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【關鍵詞】 高中生物;高中生物概念;學習方式;教學技能
1 高中生物概念教學的原則
教學原則是客觀教學規律的反映,是教學實踐經驗的總結。我國的教學原則主要有:科學性與思想性統一的原則;理論聯系實際的原則;傳授知識與發展智力、培養能力相統一的原則;教師主導作用與學生主體性相結合的原則;直觀性與抽象性相結合的原則;啟發性原則;循序漸進原則;鞏固性原則;因材施教原則等。這些原則對于高中生物教學,都是適用的。這里需要特別指出的是依據高中生物學科自身的特點,在進行高中生物概念教學時,還應該遵循以下原則:
突出直觀教學的原則在高中生物概念教學中,應充分利用學生的多種感官和己有的經驗,提供豐富的感性材料使學生充分感知。可以通過實驗、實物、標本、模型、掛圖、投影、錄相、多媒體等各種形式的直觀材料讓學生充分感知所學的概念,也可以通過聯系生活實際(學生原有知識和生活經驗等)方式,使學生理解和掌握概念。
2 高中生物概念教學過程
2.1 概念的引入階段
高中生物科概念的引入應根據高中生物科的特點,還必須符合學生的年齡、心理特點以及認知規律。雖然中學生的抽象思維能力日益發展,但他們思考問題,仍需要感性材料的支持。因此,引入概念要在學生已有的知識的基礎上,盡可能從生活實際、實物標本、實驗、模型、掛圖、投影、多媒體等直觀感性材料入手,從而使學生獲得一定的感性認識或喚起對原有知識和表象的回憶,為學習新概念奠定一個清晰、明確的認知基礎,同時激發學習興趣,增強自信心。教師可以運用導入技能,演示技能優化概念的引入。
2.2 概念的形成階段
有些概念產生于感性認識,但又高于感性認識,概念的形成過程是認識從感性到理性的升華過程。引入概念后,教師必須引導學生,通過比較、分析、概括、歸納等抽象思維,把事物最一般的本質屬性抽象出來給予定義,然后推廣到同一類事物上去。教師可以運用講解、板書技能優化此階段。
2.3 概念的鞏固階段
高中生物概念主要是在運用中得到鞏固,概念的運用是把己經概括化的一般屬性應用到特定的場合。其運用過程也就是概念的具體化過程。學生通過實踐的檢驗,可以糾正錯誤的認識,讓學生更全面、更深刻地理解和掌握概念。因此,教師應創造條件,通過提問、練習等手段來理解和掌握概念。教師可以運用提問、反饋強化技能促進學生概念的鞏固,注意概念的分化與泛化。
2.4 概念的深化階段
所謂深化,即是概念的系統化過程。對那些相鄰、相對、并列或從屬的概念進行類比、歸納,根據他們的邏輯關系,用一定的圖式組成一定的序列,形成概念體系。把學生感知“孤立”、“散裝”的概念納入相應的概念體系之中,讓學生獲得一個條理清晰的知識網絡,既能幫助學生理解新概念,又能鞏固復習已學概念。教師也可運用板書技能、講解技能優化此階段。
3 高中生物概念教學的策略
教學策略是教師采取的有助于促進學生知識的習得與保持的活動。在教學活動中,學生是學習的主體,教師起主導作用。
3.1 提供范例,豐富想象
范例與表象都是學習者獲取概念的重要條件與基礎。范例從外部提供反饋信息,有助于學生掌握概念的主要特征;表象具有直觀性與概括性,充當從具體感知到概念形成的過渡和橋梁。因此,在高中生物的概念教學中,應該運用多種方式向學生提供范例,豐富他們的表象。充分而恰當地利用實物、模型、圖像、實驗演示、現代電化教具等直觀手段,豐富學生的表象。
