新课程理念下概念模型教学策略的对比分析

林雪 戴心意 苗苗 赵芳芳

摘要 生物进化理论是中学生物教学中的重要内容，多以概念模型的方式呈现。课堂教学中，对这一概念模型的教学策略能够影响学生对生物学概念的理解及思维习惯的形成。通过比较分析自然选择概念模型的两种教学策略，强调概念模型的教学应突出学生的主体地位、聚焦概念间的逻辑关系、渗透科学本质教育，以发展学生的生物学学科核心素养。

关键词 课程标准 概念模型 教学策略 生物进化

中图分类号G633. 91

文献标志码 B

《义务教育生物学课程标准（2022年版）》（以下简称新课标）提出学生要通过生物学课程形成正确的价值观、必备品格和关键能力，发展生物学科核心素养，主要包括生命观念、科学思维、探究实践、态度责任。传统生物教学往往以生物知识的识记为教学目标，而生物学教学应以知识为载体，强调人类认识自然的思维和方法，引导学生认识自然科学的本质。新课标提出了“内容聚焦大概念”的课程理念，聚焦学生对重要生物学概念的深刻理解和应用，以发展学生的核心素养。作为义务教育阶段生物课程中的重要内容，生物进化理论能够帮助学生理解生物的多样性和统一性。对比新旧课标，旧课标要求学生通过学习获得生物进化的基础知识，能够概述生物进化的主要历程、认同生物进化的观点;新课标基于对概念“遗传变异和环境因素的共同作用导致了生物的进化”的学习，要求学生能够“运用进化与适应的观点，解释生物多样性的原因”。新课标强调学生对概念的理解，削弱了对知识获得的要求，体现了生物教育改革的新要求，即通过引导学生进行深度学习、自主构建概念理解，从而发展学生的科学思维，使学生能够使用科学思维和科学方法探讨或解决实际问题。

科学家在科学探究过程中常常使用模型与建模的方法，他们通过建构模型来描述所研究的科学客体，或者基于实验数据，形成新的理论或概念来解释或预测科学现象。概念模型是科学家在描述、解释或预测科学现象或事物时所构建的一种外显的、精炼的表征。自然选择学说是达尔文基于观察、数据和严密的逻辑推理所形成的对生物进化与适应的合理解释，而自然选择学说的概念模型则是对这一学说的外显精炼的表征。下面基于苏教版八年级上册“生物进化的学说”的内容，结合模型教学理论，对“自然选择学说”这一概念模型的不同教学策略进行了描述、比较和评析。

1 教学过程呈现

1.1 教师A的“概念模型讲授”教学过程

1.1.1 复习导入，前置预习

教师回顾上节课学习的进化树，引导学生思考生物进化的原因，引入新课。教师给出长颈鹿进化模拟图，引导学生发现长颈鹿进化的趋势为“脖子越来越长”，让学生通过讨论来解释这一趋势。学生提出两种解释：高处食物的选择;为了吃到高处的食物。

1.1.2 引入达尔文，讲解概念模型

教师展示了本节课的教学目标，介绍了达尔文的生平及研究成果，引导学生齐声阅读教材中自然选择学说的内容，同时教师板书并讲授自然选择学说的要点，即“过度繁殖、生存斗争、遗传变异、适者生存”，并对内容要点进行了解释和说明。

1.1.3使用岛屿情境，讲授概念模型

教师播放加拉帕戈斯群岛及岛上地雀的视频，展示不同种类地雀的照片，引导学生关注地雀喙的差异及其产生原因。

教师依次给出两个食物不同的岛屿作为情境，即食物只有仙人掌的岛屿，和食物只有坚硬果实的岛屿。教师通过提问和工作单引导学生利用自然选择概念模型对其进行分析，得出“食物类型决定雀喙进化方向”的结论。随后，教师要求学生匹配不同类型的鸟喙与其所适应的食物。

