果预测：。