基于“真实情境与概念模型”的复习教学策略——以高中生物学“内环境稳态的调节”教学为例

陈书平

（福清第三中学，福建 福清 350315）

为了顺应生物学新高考重视考查生物学必备知识、关键能力及学科素养的变革，打破机械性记忆与题海训练的复习教学桎梏，笔者尝试开展“真实情境与概念模型”复习教学策略实践与研究，以期促进学生迁移应用生物学知识，分析与解决真实情境中实际问题，发展生物学学科核心素养。

一、概述“真实情境与概念模型”复习教学策略

真实情境是指立足于真实问题创设情境，真实情境是生物学高考的载体，有助于引导学生正确应用生物学知识及关键能力解决复杂的问题。概念模型主要指以文字、符号等构成的概念图、流程图及系统模型等。［1］基于“真实情境与概念模型”复习策略强调教师创设真实的问题情境，引导学生根据情境信息和已有知识构建概念模型，进而应用模型认识、分析与解决问题（图1）。旨在以模型作为知识复习与思维的载体，促进学生构建知识体系，提高认识问题、分析问题及解决问题能力。

图1 “基于真实情境与概念模型”复习策略

二、例析“真实情境与概念模型”复习教学策略

“内环境稳态的调节”复习教学整合2019 年版人民教育出版社《生物学·选择性必修1·稳态与调节》第1 章到第4 章的部分内容，以此为例探讨如何围绕生物学大概念，应用“真实情境与概念模型”复习教学策略，提升学生迁移能力，发展生物学关键能力。

（一）围绕生物学大概念创设真实的问题情境

“内容聚焦大概念”是高中生物学课程基本理念之一。围绕生物学大概念创设真实的问题情境，引导学生在提出问题、分析问题及解决问题过程中，实现归纳具体的事实性知识，建构次位概念、重要概念及大概念，这是大概念教学的可行途径。［2］

例如，“内环境稳态的调节”复习教学时，以“普通感冒”创设核心问题情境。人体感染感冒病毒后稳态暂时受到破坏，又在药物与自身免疫系统作用下恢复正常，这是每位学生亲身经历过的生活现象。并以普通感冒中鼻塞、流涕、发热、头痛等症状，创设与“组织液、淋巴液与血浆的物质交换”“免疫调节”“体温调节”及“神经调节”等相关问题情境，引导学生建立概念模型，分析鼻塞成因及黏膜免疫原理，促进学生深入理解组织水肿的本质是内环境各成分物质交换的失衡，以及人体免疫是免疫系统三道防线共同作用的结果。学会以产热与散热平衡为核心，分析人体发热与药物解热的原理，帮助学生认识头痛与止痛涉及神经元信号产生、传导与传递的基本原理（表1）。

表1 “内环境稳态的调节”复习教学中的概念、情境与模型

通过创设真实的问题情境，引导学生认识问题、分析问题与解决问题，实现对生物学概念性知识的重构、扩展及深化，在建构、理解与应用生物学大概念的同时，避免复习教学陷入“炒冷饭”的困局。

（二）促进学生迁移应用知识

根据深度学习的理论，整体化的事实性知识、模型化的概念性知识及解决问题的程序性知识是可迁移应用的。［3］

1.建构整体化事实知识

构建概念模型的过程需要对知识进行归纳与概括，应用文字、符号等描述知识内在联系，使得事实性知识整体化，有助于概念性知识的形成与迁移应用。

例如，以鼻黏膜免疫为问题情境，引导学生构建具有黏膜、吞噬细胞、抗体等元素的鼻黏膜免疫概念模型，帮助学生认识免疫系统的三道防线之间相互联系。以艾滋病人免疫力减弱为问题情境，引导学生构建“体液免疫—细胞免疫”概念模型，帮助学生认识两种特异性免疫。在感冒病原体感染导致发烧的情境中，引导学生构建、关联体温调节模型和发热、解热原理模型，深入认识神经调节、体液调节及免疫调节之间的联系。

2.建构模型化概念性知识

构建概念模型有助于学生归纳、整理和辨析概念的外延，并提供一种新的概念表征形式，加深学生对概念内涵的理解，促进概念性知识的迁移应用。

例如，构建“体液”概念模型，引导学生概括“体液”的“细胞内液”与“细胞外液”两个外延，辨析“消化液”“汗液”是不属于体液的液体。此外，概念性知识具有多样化的表现形式，如表1 中的概念1.1，除了用文字描述外，还可以应用概念模型表征内环境的组成和内环境的功能（图2），其中虚线框表示内环境主要由血浆、淋巴液和组织液组成及其三者之间的物质交换关系。“内环境”概念的方框将细胞内液包围在内，表示内环境是细胞生活的直接环境，以及外界环境必须通过内环境才能与细胞进行间接的物质交换。