3.2 比較概括,抓住關鍵特征
學生在學習概念時,概念的關鍵屬性和無關屬性是一并出現的。心理學研究表明,概念的關鍵屬性越明顯,學習越容易;無關屬性越多,學習越困難。為此,教師要從兩個方面著手:其一,突出概念的關鍵屬性。例如,在講酶的概念時,抓住“活、催化、蛋白質”這些關鍵屬性。其二,引導學生對概念進行比較與概括,從而抓住概念的關鍵屬性。比較是在思想上把各種事物和現象加以對比,以確定他們的異同點及其相互關系的思維過程。
3.3 變式練習,提供反饋信息
變式是指提供感性材料時,必須從不同的角度、不同的方向改變事物的非本質屬性,突出事物的本質屬性,以促進概念的教學。心理學研究表明,變式對學生獲得概念的本質屬性具有重要的影響。
3.4 正確表征概念,給予系統歸類
所謂表征概念,是指用精確的語言給概念下定義,或者用正確的語言描述概念。概念的定義指明了概念所含的對象的本質屬性,為概念下定義是學生掌握概念的重要環節。在高中生物的概念教學中,要求學生能在
理解的基礎上復述并準確地記住定義,以防造成對定義的死記硬背。
概念之間是相互聯系的,若能使學生將所掌握的概念納入一定的系統中去,則所學的知識就會融會貫通,有助于掌握知識的內在聯系。如用概念鏈的方法表示概念之間的關系:基因―DNA―染色體一細胞核―細胞―組織―器官―系統―個體―種群一群落―生態系統―生物圈。讓概念間的關系一目了然。另外可將彼此有聯系的概念編成概念網,使概念系統化。
參考文獻
1 張之玫,課堂討論法在生物教學中的應用,《廣西教育學院學報》,2002.4
2 龔正行,《中學生學習方法指導》,華夏出版社,2002年5月北京第1版
關鍵詞生物學概念影響學生形成正確生物學概念的原因生物學概念教學
生物學概念是反映生命現象和生命活動規律的本質屬性,是對生物的結構、生理乃至一切生命現象、原理及規律的闡述。生物學概念是生物學的基礎,也是中學生物教學的重點、難點。下面就如何提高概念教學的有效性談我的做法和體會。
1 影響學生形成正確生物學概念的原因
1.1前生物學概念影響
前生物學概念是指學生在學習生物學以前已經在生活實踐中形成的生物學概念。由于現在的學生接觸自然、接觸生產、生活實際的機會太少了,生活空間有限,缺乏對復雜生物學現象的觀察與思考,又沒有正確的指導,使他們對生物學形成片面的、不準確的,甚至是錯誤的概念。
1.2日常概念和生物學概念易混淆
日常概念是我們生活中對一些生物學現象習慣性的概括和稱呼,這些概念是不科學的,錯誤的。這些日常概念對我們生物學概念影響是不容忽視的。
1. 3 抽象概念本身的影響
有的概念比較抽象,有的概念比較具體,具體的概念容易掌握,抽象的概念不容易掌握。如染色體組、基因突變、基因工程、細胞工程、同源染色體等概念,抽象不容易掌握。
1. 4 感性認識欠缺的影響
學生由于生活經驗不足,對事物的本質認識會存在一定的難度。如扦插、嫁接、胚、胚乳、種皮、果皮、等概念、學生理解起來非常困難。
1.5 舊知識的影響
部分概念間有遞進的關系,最基本的概念不清楚,必然會影響其他概念。如種群、群落、生態系統三個概念,如果種群不清楚就會影響群落、生態系統,只有掌握了種群、群落才能更好的理解生態系統這個概念。
2 提高生物學概念教學有效性的方法
2.1找出關鍵詞,剖析概念