基于上述活动，教师给出自然选择学说的概念，并将其归纳为：物竞天择，适者生存。然后，展示猎豹和仙人掌的例子，强调环境对生物进化的决定作用。再引导学生回归到长颈鹿进化模拟图，使学生从之前提到的两种猜测中选出正确的解释，即自然选择。学生进行小组讨论，分析长颈鹿进化的过程，并分享讨论的结果。

1.1.4延伸拓展，介绍其他学说

教师介绍了其他的生物进化学说，如综合进化学说、分子进化学说，提出“生物进化学说是不断发展的”，并介绍了澄江动物化石群及其影响。

1.1.5课上评价，巩固助学

教师展示幻灯片上的判断题、填空题和选择题，帮助学生巩固自然选择学说相关内容;最后，布置课后研学任务，即课后阅读材料、了解人类的进化过程。

1.2 教师B的“概念模型建构”教学过程

1.2.1 创设昆虫繁殖情境，导入新课

课前教师将桌椅布置成6-7人小组。上课后，教师创设了情境：每个小组是一个海岛，教室是一片海洋。教师给出在海岸生活的一种昆虫的繁殖规律，引导学生通过计算理解该昆虫繁殖能力强、后代数目多，随后引发学生思考數量庞大的昆虫中是否存在变异现象，并以翅膀的不同形状为例，导入本节课的第一个模拟活动。

1.2.2 创设大风情境，模拟昆虫翅膀的进化

教师创设了一个经常刮大风的海岛情境，引导学生经过小组模拟，探究在大风环境下两种昆虫的存活情况。教师为每组学生提供10只教具昆虫（5只大翅，5只残翅），要求学生记录模拟实验中的数据并总结规律。几分钟后，教师汇总各小组的实验数据，引导学生构建对“有利变异”这一概念的理解，即残翅昆虫更容易在此海岛生存下来，有更多的机会繁殖后代。教师指出20年后这座海岛上残翅昆虫的数量会更多，使学生思考昆虫的定向改变，并引出“生物可以进化”这一观点。

随后，教师引导学生思考此情境中大风的作用，并让学生在小组内利用给定的专业术语共同构建概念模型（图1）并分享。教师请学生上讲台完成此概念模型的构建，并将之前情境中的“大风”归于“生存斗争”中。教师引导全体学生使用该概念模型解释海岛大风情境中昆虫的进化现象。

1.2.3 创设加拉帕戈斯群岛情境，模拟鸟喙的进化

教师创设了加拉帕戈斯群岛的情境，小组内学生借助绷带、牙签等材料用手模拟3种不同形状的喙，探究在具备不同食物类型的岛屿上具有不同形状喙的地雀的存活及繁衍情况。教师给各组分发3种不同的食物，规定取食5个等同于完成一代繁殖，将取得的食物换算成地雀可繁殖的后代数，完成表格（表1）。

教师汇总各组学生的实验结果，引导学生得出岛上的地雀朝着不同方向进化的结论，并要求各小组用己建立的概念模型来解释各自岛上地雀的进化现象。

1.2.4 回归现实，引发思考

教师给出阅读资料，指出本次课堂中虽是通过模拟实验完来成有关自然选择的概念模型的构建，但在真实背景下，同样有科学家的实地验证。此外，教师还给出了澄江动物化石群的材料，鼓励学生继续探究生物多样性的奥秘。

1.2.5 即时评价

教师出示题目，了解学生对自然选择学说的掌握情况。

2 教学策略比较

本节课的教学涉及自然选择学说的内容和应用，教师A和教师B的课堂教学的共同点在于都包括了概念模型和探究活動。概念模型的使用能够帮助学生更好地理解多个生物学概念的联系;而探究活动能够激发学生的主动思考，并有助于培养学生的科学思维。两位教师的区别在于;教师A运用了对自然选择学说的直接讲授策略，聚焦学生对自然选择学说的应用;而教师B则运用基于模型的探究式教学策略，重视学生对自然选择概念模型的构建。

