指向思维能力提升的生物学概念教学实践

摘要：在生物学的概念教学中，不仅要确保学生能够通过实践和体验来深入理解概念的形成过程，更要将学生思维能力的培养置于核心地位，贯穿于概念学习的始终。本文通过合理安排教学流程，精心设计教学内容，在概念学习的各阶段，引导学生启动、激活、突破、深化并拓展思维。这样的教学方式不仅能提升教学效果，还能有效培养学生的科学思维能力，使其更好地理解和掌握生物学知识。

关键词：概念教学；思维能力；内环境稳态

文章编号：1003-7586（2024）05-0003-03 中图分类号：G633.91 文献标识码：B

概念学习是学生对知识从直观感知到抽象概括，再到内化与迁移的递进过程，也是学生思维由感性向理性转变的重要阶段。在《普通高中生物学课程标准（2017版2020年修订）》（以下简称《课程标准》）指导下，生物学教学注重概念教学，旨在促进学生的形象思维和抽象思维均衡发展。本文以人教版普通高中教科书《生物学·选择性必修1·稳态与调节>（以下简称“教材”）第1章第2节“内环境的稳态”为例，探索如何落实概念教学，通过实践活动来促进学生思维的深入发展。

1创设情境，引入概念——启动思维

概念引入是概念教学的关键环节，而情境创设是概念引入的有效手段。在教学过程中，教师应精心创设情境，提出问题，引导学生主动思考、展开讨论，激发学生的学习兴趣，使其能够运用已有知识去探寻解决问题的方法，从而初步感知新的概念。

教师呈现网上的“酸碱体质”理论：人的体质有酸性和碱性之分，酸性体质是“万病之源”，应该通过摄人碱性食物来调整身体。这个理论能够迅速吸引学生的注意力，并引发他们思考。

在本章的第1节，学生已经了解正常人血浆pH值为近中性的7.35-7.45，这和“酸碱体质”理论形成了鲜明对比。但是，人和动物摄入的食物经过消化代谢产生的酸性或碱性物质进入内环境后，是否会导致pH值发生显著变化，使体质变为酸性或碱性？

设置这样的情境为学生创造了认知冲突，使他们的原有知识与新问题之间产生矛盾，促使他们更加积极地思考和探索，有助于培养学生的批判性思维和正确的生命观念。因此，教师在概念教学中应重视真实情境的创设和问题引导的作用，这就需要教师深入理解学生的思想、理解学生的学习过程和学科知识。

2强化实践，揭示概念——激活思维

生物学作为一门实验性科学，其中蕴含的丰富生物学事实和现象为学生构建生物学概念提供了坚实的基础。因此，教学中教师应该有目的地引导学生设计实验、动手操作、实践调查、观察比较、分析思考，透过生物学现象或事实发现概念的本质属性，亲历核心概念生成过程，激活学生的科学思维。

“内环境的稳态”这个概念的本质属性是内环境中的各种化学成分和理化性质不会被动地随环境的变化而同样程度地改变，而是保持相对稳定的状态，这是机体进行正常生命活动的必要条件。为了帮助学生深入理解这一概念的本质属性，教学中设计了三个任务。

2.1任务一：感知内环境稳态的实质

通过四个活动让学生感知内环境中三个重要的理化性质都是不断变化的，且每一种化学成分都处于一定的范围内。

2.1.1活动一：探究模拟生物体维持pH值的稳定

本节创设的情境是“酸碱体质”理论，教师引导学生思考，是否真的可以通过多摄人碱性食物来调整身体的pH值？当机体代谢产生的酸性或碱性物质进入内环境时，内环境的pH值是否会发生显著变化？教师鼓励学生小组合作设计实验，模拟探究自来水、缓冲液、肝匀浆在加入酸性或碱性物质后pH值的变化。通过记录、分析、比较数据，学生将意识到生物体有一个缓冲系统，通过这一系统，机体能够维持自身内环境pH值的相对稳定。

2.1.2活动二：调查一天内一家人体温及当天气温变化情况

学生利用周末时间，测量并记录家庭不同成员一天内体温的变化及当天气温的变化，在课堂展示各自的测量结果。教师引导学生思考，一个人在一天内的体温有没有变化，变化幅度如何？一个家庭中年龄不同、性别不同的人，其体温变化有何异同？人在一天内的体温变化与当地气温的变化有何差异？学生经分析、比较数据，最后归纳总结得出结论：①正常情况下，一个人的体温在一天内有变化，但变化的幅度一般不超过1℃；②不同人的体温会因为年龄、性别等的不同而存在微小差异；③健康人的体温始终接近37℃，不会因外界的气温变化有较大波动。

2.1.3活动三：观察哺乳动物红细胞在不同浓度氯化钠溶液中的变化

这一活动基于“细胞的物质输入和输出”第1节的内容，当时教学侧重于水进出红细胞的原理。本节课，教师将引导学生重新观察并思考这一现象，特别是人体内环境的渗透压对红细胞形态、结构和功能的影响。通过这一活动，学生将认识到人体内环境的渗透压也维持在一个相对稳定的状态。

2.1.4活动四：分析血液生化检查化验单

血液生化检查能够检测血液中各种化学成分的含量，这是学生比较熟悉的常规体检项目。教师要求学生观察对比化验单上每种检测项目的参考值（即正常值），并思考这些参考值的共同特征。学生会很快发现参考值是一个数值范围，而不是一个具体的数值。通过这一发现，学生将理解到人体内环境中每一种成分的含量是在一定的范围内波动。