一個完整的概念,往往是由幾個要素構成,引導學生把它的幾個要素找出來,解剖要素并把各要素關鍵詞串聯起來,就會形成一個簡化的概念。如,光合作用概念中關鍵詞為“綠色植物”、“葉綠體”、“光能”、“二氧化碳和水”、“有機物、氧氣”在此基礎上進一步分析關鍵詞分別代表的內容。“綠色植物”是光合作用的適用范圍;“葉綠體”是光合作用的場所;“光能”是光合作用的條件;“二氧化碳和水” 是光合作用的原料;“有機物、氧氣”是光合作用的產物。
2.2 利用數學圖形,理清相關概念
對概念的理解不到位,特別是對概念之間的關系理解不到位,這是學生在概念學習中的最大的困難。許多概念之間有包含與被包含,或者出現交集的情況,這些內容相關的概念可以用借助數學用直觀的幾何圖形,比如用大小的圓圈,以及圓圈之間的從屬或有部分交集的關系來表示幾個概念之間的關系。
如基因包括顯性基因和隱性基因,性狀包括顯性性狀和隱性性狀。
激素、酶和蛋白質的關系
“酶是活細胞產生的具有催化作用的有機物,其中絕大多數酶是蛋白質”
“激素是內分泌器官(或細胞)分泌的化學物質,有些激素是蛋白質。免疫包括特異性免疫、非特異性免疫,特異性免疫又包括細胞免疫、體液免疫。
2.3抓住概念的內涵和外延,理解概念
每一個概念都有其內涵和外延,以體現概念的本質屬性和所指的對象范圍。教師只有引導學生透徹地分析概念的內涵和外延,才能使學生全面理解并正確地運用概念。例如,對“基因的分離定律、自由組合定律”概念經過分析可以得出:等位基因、非等位基因的變化是它的內涵。它的外延則是只適用于進行有性生殖的真核生物,對無性生殖、克隆均不適用;只討論配子的形成規律,不討論配子的結合規律;
2.4通過體驗概念的形成過程,掌握概念
生物學中的概念能體現出人們探索真理的思維過程。教學時把概念的形成過程闡述給學生,才能使學生了解概念的由來,知道概念探索的方法,認識概念的思維過程,從而掌握概念的本質含
觀察現象激發興趣:出示一盆放在窗臺上久不移動的向光生長一盆花卉。
提出問題引發思考:植物為什么具有向光性?怎樣才能證明植物具有向光性?做實驗,學生不假思索的回答。這個實驗應該怎樣做?學生熱烈地討論,并提出了各種想法。后來學生進一步的實驗繼續探索。讓學生自己總結生長素概念,學生很容易掌握概念,
2.5充分利用感性材料,使抽象的概念具體化
概念是抽象的,是用語言文字敘述的,學生理解起來比較困難,概念的獲得有賴于感性材料和經驗,如果學習缺乏一定的感性材料或經驗的支持,容易使學生死背定義而未能理解和掌握其真正涵義。例如“應激性”的教學,先演示盆栽植物含羞草,讓同學親自觸摸,觀察含羞草葉的反應狀況;通過學生做實驗親自體驗了現象后,再引導學生自己總結,并對概念下定義,這樣能讓學生從不懂到懂,深刻理解概念。
2.6抓區別找聯系,深化概念
高中生物教材中相似的概念很多,有的則一字之差,卻表示兩個不同的生命本質屬性。如原生質與原生質體、有絲分裂與減數分裂、生長素與生長激素、甲狀腺激素和促甲狀腺激素、有性生殖和無性生殖、原核細胞和真核細胞、同化作用和異化作用、光反應和暗反應、有氧呼吸和無氧呼吸、自養型和異養型、需氧型和厭氧型、自交、雜交和測交、特異性免疫和非特異性免疫等,引導學生類比區別相似概念,可以收到事半功倍的教學效果。
有性生殖和無性生殖的比較:
2.7聯系舊知識,促使形成新的概念體系