2.1 概念模型的讲授vs建构

教师A的教学基于对教材的阅读，替学生总结了自然选择学说的要点，并运用教师为中心的讲授法进行了要点的解释和说明。这种教学方法相对传统，能使学生迅速抓到概念模型中的重点，教学过程能够按照教师的计划有条不紊地开展。相对而言，教师B的教学让学生在具体的情境中进行实验并根据数据构建对于实验现象的解释。这种教学方法相对费时，但独特的情境让课堂教学充满趣味，学生的学习热情较高。在学习过程中，学生用自己的语言解释具体的生物现象，体现了以学生为中心的教学理念，充分发挥了主动性。

2.2 工作单vs基于模型的探究

教师A的教学强调学生对自然选择学说的应用，通过引导学生完成工作单上“食物类型决定雀喙进化方向”的探究任务和要求学生匹配喙的类型与食物种类的活动，可以加深学生对教材上达尔文雀进化现象的理解，能够提高学生使用自然选择学说解释进化现象的能力。教师B的教学基于模拟实验，让学生通过探究实践收集数据，基于数据解释生物进化的现象。学生在动手实践中能够直观体会到喙型与食物类型间存在的适应关系，且能够理解“适应程度决定可获得的食物数量”的概念。但是在教师B的课堂，部分学生在进行探究活动时因未能理解活动规则得出了意料之外的结论，因而探究实践活动的开展往往对教师的课堂应变能力有着较高的要求。

2.3 概念的整体呈现vs依逻辑顺序呈现

尽管两节课的主要内容都是自然选择学说，两位教师的教学策略却截然不同。从教学内容的整体结构来看，教师A始终把自然选择概念模型作为一个整体，让学生同时学习此概念模型的所有要点，然后用整个模型来解释不同情境下的生物进化现象。而教师B首先利用海岛的昆虫情境强调了生物的“过度繁殖”现象，然后通过“种群中存在变异”过渡到第一个模拟实验中大风作为一种“生存斗争”的情境，最后到第二个模拟实验中食物供给能对喙型进行定向选择的情境。教师B的教学中重要概念依次呈现，且各个概念间的逻辑关系相对清晰，这种策略可能更适合初中生的认知特点。而教师A的策略应该更适合认知能力较高的学生。

3 反思与建议

教师的概念模型教学策略的选择受具体的教学内容、学生情况及教学目标的影响。结合对课堂教学的观察及已有研究，下面就生物学概念模型教学提出以下建议。

3.1 重视学生对概念的自主建构

传统的教学往往强调知识的传授，而以学生为中心的教学强调学生的自主构建。生物学知识是教学的载体，教师要善于通过具体的情境，让学生用自己的语言来描述或解释生物学现象，让学生建构对生物学概念的深刻理解，才能更好地应用和迁移所学知识。

3.2 聚焦概念间的逻辑关系

概念模型的教学需要外显化概念间的逻辑关系，学生在明确概念的内涵之后，能够明确不同概念的主次、因果等逻辑关系。已有研究发现，学生经常错误地认为环境变化发生在前、遗传变异发生在后，从而生成了包括“环境变化导致遗传变异”“生物为了适应环境而改变”等错误概念，因而对复杂概念模型的教学应使概念间的时间、空间上的联系及逻辑关系外显化。如果学生能够理解概念间的关系，他们将能够形成对科学现象的合理解释而非错误概念。

3.3 渗透科学本质教育

自然选择学说的提出经历了漫长的过程，众多科学家提出了不同的理论模型来探讨或解释生物的多样性和可变性，而新证据的出现也促进了新学说的提出，这体现了科学本质中的“科学知识的产生是带有一定主观性的;科学知识具有暂定性，会随着科学的发展发生变化”等观点。新课标提出了“教学过程重实践”的课程理念，要求教师要精心设计能够调动学生学习兴趣、符合学生认知特点、贴合生物学科知识的探究活动，使学生在探究过程中领悟人类在科学探究中使用的科学方法和科学思维，意识到科学学习的目标是能够形成对自然世界的科学认识，能够利用所学创新地解决实际问题，而非被动接受所学的科学知识。

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