高中生物教学中概念模型的有效应用——以“稳态与环境”的教学为例

汪竹清 安徽省怀宁中学

学生进入高中之后，面临着各方面的压力，学习和复习的时间不足，使得学生陷入学习困境。模型构建能够将复杂的知识进行梳理，帮助学生理解和掌握，开发学生的创造能力。概念模型能够将抽象化的生物世界变得直观。概念模型主要有图形化的模型和概念图等。在高中生物教学中，有着较多的抽象知识，借助概念模型，对知识进行综合处理，使得课堂教学更加直观系统。

一、注重初高中概念衔接，做好模型构建准备

概念是高中生物的重要内容，概念学习需要不断深化和完善，同一个生物概念，在不同的学习阶段，会以切合学生实际情况的方式进行表述。高中阶段的学习以初中知识为基础，因此，在高中生物教学中，教师需要做好学生学习情况的分析，了解学生知识的掌握情况，借助新的学习活动，帮助学生完善概念知识，体现知识的延续特点，提高课堂教学的有效性。例如，在高中生物“稳态与环境”的教学中，教师需要对初中和高中相关的概念表述进行整理，如生态系统、生态系统的组成与功能、食物链以及食物网等。在初中教材中，对生态系统这样表述“在一定的自然区域内，所有生物及其生活的环境构成生态系统。”而在高中教材中则这样表述“由生物群落与其他无机环境相互作用而形成的统一整体，叫做生态系统。”通过分析初高中教材中对概念的不同表述，构建相应的概念模型，加深学生对概念知识的理解和掌握。在具体的教学中，教师首先让学生对高中教材中出现的没有接触的新名词进行解读。而食物链、食物网是初中学习过的，不需要表述，教师应当引入新的名词，如营养级，对物质的流动环节作出分析，体现出高中知识是初中知识的延续，且高中知识表述更加严谨，针对问题讨论更加深入。在解读新名词时，能够锻炼学生的信息获取能力，让学生准确把握关键词，以原有知识体系为基础，融入新的知识内容，使得学生的知识体系不断完善，通过新旧知识的相互作用，构建新的知识体系。因此，在高中生物教学中，注重初高中知识的衔接，帮助学生解读新的概念知识，为概念模型的构建奠定基础，实现高效生物课堂的构建。

二、借助概念模型，突破课堂重难点

在“通过激素的调节”的教学过程中，血糖平衡的调节是课堂教学的重点，也是高中生物教学的重要内容。通过之前课程的学习，学生了解到内环境稳态的维持需要神经—体液—免疫调节网络，认识到神经调节在人和动物生命活动中的重要作用。本节课程连接之前学习的内容，同时为神经调节和体液调节的关系的学习奠定基础。本节课内容较为抽象，通过文字直接讲解，并不能将血糖调节的精髓展示出来，使得课堂教学较为枯燥，影响学生学习的效果。因此，作为高中生物教师，应当做好课堂教学设计，创新课堂教学方式，引导学生主动地学习和探究，将概念模型贯穿于整个课堂活动，借助问题情境引导，帮助学生探究血糖平衡调节机制，让学生自主构建概念模型，呈现出整个血糖平衡调节的模型图。在具体教学中，应根据教材中的内容引入问题：结合材料计算，如果运动员只依靠血液中的葡萄糖，可以跑多长时间？在长跑过程中，消耗很多的葡萄糖，血糖的浓度会降低吗？在长跑过程中，血糖在不停地消耗，但是其含量基本保持在0.9 g/L 左右，血糖可以通过哪些方式补充？借助这样的问题设计，引导学生学习和探究。之后，教师继续追问：机体中的血糖去了哪里，如何调节血糖的来源与去路？通过引导学生阅读和讨论，让学生明确血糖平衡的途径，为之后血糖平衡调节的学习奠定基础。在此基础上，教师引入激素调节的发现以及胰岛A细胞、胰岛B 细胞及其分泌的激素等内容，引导学生讨论探究，为概念模型构建做好准备。在模型构建时，教师应结合学生的探究引入问题：胰岛素与胰高血糖素是怎样对血糖含量进行调节的？让学生阅读教材内容，并且引导学生思考吃饭后和运动时两种情况下，胰岛细胞是怎样调节血糖浓度的？通过设置这样的问题，让学生进行分组讨论，构建血糖平衡调节模型，并且结合模型构建的过程和结果，绘制出相应的模型。教师根据学生构建的模型，开展模型分析活动，对概念模型进行总结和评价，通过多媒体展示模型，借助概念模型，帮助学生理解激素调节的机制，提高学生课堂学习的效果。