講授新概念時有必要有針對性的復習舊概念,并注意強調新舊概念間的聯系,引導學生將已經學習過的概念組成體系。概念一旦形成體系,知識才能條理化、清晰化,不僅復習鞏固了舊概念,而且有助于學習和理解新概
2.8 注重概念的運用,及時進行檢查反饋,矯正,鞏固概念
【關鍵詞】概念;策略
生物學概念是生物學知識的基礎和精髓,是對生物學現象,生理過程和生命規律的高度概括;能否充分理解和正確運用生物學概念,直接關系到教材中重點知識的掌握和難點知識的突破。因此,概念在生物教學中占據重要地位,是生物學知識教學的核心內容,現代教育心理學稱之為程序性知識和智慧技能。學生只有正確理解概念,才能正確認識生物體生命活動規律。然而有的老師認為:生物乃理科中的文科,在教法上強調先接受后理解,在課堂教學中沒有花時間去重點講解概念所包含的內涵與外延,在教學復習中也不對生物概念進行系統的回顧,梳理。由于老師們的誤導使得同學們也沒用足夠的時間,精力去學習,總結,落實這方面的知識。造就了師生們對概念知識掌握的模糊, 在生物測試中容易出現基礎知識的錯誤。其實概念作為基礎知識的一個重要方面,脫離概念知識的理解應用只能是無水之源。
經幾年的教學實踐,要改善概念教學得從以下幾方面入手:
一、從情感因素著手,引起學生對概念學習的興趣和注意
知識的學習是從學生的注意和預期開始的。知識學習的第一步是要獲得信息,而獲取信息的內部條件是學生有明確的學習目標,能集中注意于學習內容。集中注意和強烈的學習動機有利于信息的接收。生物學概念教學時,可以采用不同的教學策略來激發學生學習的興趣和動機,引起學生對概念的集中注意力。多運用精彩的講述、多媒體教學手段,如“生物的適應性”概念教學,運用掛圖、投影、計算機輔助教學等手段,展示植物和動物多種多樣的適應性特征,以此提出概念并借栩栩如生的畫面和貼切的講解引起學生的集中注意和學習動機。形式型教學策略往往以生動活潑的小組討論的教學形式來展開教學,如“生態平衡”的概念教學,采用小組討論的形式,讓學生用身邊的和自己知道的事例來討論“生態平衡”。形式活潑,交流積極,學生樂于參與。
二、分析名稱,以字釋義
詞或詞組是代表概念的言語符號,任何一個概念都是以一定的名詞或詞組的形式呈現出來的,而概念名稱的用詞用字,往往就是概念含義直觀、生動、形象的表露。因此,對有些概念名稱的用字用詞加以分析解釋,就可以生動、形象、直觀、粗略地理解概念的含義,對深入理解概念可以起到重要的鋪墊和輔助作用。如“生物”、“新陳代謝”、“菌落”、“群落”、“種群”等的字面含義就是如此,可使人望文生義。
三、舉例說明
概念是人腦對客觀現實的一種反映,是在實踐活動中形成的,脫離客觀現實脫離社會實踐,概念就失去其存在和產生的基礎。聯系學生的生活實際進行舉例說明,可以喚起學生頭腦中的生活表象,實現從感性認識到理性認識的承接。舉例說明具有生動、形象、直觀、易于理解的特點,通過舉例來說明概念的含義,是生物學教學中常用的方法,是幫助學生正確理解概念的重要途徑。例如,關于什么是“種群”,我們可以舉例:一個池塘里所有的魚不是一個種群,而一個池塘里的所有鯉魚是一個種群;農家飼養的一群雞是一個種群,而菜市場中的所有的雞就不能夠成一個種群。
四、促進概括和辨別,精確地習得新概念
