概念教学难点的调查、分析及教学策略

摘 要 根据调查得知：学生的概念学习困难集中在发生定义型概念方面。为使学生具有达成该类型概念学习目标所具有的行为体验，可采取“逻辑分析策略”“探究体验策略”“图形学习策略”“模型构建策略”等教学策略帮助学生解困。

关键词 发生定义型概念 教学策略 生物学教学

中图分类号 G633.91 文献标志码 B

《义务教育生物学课程标准（2011）》和《普通高中生物课程标准（实验）》中分别对重要概念的教学和核心概念的教学提出了要求：要求初中生物教师帮助学生形成50个义务教育生物学的重要概念;要求高中生物教师帮助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，并继而能够运用生物学的原理和方法参与公众事务的讨论或作出相关的个人决策。随着课程改革的不断深入，概念教学也经历了从“热衷于搞各种认知活动忽视概念的本质掌握”到“通过活动追求概念的本质把握”的过程。笔者在初步了解了初中生物学和高中生物学概念教学的困难后，总想找出：学生在概念学习中究竟对哪一类概念的学习集中表现出学习困难？为什么会有困难？如果了解了概念学习之所以成为难点的原因，教师就能根据学生的认知规律，积极创设条件，帮助学生克服难点，掌握概念的本质，并继而能够运用概念的原理和方法解决现实生活中的各种问题，同时还能为学生学习本类型概念积累一定的经验，提高学生的后续学力，为学生终身学习打下基础。

1 学生概念学习的难点调查

1.1 本研究的问题

为了解学生对哪一类概念学习集中表现出学习困难的特征，笔者设计了两份调查问卷，本别调查了初中和高中学生在57个重要概念学习时的困难程度。

1.2 本研究的理论依据

布鲁纳认为，教学必须考虑三件事：学生的性质、知识的本质和知识获得过程的性质。在学生所要学习的重要概念中，如果由于知识的本质特性有所不同，那教师就必须采用与该特性相适应的学习方式来引导学生学习，才能取得好的学习效果。

1.3 调查问卷的结构及调查结果

调查表中分别列出了初中和高中生物学课程标准知识性目标中理解及其以上要求的24个和33个生物学概念，要求教师根据自己教学中所了解的学生学习困难程度分别勾选“容易、较容易、较难、很难”，并在问卷的最后设置了“您认为学生学习困难的原因是什么”以及“您对学生学习困难的概念教学使用了什么教学策略”两个问题。调查共回收了66位初中生物教师和102位高中生物教师的问卷，剔除无效问卷12份（初中5份，高中7份），把两份问卷中教师反映学生学习有很大困难的概念统计出来，结果见表1。

如表1所示，初中学生学习很困难的概念主要集中在“开花和结果”“血液循环”“人体肺部和组织细胞处的气体交换过程”以及“尿液的形成和排出过程”这四个方面（根据学校学生的生源情况略有不同，但共性是都有这四个概念）;高中学生学习困难的概念则主要集中在“光合作用”“呼吸作用”“减数分裂”以及遗传、变异、调节、生态系统的能量流动等10个概念。

调查结果还显示，初中生物教师认为学生概念学习困难的原因有“概念比较抽象，学生不能理解”“学生的理解能力跟不上”“老师对学生的基础没有正确了解”等。而高中生物老师则认为“老师无视学生的认知规律教概念而不是让学生学概念”“学生化学知识缺失”“知识繁复、规律复杂”“学生学习主动性不够”“老师不注重概念形成”“学生的初中基础不够”“实验教学短板”等。同时，初中和高中生物教师针对学生学习困难的概念多采取了跟生活和生产多联系、跟学生的生活经验相联系、丰富教学情境激发学生兴趣、采用图片辅助解释、构建概念图、反复诵读等方法，来帮助学生克服概念学习的困难。

2 学习最困难概念的特点和学习困难的原因

2.1 学习最困难概念的特点

概念的定义常用属加种差的定义方式，如“基因是有遗传效应的DN段”，被定义项是“基因”，定义项是“有遗传效应的DN段”，被定义项（基因）=属（DN段）+种差（有遗传效应的）。科学概念的定义还常用事物发生或形成过程中的情况作为种差，这种定义方法称为发生定义。如“转录”的定义：“以DNA的一条链为模板合成RNA的过程称为转录”。

根据调查结果显示：初中生物和高中生物学中学生学习最困难的14个概念除了“DNA分子的结构”这个概念之外，其他的13个概念均属于发生定义型概念，也就是学生普遍在理解发生定义型概念方面存在学习的困难。而“DNA分子的结构”原本属于属加种差的概念，但由于学生对于由每一分子脱氧核糖、磷酸和含氮碱基是怎么构成脱氧核苷酸的、每分子脱氧核苷酸是怎么连接成双链的过程不容易了解，也就是对DNA分子构成的相关发生过程不了解因而影响了对DNA分子结构的学习。综上所述，学生学习困难的概念都是发生定义型概念或都与概念的发生过程相关。