2.2任务二：体验、感悟稳态实现的结构基础

教师让学生快速深蹲30次，并引导他们注意运动前后，心跳速率、呼吸频率、大腿肌肉的酸痛感以及体温等方面的变化。学生亲身体验活动，可以直观感受到机体在应对外部刺激时，内部各系统是如何协调运作，共同维持机体稳态的。

通过任务一和任务二，学生对稳态概念的本质属性有了深刻的理解。然而，要全面理解稳态的内涵，学生还需要了解机体是如何通过调节机制来维持稳态的。于是教师进一步设置了任务三。

2.3任务三：阅读稳态概念的发展史，理解稳态的调节机制

学生阅读教材中有关人类对稳态概念提出和发展的科学史内容，认识到神经系统、内分泌系统和免疫系统等互相联系，形成完整的调节网络，共同维持机体内环境的稳态。关于三大调节是如何发挥作用的，后面会逐一深入学习，教师此处不宜过多拓展和延伸。

3归纳概括，形成概念——突破思维

经过前面的实践体验及深度的思维活动后，教师要引导学生归纳、概括概念的本质属性并用自己的语言来表达出来，形成概念。首先，让学生归纳任务一的四个活动，活动一、二、三说明细胞外液的pH值、温度和渗透压都维持在一定范围内，活动四说明人体血液中部分化学成分的浓度也都有一个范围。教师进一步引导学生归纳内环境稳态的要点。再结合任务二和任务三，引导学生完善内环境稳态概念的表达，形成概念，并尝试用概念图表达出来，如图1所示。

学生在实践、探究、体验的基础上，尝试归纳、概括、表达、完善而形成概念，这个过程是学生突破原有思维框架，实现思维质变的过程。

4实际应用，迁移概念——深化思维

实践证明，学生形成了概念，并不意味着已切实理解和掌握了概念，还需有一个反复的迁移运用、巩固内化的过程。教学中可以让学生应用概念解决问题，进一步深化思维。

通过前面的三个任务，学生形成了稳态的概念，但是内环境需要维持稳态的原因，及是稳态是否会失调还不得而知。为了让学生知其所以然，解决“为什么”的问题，此教学中设计了任务四让学生结合实例分析、领悟稳态的意义。

4.1任务四：结合实例分析、领悟稳态的意义

教师利用学生熟悉的生活实例，例如，“酸碱体质”理论提出的通过摄入碱性食物调整身体pH值的观点；发烧时老人建议的捂汗退烧；为节省去厕所时间减少饮水以及运动后大量饮用纯净水的做法，引导学生思考这些生活实例的科学性。这些现象都揭示了外界环境与机体内环境稳态之间的关系。通过展示生活实例，教师引导学生挖掘其背后的科学知识，激发他们的好奇心，促使他们深入思考并寻求答案，从而培养学生的批判性思维和科学探究能力。

结合稳态的概念，教师引导学生对任务四中的实例进行分析、评判、讨论，总结出人体维持稳态的调节能力是有一定限度的，当外界环境的变化过于剧烈，或者人体自身的调节能力出现障碍时，内环境的稳态就会遭到破坏，危及机体健康。教师进一步引导学生归纳内环境稳态是机体进行正常生命活动的必要条件，并完善稳态的核心概念图，如图2所示。

5拓广属性，延伸概念——拓展思维

随着科学的发展，概念的内涵和外延是不断发展和变化的。因此，概念不能机械地、绝对化地教授给学生，否则会导致学生对事物的认识存在片面性，这对培养学生思维的灵活性、批判性、辩证性和求异性等都是不利的。

同样，“稳态”绝不仅仅是内环境的稳态，因为不同层次的生命系统都存在稳态的特性。例如，正常人体内的胰高血糖素和胰岛素等激素调节机体血糖的稳态，这是分子水平上的；个体在生长、发育过程中，存在细胞的分裂和分化的稳态，这是细胞水平上的；心脏的活动存在稳态现象，这是器官水平上的；种群数量的变化存在稳态，生态系统的结构和功能存在稳态，这是群体水平上的等等，可以说生命系统本身就是稳态和平衡系统。

教学中，教师需要让学生阅读教材正文后面呈现的稳态概念的发展内容，结合所学知识，认识从分子、细胞、器官、个体、种群、群落到生态系统不同结构层次的稳态，构建稳态这一大概念，进一步抽象和概括，从而形成稳态与平衡观，将其内化成为看待问题、解决问题的思想、意识和方法。例如，学生认识到人体的稳态“让所有细胞共享，靠所有细胞共建”，就会认同共建共享的理念，甚至可以将其迁移至人类社会的发展，认同和谐稳定的重要意义，认同人类命运共同体的理念。又如，学生认识到生命系统的自我调节能力是有限的，就会转化为做相关决策时要把握分寸、量力而行、尊重客观规律的意识。

总之，生物学的概念教学，不仅要让学生实践、体验概念形成过程，更重要的是在概念学习的不同阶段，自始至终要将思维能力的培养放在首位。教师需要合理安排教学流程，精心设计教学内容，在概念的引入、揭示、形成、迁移和延伸等教学环节，帮助学生启动、激活、突破、深化和拓展思维，提高概念教学的效率，发展学生生命观念，提升学生的科学素养。