辨別和概括是概念習得的前提,只有通過辨別和概括,才能把握概念的本質屬性和非本質屬性,從而精確地習得概念。學生在學習概念時,概念的本質屬性和非本質屬性是一并出現的,概念的本質屬性越明顯,學習越容易,而非本質屬性越多,學習越困難。因此,概念教學中,引導學生對相關概念進行比較,運用對比法找出它們的相同點、不同點及聯系。培養學生求同、求異的思維能力。如。學習“果實”概念與生物學中的“果實”概念進行比較有利于糾正學生的錯誤觀念,避免前生物學概念的干擾。這樣,加快了新知識的學習,避免學習中的負遷移,促進正遷移。
另一方面,引導學生對概念特征進行比較和概括,從而抓住概念的本質屬性。在進行概括和辨別時,可以把同類事物的不同對象進行比較,如 “哺乳動物”概念學習時,將“家兔”、“鯨”、“蝙蝠”進行比較,這三種動物的生活習性、生活環境、形態均有明顯的不同,但這些不同之處恰恰是“哺乳動物”的非本質屬性。其本質屬性是相同的,即“胎生”、“哺乳”,同屬于哺乳動物。通過這類比較,從而把這類事物的本質屬性與非本質屬性區別開來。也可以將相似或相關的不同類事物進行比較,從而區別不同的概念及其概念間的相互關系。
五、組織變式訓練,促進概念的深人理解和掌握
所謂“變式”是通過變換事物各個角度、各個方面,改變非本質特征,突出事物的本質特征。例如,為了使學生掌握“鳥是有羽毛的動物”這個概念,不僅要給學生提供在天上飛翔的鴿子、烏鴉、老鷹等感性材料,也要提供不會在天空中飛翔的鳥類,如雞、鴨、鵝之類的感性材料。這些“變式”材料保留了“有羽毛”的本質特征,改變了“飛翔”這個非本質特征,使得“鳥”生物學教學2O04年(第29卷) 鳥的本質特征突出鮮明,避免了小概念外延的錯誤;產生“會飛翔的才是鳥,雞、鴨等不是鳥”的誤解。
在教學過程中除了遵循以上的方法外,還得注意重視發揮學生在概念學習中的主動性,不管是在平時的學習中還是在復習中教師應加強教法,學法的研究,引導學生積極參與教學過程,變被動接受為主動探究。倡導“教師為主導,學生為主體”的新型教學模式。只有這樣才能讓同學們在概念學習中發揮最大的效率。
參考文獻:
[1]朱益群.生物學雜志,2000
[2]張洪榮.中學生物學,2002
[3]唐聯聯.現代教育管理與教學,2007
高中生物概念學習對策概念是對事物本質屬性的概括,是對同類事物由感性認識到理性認識的升華,同時也是人類生活學習的一種思維方式。概念是一種抽象的,難于理解的意識形態,不同于我們日常生活中常見的具體的事物。理解概念,更多的是需要我們的理性思維而不是感性思維。而理解高中生物學概念,則需要高中生將感性思維與理性思維相結合。高考是人生重要的轉折點,學習生物學是越過轉折點的重要一環,學習生物學概念則是這重要一環的基礎,基礎不牢,生物學學習勢必會走入死胡同。
一、影響高中生物概念學習的因素
(一)高中生物學概念自身的因素
高中生物概念不同于我們日常生活所接受的概念,它更科學、更嚴謹、更規范。由于近代生物學不如語文、數學、歷史等老牌學科歷史悠久廣為人知,一些新興的生物學概念不斷涌現,加上我國生物學科發展的不夠完善,人們對生物學的相關概念還是比較陌生的,如酶,淋巴循環等。
高中生物學的很多概念比較抽象難懂。例如,染色體的定義為:細胞內具有遺傳性質的DNA深度壓縮形成的聚合體,易被堿性材料染成深色,其本質是脫氧核糖核酸。此定義涉及大量化學概念,聚合體、堿性材料、脫氧核糖核酸,易讓學生產生抵觸情緒。
高中生物學的相關概念很難從感性思維上進行理解。例如,人體最大的器官是皮膚而不是心肝脾肺的其中之一,人體內水分占到人體重一半以上,這些都與我們的直觀感覺有很大的差異。無形中與高中生以前形成的思維概念進行抗爭,阻礙了高中生對生物概念的理解吸收。