图2 “内环境的组成与功能”概念模型

概念模型的构建需要学生明确概念内涵、外延及其相互关系，并应用连接线、连接词等进行表征。建构模型化概念性知识有助于学生深刻理解并迁移应用概念性知识。

3.建构解决问题的程序性知识

认识、分析和解决问题的知识是程序性知识。概念知识的模型化为应用概念解决问题提供了一条直观途径。

例如，组织水肿现象，可以用图2 概念模型中的a、b、c 三个途径来解释。途径a 增强，途径b 减弱或者途径c 减弱，都会导致组织液异常增多，从而导致组织水肿。感冒时前列腺素增多会导致鼻黏膜处的毛细血管通透性增强，使途径a 增加。血浆中的部分蛋白质进入组织液后，血浆渗透压下降，组织液渗透压上升，使途径a 进一步增强、使途径b 减弱，从而导致鼻黏膜肿胀。

基于“真实情境与概念模型”的复习过程实则是一个程序性知识的建立与熟练的过程。即面对新的问题情境时，应当首先获取有用的关键信息，再联系相关的已有知识建立概念模型，应用模型来分析问题与解决问题。

（三）促进学生发展关键能力

复习有关体温调节内容时，精心设计真实的问题情境：下丘脑如何基于体温调定点来调节体温恒定？请推测体温异常的可能原因。你认为发烧和通过药物退烧的过程中身体会出现哪些反应？如何解释这些现象？并引导学生构建概念模型，探求解决问题策略，发展认识问题、分析问题及解决问题等关键能力。

1.提高认识问题能力

概念模型可以呈现问题的关键要素及其相互之间的关系，为学生认识问题提供有力的工具。

例如，引导学生分析感冒病原体通过免疫细胞最终作用于神经中枢的一系列信息传递途径，建构“感冒发热及布洛芬解热原理”的概念模型（图3）。并引导学生基于体温调定点，联系所学知识，小组合作构建体温调节模型（图4），促进学生应用稳态与平衡的生命观念，深刻理解反馈调节模式，发展信息搜索、整理、语言解码等认识问题能力。

图3 感冒发热及布洛芬解热原理的概念模型

图4 体温调节概念模型

2.提高分析问题能力

概念模型可以作为思维的载体，为分析问题提供可视的表征方式，促进学生发展比较、分析、综合等逻辑思维能力。

例如，指导学生应用感冒发热及布洛芬解热原理、体温调节等概念模型，联系产热与散热有关机制，分析体温调定点提高导致发热及体温调定点降低而解热的原理。帮助学生认识：感冒后，经过一系列的变化导致前列腺素E2 增多。前列腺素E2 作用于下丘脑，提高了体温调定点。由于体温低于新的体温调定点，在下丘脑的调节下，人体产热增多，散热减少，体温上升。此时，皮肤毛细血管收缩导致手脚冰凉，汗腺分泌被抑制导致排汗减少，骨骼肌战栗导致发抖。而人体“畏寒”的原因是下丘脑的神经信号传到大脑皮层相应区域，产生冷觉。服用适量布洛芬后，环氧合酶活性降低，前列腺素E2 减少，下丘脑中的体温调定点下降至37℃左右。由于发烧，体温高于37℃，在下丘脑的调节下产热减少，散热增多，从而出现大量排汗、手脚发热等反应。

概念模型具有开放性，表现在可扩展、可关联且形式多样。例如，体温调节概念模型可以与产热与散热有关生理过程相关联，使得模型得到扩展。感冒发热及布洛芬解热原理概念模型与体温调节概念模型可以通过体温调定点发生关联。由于，体温变化的影响因素是多样的，包括产热、散热的变化和体温调定点的变化，使得概念模型所表征的系统内部关联不仅是线性的，也可以是复杂的网状结构（图4）。此外，学生可以基于不同的认知与思维，通过小组合作，在展示、评价、修正中获得不同表征形式的概念模型。概念模型的开放性有助于学生发散地、辩证地分析问题，提高分析问题能力。

此外，通过构建、评价及修正概念模型，促进学生应用文字与符号的形式表征内隐的思维过程，及时发现并修正学生认知中存在的问题。［4］这有利于学生提高实验设计、预测实验结果等解决问题能力，以及语言文字表达能力。