2.2 发生定义型概念学习困难的原因

泰勒认为：为了达到某一目标，学生必须具有使他有机会实践这个目标所隐含的那种行为体验。对于一般“属加种差的定义”，如“基因是有遗传效应的DN段”，学生可以通过字意的领悟来理解基因的概念，从而达成对“基因”理解这一学习目标的达成。但发生定义型概念的学习由于其定义涉及事物发生或形成的过程，有其发生或形成的固有程序性，而学生在学习之前对这些概念基本是没有生活经验或可借鉴的知识经验，从无到有的过程中概念的生成如果根据教师调查中显示的，只用“图解解释”“结合生活、知识经验”“构建概念图”“反复诵读”等方法，是无法使学生具有该概念目标达成的行为体验的。所以学生在单纯的接受学习后就存在容易遗忘、不理解概念的本质、不能运用概念解决生活、生产中的实际问题等一系列学习问题，从而最终形成反复再三地重复还是会顽固地存在的学习困难。

3 发生定义型概念的教学策略

对于学习的研究有很多，建构主义认为：学习不是习得现成的知识和技能，而是意味着学习者以事物与他人为媒介，通过活动建构意义与关系的学习;知识的意义并不存在于教科书之中，而是通过学习者的工具性思维以及同他者的沟通才得以建构的。反思生物学教学，在学生概念习得的过程中，如果一味根据教师讲解教材内容来学习，即使配合使用了图片、课件辅助教学，也是教师为中心的“模拟学习”，追求的是形象的现实感，学生并没有感受到凭借五官感触现实事物的“现实性”，远不是以学生“学”为中心的学习，更少有活动与沟通辅助概念构建，所以对于特殊的发生定义型概念的学习，也就不怪学生永远觉得难学了。

国外的生物学教学一样非常重视概念的教学，对发生定义的概念教学，非常重视学生在学习过程中对发生定义概念的体验，甚至通过各种方式创造条件让学生通过参与活动的行为描述来进行操作定义，使抽象的理论化的定义具体到活动过程中来，让学生在活动中领悟概念的内涵，自己尝试对概念进行概括，并在活动中理解概念的发生、发展及其可能受到的影响，学会在实际情境中运用概念解决问题，从而真正实现对概念的学习和理解。

根据发生定义型概念的特征及其学生学习的困难，笔者提出以下解困教学策略。

3.1 “逻辑分析”策略

奥苏贝尔认为：要使接受学习变得有意义而不是机械学习，就必须具有两个条件：① 学生要具有进行意义学习的心向;② 学习材料对学生具有潜在意义，即学习材料具有逻辑意义。发生定义型概念如减数分裂、开花和结果以及转录、翻译等等的发生都有作为该概念发生的逻辑必然性。如：在减数分裂前体细胞的染色体数是2N，染色体只复制一次，细胞连续分裂两次，导致子细胞的染色体数目减半了，这与有丝分裂的结果是矛盾的，怎么导致染色体数目减半的呢？再如：真核生物的遗传信息存在于核DNA中，但生物的性状是由蛋白质表现出来的，核DNA中的遗传信息是怎么从细胞核中传递出来，然后在细胞质中的核糖体上通过控制蛋白质的合成表现出来的呢？教师在情境导入阶段关注概念发生的逻辑可能性，有助于帮助学生以理性思维为工具构建具有程序性的发生定义型概念。

3.2 “探究体验”策略

建构主义认为：学习不是被动接受外界知识，而是学习者在一定的学习环境下通过社会性的互动再建构客观知识的过程。发生定义型概念的学习既然最大困难在于学生对于此类概念的发生缺乏应有的行为体验，那教师需要创设条件，尽可能地让学生通过探究实验或经历探究性思维的过程来体验概念的生成过程，使学生在具有了概念发生所经历过程的行为体验后再进行概括和概念生成的尝试，再主动建构新的知识体系。如：在光合作用的学习中，教师可以通过光合作用发现的一系列实验来揭示光合作用的原料、场所、条件、产物等，同时还可以通过探究实验的分析，使学生了解H2O分子分解的产物以及放射性同位素标记的14CO2在光合作用过程中的转化成有机物的途径，从而使学生获知光合作用的光反应以及暗反应的过程。再如：学习呼吸作用，也可以通过酵母菌呼吸方式的探究实验来学习细胞呼吸的产物和条件，另外再通过酵母菌细胞培养液、离心后的含线粒体的悬液以及只含细胞质基质的悬液在加入葡萄糖后的实验分析来探究有氧呼吸的过程;学习孟德尔遗传实验的科学方法时，如果能利用校园内的空地带领学生做一做豌豆的遗传实验，在经历遗传因子传递的假说、演绎、验证的过程中，孟德尔遗传实验的科学方法会成为学生学习的方法。