(二)高中生自身的因素
高中生在十幾年的學習生涯中,接觸的知識基本上來源于課堂,遇到由實驗觀察得出的高中生物概念時,容易因不能推導或無法想象而影響理解。最終產生逃避思想,以致自暴自棄。自身的恐懼與理解的困難,阻礙了學生學習生物學概念。
有些生物學概念與以前學生認知的概念相左,如上文提到的皮膚是人體最大器官,人體內水分占到人體重一半以上,要摒棄以前熟知的概念是一個艱辛的過程,若學生不能以一種開放的心態來接受新的思想,學習高中生物學便達不到理想的效果。
有些生物學概念需要運用理性思維進行理解。例如,DNA是雙螺旋結構。其中,雙螺旋結構是一種什么樣的結構,跟我們直觀感覺的螺旋結構有什么區別,DNA為什么會是這種結構,等等,都沒有很強的邏輯解釋。這些都需要學生具有開放的思維和理性思維能力。
大多數生物學概念都比較枯燥乏味,這就要求高中生潛下心來精心學習。堅持本身就是一項艱巨的任務,作為高中生,面臨高考的壓力,且生物并不是主要學科,把心思全花在學習生物學上難免力不從心。再者,對生物學的學習看不到立竿見影的效果,也會影響高中生學習生物學。
(三)任課教師的因素
部分生物課任課教師對于生物學的相關概念理解不夠透徹,在教學過程中只是照本宣科,沒有加入自身對于這一概念的理解,把引導學生理解相關概念的任務交給書本,導致學生對相關概念理解不夠透徹。
此外,一些學校將教授生物的任務交給數學教師或化學教師,并沒有專業的教師進行生物課指導,由于教師專業不過硬或者教學方法一層不變,調動不了學生的好奇心。例如,對于DNA結構僅僅說它是雙螺旋的,而不做過多的討論與設想。
再者,生物課任課教師沒能很好地調動高中生的感性思維。例如,細胞的有氧呼吸,細胞為什么要進行有氧呼吸以及如何進行有氧呼吸都是按照相關學術講解,這大多運用的是學生的理性思維,而沒有與感性思維相結合,沒有通過生活中常見的例子進行類比,無法加深學生對這一概念的理解。
最后,在教學過程中忽視實驗、感知認識的功效,大多依靠死記硬背。適當的實驗環節和野外事物考察能起到很好的教學效果。
二、相應的對策研究
通過對高中生物學概念學習中存在問題的剖析,可以研究出如下的對策:
(一)高中生學習方式的改變
由于高中生物學概念的特殊性,傳統死記硬背的學習方式效率不高,因此轉變學習方式學習生物學,顯得尤為重要。可以采用類比聯想的方式來提高學習效率,如“光合作用”在課本中的定義為:植物、藻類和某些細菌,在可見光的照射下,經過光反應和碳反應,利用光合色素,將二氧化碳(或硫化氫)和水轉化為有機物,并釋放出氧氣或氫氣的生化過程。同時,也有將光能轉化為化學能的能量轉化過程。植物攝入二氧化碳和光猶如人攝入食物和氧氣一樣。人吸收氧氣,釋放二氧化碳。植物吸收二氧化碳,釋放氧氣。二者在自然界達到平衡。
在學習生物學的過程中需要高中生充分發掘自己的想象力,多思多想,從而提升對生物學學習的興趣,加深對生物學的理解。以DNA為雙螺旋結構為例,對自己或老師同學發問,加深對概念的理解。
與實際生活相結合,學以致用才能發揮最大的學習效果,也才能感受到學習的樂趣。沼氣的形成是發酵的過程,傷口愈合是血小板,細胞分裂的結果,等等,要善于發現生活中的生物學。
(二)教師教學方式的改變