三、利用概念模型，完善知识结构体系

在“稳态与环境”的章节中，有关基本概念、基本过程、基本规律以及基本方法的知识较多，考试的内容较多，因此，作为高中生物教师，在教学过程中，应当加强基础知识和核心概念教学，需要明确概念的主次、延伸、区别以及联系。在复习教学时，引导学生将学习的知识点、零散的概念通过概念模型联系起来借助概念模型，加强对整个章节知识的联系，帮助学生明确概念关系，夯实学生掌握基础知识。在“人体的内环境与稳态”的教学过程中，教师需要在整体理解教材的基础上，对知识点进行归纳总结，构建相应的概念模型，完善知识网络，引导学生找到章节知识的联系。在具体教学过程中，通过概念模型引导学生复习，根据逻辑顺序梳理知识点，逐渐构建知识网络，形成自我知识体系，培养学生生物学科素养。在具体的复习过程中，教师首先让学生复习内环境的组成，展示相关的生物概念，根据不同的概念，构建相应的概念模型，并对概念模型进行汇总。在对概念模型汇总时，教师应当组织学生对成分、理化性质、调节机制和参与系统作出延伸和补充，每个小组由一名代表汇报小组的概念模型，将其补充到构建好的概念模型中，各个小组对概念模型进行分析和评价。在这样的基础上，让学生对知识内容进行整合，结合稳态、内环境的相关概念，进一步完善概念模型。在复习教学中，通过对零散的知识进行梳理和整合，找出知识之间的联系和规律，引导学生自主构建知识网络，完善学生的知识结构体系，帮助学生理解和记忆，更加灵活地利用知识，提高课堂教学效果。

四、利用概念模型，把握问题解答思路

习题是高中生物教学的重要内容，不少生物习题较为复杂，解题难度也比较大。利用概念模型，可以帮助学生整理题目信息，排除干扰信息，理清信息之间的关系。在生物习题解答中，利用概念模型解题主要有两种，一是由概念模型重现知识，另一种是由陈述知识构建概念模型。

习题：图1 是人体体液免疫示意图，下列相关的叙述正确的是（ ）

图1

A.具有增殖分化能力的细胞分别是细胞②、细胞③、细胞④、细胞⑤

B.在Ⅱ、Ⅲ过程中，都需要细胞膜糖被的参与，过程Ⅶ通常在靶细胞内发生

C.当机体再一次受到同种抗原刺激时，人体主要依靠细胞⑤的增殖和分化来消灭该抗原

D.细胞③的增殖和分化，大多数需要细胞②产生的淋巴因子和抗原共同作用

此题主要考查学生对免疫调节知识的掌握，考查学生对体液免疫知识的理解，锻炼学生理论联系实际的能力。此题的正确答案是D 项，由于学生对体液免疫调节过程和特点掌握不牢固，使得学生学习时出现问题。因此，教师可以引入概念模型，帮助学生思考和解题。在教学过程中，教师可以让学生回顾特异性免疫调节的核心概念，让学生罗列出特异性免疫的主要概念，帮助学生概念重现。之后，让学生根据列举的概念，分析其相互关系，通过分组讨论，尝试构建相应的概念模型。分组讨论后，教师需要对每个小组的概念模型进行汇总，让每个小组汇报自己小组的概念模型，对其他小组的概念模型作出评价。在完成概念模型构建之后，让学生利用概念模型，对生物习题进行分析，并对自己错误的原因作出分析和总结。通过概念模型的应用，促进生物知识的迁移，引导学生进行自我评价，进一步深化概念模型。在高中生物习题解答中，引导学生利用概念模型，筛选题目有效信息，明确习题解题思路，快速准确解答问题。

五、结语

概念模型是帮助学生理解概念的有效工具之一，借助概念模型开展教学活动，有利于学生综合素质培养。在日常的学习和生活中，建模思想有着重要的作用，为了发挥建模思想的作用，作为高中生物教师，在课堂教学过程中应注重概念模型的应用，引导学生构建概念模型，加深对概念知识的理解和掌握。同时，教师需要对概念要素进行分析和说明，引导学生深入理解相关知识。通过这样的教学活动，提高学生课堂的学习效果，构建高效课堂，实现学生的全面发展。