探究体验的概念学习策略还可以用在开花和结果、血液循环、人体肺部和组织细胞处的气体交换等初中概念学习的过程中。教师可引导学生通过绘图的方式探究这些概念发生的过程，再组织学生分析和讨论、交流，最后引导学生总结生成概念。比如血液循环的教学中，体循环和肺循环的途径是学生学习一大难点，靠单纯记忆学生不能理解必然会过时就忘。但如果教师在学习时采用探究的方法，首先让学生根据心脏四腔所连接的血管和血液流向来猜测血液循环的途径，尝试构建血液循环图，再通过血液成分的变化来验证血液循环过程是否正确，在讨论、交流中，学生必然能够在理解血液成分变化的基础上获得对体循环和肺循环途径的真正掌握。

3.3 “图形学习”策略

美国图论学者哈拉里认为：“千言万语不及一张图”。概念的特征、内涵、过程等很多是通过缩略图来体现的，教师在教学中如果将图解信息全部还原成文字来学习，必然会增加学生学习的负担，同时也失去了知识的组织性和概念原有的程序性表征。教师充分利用好“识图”“绘图”和“说图”策略可以很好地帮助学生学习发生定义型概念。

3.3.1 “识图学习”策略

发生定义型概念因为概述的是某件事件发生的过程，具有发生条件、发生过程、影响因素、发生结果等诸多可变性关键因素，如果要求学生单纯以识记这些抽象出来的文字概括和总结，容易将学生带入机械记忆学习的误区，而且不利于学生灵活迁移运用。而教材上一般都有相应的图解简化了概念的核心内容，图解中对于诸如光合作用、呼吸作用等发生的场所、条件、物质变化、能量变化以及产物等都有很好的形象化的图示，图形相对于文字有更好的信息包容性和简并性。所以学生的学习最好先从图解开始，先学精少的图解，再通过后续的解读还原图形蕴含的信息，从而减少学生需要学习的知识量，降低学习的难度，同时也为学生运用知识解决生产、生活中的问题提供了最根本的依据。

3.3.2 “绘图学习”策略

发生定义型概念的内涵一般都在精简的图形中可以体现，但如果学生只会看图“说话”，离开了图解势必也就不会“说话”了，所以，看图是基础，在看图的基础上学生还得吃透图解，能将图解所蕴含的重要信息了然于胸，才能在需要的时候自行提取图解信息解决问题。所以在看图的基础上，教师还得刻意培养学生绘图，所绘图形不必刻意追求美观、相像，只要能反映概念的本质就行，如减数分裂各分裂期的细胞图、遗传图解、能量流动的过程图等。绘图的最终目标不在纸上，而是要使学生通过手、眼、嘴多感官配合，把握概念的本质，最终实现概念的自然顺利生成，并且能够有很久的保持率。

3.3.3 “说图学习”策略

维果茨基认为：学习首先是运用“心理学工具”――语言的一种社会活动，心智发展首先表现为人际关系的沟通中的社会过程，这种沟通的语言是作为“内化”的“心理过程”表现出来的。学生在学习发生定义型概念的过程中，如果仅通过听教师单向的灌输知识，不是真正的沟通，而且也无法将概念是否内化以及内化的程度和完整度表现出来。所以在概念学习中，教师一定要有意识地创设条件与学生实现沟通，以便学生能够通过对话的途径在老师和同伴的帮助下实现自我发展的最大可能。比如在血液循环、尿液的形成和排出、减数分裂等图解的学习后，可以在教师示范的基础上让学生尝试进行图解信息的解读，在表达与共享的过程中，学生需要经历信息的整理、语言的规范化、条理化处理的过程，同时还形成着琢磨理解方式的元认知，促进着反省式思维，学生会更容易了解自己的错误和非本质的理解，从而可以及时更正和完善概念的生成。

3.4 “模型构建”策略

根据泰勒的目标达成理论，为了达到某一目标，学生必须具有使他有机会实践这个目标所隐含的那种行为体验。发生定义型概念过程性、动态性发生的特点使得学生不经历过程难以获得相应的体验，教师在学习时可以通过带领学生进行模型构建的方式来获得相关概念发生的过程体验。比如学习减数分裂的两次细胞分裂过程中染色体的行为和数量变化时，教师可以在模型构建的过程中让学生领会和融会贯通;DNA的结构学习的难点主要在核苷酸是怎么构成的以及怎么连成核苷酸链的，教师可以相对应地让学生在模型构建中体会这个过程，从而让他们有分子构成的直观感知，促进学生在感知下形成概念;学习染色体的结构变异和数量变异，也可以带领学生通过模型操作理解染色体结构变异中的缺失、重复、易位和倒位，同时还可以通过模型辨析易位与交叉互换导致的基因重组;学习染色体数量的变异，可在模型构建中进行更直观的认识，在此基础上概念的生成就不会导致相应的错误了。此策略同样可以解决遗传信息的转录和翻译、尿液的形成和排出以及生态系统的能量流动等概念的形成中的困难。

发生定义型概念的学习困难有时是综合性的困难，并不是一个教学策略所能解决的。所以教师在课堂教学中应综合考虑学生的困难所在，从关注每一个学生的层面，尽可能多地根据学情采取多样化的教学策略，促进每一个学生最大可能的发展，才能帮助学生真正实现发生定义型概念的学习解困。