例说图表在生物学概念形成模式中的应用

【摘 要】本文以《生长素的生理作用》为例，对整合教材图表将其运用到概念形成模式进行核心概念教学的处理方法和操作步骤进行了尝试，收到较好效果。

【关键词】生物学；核心概念；图表；概念形成模式

美国著名课程专家艾里克森提出了概念为本的课程与教学理论。他认为：“要为教学单元确定一个核心概念，如果没有一个核心概念，那么单元的学习只能停留在较低的认知水平。”高中生物课程标准中也明确提出“倡导学生在解决实际问题的过程中深入理解生物学的核心概念”。可见，探索生物学核心概念的有效教学模式，切实提高学生的生物科学素养是新课程改革背景下师生面临的共同课题。

1.相关概念的界定

1.1核心概念的内涵

核心概念是位于学科中心的概念性知识，包括重要概念、原理、理论等的基本理解和解释，这些内容能够展现当代学科图景，是学科结构的主干部分。学生把握了核心概念后，就不用死记大量的生物学事实性知识，通过核心概念的迁移应用就可以解决事实性问题，不但减轻了学习负担，而且提高了分析问题、解决问题的能力。

高中生物人教版必修③《生长素的生理作用》这一节内容，其核心概念是生长素的生理作用具有两重性，即低浓度生长素能促进生长，高浓度生长素反而抑制生长，甚至会杀死植物。

1.2图表的作用

图表是高中生物学知识的重要载体，它是对生物学知识直观形象的高度概括。《生长素的生理作用》这节内容中也有非常直观形象的图表资源。利用教材的图表资源运用恰当的教学方法进行核心概念教学，非常有助于学生对核心概念的掌握。

1.3概念形成模式

核心概念教学可分为两种模式。一是概念同化模式，即由一般到特殊、由抽象到具体的演绎过程。是指在课堂学习的条件下，用定义的方式直接向学生揭示概念的关键特征，学生利用认知结构中原有的有关概念来同化新知识概念，从而获得科学概念的过程。二是概念形成模式，概念的形成是从外部的比较具体的非本质特征到内部的比较抽象的本质特征的不断深化的过程。该模式组织教学时，第一步是获得典型样例；第二步是通过样例抽象出原型。原型是指某一概念所有特征，是所有概念所有例证的总和与平均。笔者利用“探索生长素促进扦插枝条生根的最适浓度”这一探究性实验的数据图表来引导该节课的教学，应用从特殊到一般，从具体到抽象的概念形成模式，在这一节课的教学中收到良好的教学效果。

2.概念形成模式核心概念的获得过程

2.1用图例创设情景，引起认知冲突

教师通过精心设计的教学情境，引起认知冲突。来帮助学生将他们的原有知识与要获得的新信息联系起来，以扩充他们的认识结构的概念或使其图式更加详尽。给出图1，提出问题。

问题：植物横放后，为什么根会向地长，而茎却背地生长？

教师引导学生从植物的向光性出发进行讨论，学生阐述向光性产生的根本原因在于单侧光的刺激引起生长素在伸长区分布不均匀，背光侧生长素浓度高于向光侧，使得背光一侧生长比向光一侧快，导致胚芽鞘向光弯曲生长。但不能解释根向地性的原因。最后引导学生要以实验数据说话。

2.2调整顺序，从图表实例中获得概念

在形成概念之前，要组织学生反复实验，以形成大量的感性认知。给出学生研究小组“探索生长素促进插条生根的最适浓度”的实验数据（表1）。要求学生将表中的数据转换成折线图。

指导学生进行图表转换。首先明确自变量对应横坐标、因变量对应纵坐标。其二根据数据绘制折线图，结果如图2。其三指出建立直角坐标系的关键是：①找出对照组，②调整自变量和因变量，③修改坐标系的名称。其四分析折线图，结果如图3。

最后从外部的比较具体的非本质特征抽象形成内部的本质特征的核心概念。将图3抽象形成图4，通过对图4各段曲线的具体分析最后得出：“生长素的生理作用具有两重性，低浓度促进生长，高浓度抑制生长”这一核心概念。概念是有内部结构的，含有大量科学知识的凝结和压缩。通过图5启发学生认识概念中聚集的科学知识的结晶，理解概念中的多种判断和推理，从而了解概念的丰富深刻内容。

2.3比较图表实例，深化概念认识

在调整学生关于“生长素”这一认识图式的基础上，再提供科学事实，进一步深化学生对概念的认识。在学生了解到生长素生理作用的两重性后，教师接下来给出植物横置生长情况图6，通过展示根和茎伸长区近地侧和背地侧生长素浓度数据和该浓度生长素对根和茎生长影响的曲线图，请学生对照数据分析根向地生长，茎背地生长的原因。

通过数据和曲线图分析，学生很容易理解，茎背地生长是因为近地侧生长素浓度高，促进生长作用强，远地侧生长素浓度低，促进作用弱；而根向地生长是因为，近地侧生长素浓度高，抑制了细胞的伸长生长，而远地侧浓度低，促进生长。在此基础上，教师设问，植物横置后，茎的生长能体现生长素生理作用的两重性吗？根呢？学生很容易得出茎的背地生长并未体现生长素生理作用的两重性，而根的生长则体现出了生长素生理作用的两重性。随后教师展示植物顶端优势现象图片（图7），与学生共同分析顶端优势现象出现的原因，分析出顶芽生长素浓度低，促进顶芽的生长，侧芽生长素浓度高，抑制侧芽的生长，也体现出了生长素生理作用的两重性。如此师生通过根向地、茎背地生长原因的比较和顶端优势现象的分析，进一步深化了对生长素生理作用两重性这一核心概念的认识。

2.4利用曲线图，理解概念的内涵与外延

要正确理解核心概念的内涵与外延，必须结合学生实际，利用好教材的曲线图。笔者通过提供不同浓度生长素对植物某种器官生长影响曲线图、生长素对同一植物不同器官生长影响曲线图、生长素对不同成熟程度的某器官的生长影响曲线图、生长素对不同种类植物的生长影响曲线图等，和学生一起分析。通过分析进一步阐明生长素生理作用两重性的内涵。同时在分析这些曲线图的过程中，学生也能认识到生长素生理作用两重性的表现与生长素的浓度，植物器官的成熟程度，植物器官的种类和植物的种类等诸多因素相关。至此，教师就可结合生产实践中的相关案例对核心概念进行拓展和延伸，使学生理解一定浓度的生长素还具有促进扦插枝条生根、促进发芽、保花保果的作用。既能促进生根，也能抑制生根；既能促进发芽，也能抑制发芽；既能保花保果，也能疏花疏果。这都是由生长素的作用对象及其浓度决定的，这就是辩证唯物论的观点。

2.5应用图表，修正对概念的理解

由于每个学生认识结构的差异，学生对于核心概念的认识也会有差异，学生生成的核心概念都必须在应用中不断强化，在实践中修正完善。笔者发现，对生长素生理作用两重性曲线图的理解，很多学生就存在着这样的偏差，他们认为曲线上升段表示随生长素浓度升高，促进作用加强，曲线下降段表示随生长素浓度上升，抑制作用加强，而忽略了生长既不促进也不抑制的生理作用临界点。笔者结合本文的图表对学生进行针对性训练，在反复应用概念的过程中为学生建立完整正确的核心概念。

【参考文献】

[1]张颖之，刘恩山.核心概念在理科教学中的地位和作用[J].教育学报，2010.6（1）：57-61

[2]叶刚.高中生物教材中生物学概念的分类教学研究[D].云南：云南师范大学，2007：11