教師在教學的過程中要改變傳統的教學方式,更多地將理性思維與感性思結合起來。例如,在對相關生物學概念“葉綠體”的教學過程中,通過圖畫、PPT和相關視頻教材加深學生的理解。
重視實驗的重要性。“百聞不如一見”,教師在教學過程中可以設置實驗環節。
例如,染色體能被堿性染料染成深色,可以在相關儀器設備下進行觀察,通過相應的實驗環節可以讓學生在感官上認同,從而易于接受相應的概念。
挖掘高中生的想象力。教師在教學過程中對于有關概念可以進行開放式的學生自由討論或者請有繪畫功底的學生進行描畫以加深印象。必要時可以帶學生走出課堂,到工廠、野外進行觀察。寓教于樂,達到事半功倍的效果。
三、結語
學習高中生物學概念是一個互動的過程,需要各方面共同努力。教師在教授知識過程中要保證自身素質過硬,不能錯教亂教。學校在安排生物教師時要嚴格把關,對學生負責。高中生在學習生物學概念時,不理解之處要向教師和同學請教,在討論中相互借鑒、相互學習,取長補短。
參考文獻:
一、結合教學中的概念去設計問題
高中生物新課標教材中有很多重要的概念,概念的理解是基礎,所以我們非常有必要圍繞生物學概念從不同的角度去設計問題。
1.圍繞概念中的核心詞去設問。一個概念的內涵中,必然有核心詞、關鍵詞,在教學過程中我們要能夠根據核心詞進行設問。如:反射是指在中樞神經系統參與下,機體對內外環境刺激所作出的規律性反應。中樞神經系統在這個概念中是核心詞,我們可以圍繞它設問“中樞神經系統是指什么?”、“中樞神經系統和神經中樞有什么區別?”等等。
2.圍繞概念的外延去設問。概念的外延是指一個概念所概括的思維對象的數量或范圍。如:自養生物的概念是指能夠利用無機物合成自身的有機物的生物,這樣我們可以從概念的外延的角度設問“自養型的生物有哪些?”。
3.圍繞概念的例證去設問。某一概念必然有對應的例子,而與概念相關的例子包括正例、特例和反例。概念的正例指的是包含概念所反映的本質屬性的具體事物;概念的特例指的是特殊的例子,屬于概念的外延這一集合;反例指的是不具有某種屬性的具體事物,它不在某一概念的外延中。根據上述理論,我們可以從某一概念的不同類別的例子考慮設計有關問題,如:微生物是一類形體微小、結構比較簡單,一般要借助于顯微鏡或電子顯微鏡才能觀察到的一類微小生物的總稱。從正例的角度可以設問“微生物通常包括哪些類別的生物?”,從特例的角度可以設問“蘑菇 、銀耳、黑木耳等生物是否屬于微生物?”
二、結合新課程中的探究式學習去設計問題
高中生物新課程中有好多生物學知識是通過學生的探究學習獲得的,那么,在學生學習過程中,教師的引導設問是非常關鍵的。如:在“基因分離定律”的教學過程中,關于豌豆的一對相對性狀的雜交試驗,孟德爾用具有一對相對性狀的純合高莖豌豆和矮莖豌豆雜交,子一代表現為高莖。子一代自交,子二代出現性狀分離:既有高莖又有矮莖,比例為3:1,這時我們可以引導學生提出問題“為什么F1都表現出顯性性狀?”“為什么F2代會發生性狀分離?”“為什么F2代性狀分離比接近3:1?”。隨后,孟德爾提出假設進行解釋,孟德爾假設的關鍵點是雜合子中的等位基因相互獨立、互不沾染,形成配子時彼此分離,分別進入到不同的配子中,產生兩種相等的配子。據此教師可以設問“如何證明孟德爾的假設?”“具體的證明方法都有什么?”于是學生提出可以用測交法或者是F1高莖豌豆自交進行驗證。此時我們可以設問“根據假設,測交及自交的實驗結果出現什么情況,可以證明假設成立?”。
三、結合教材中的實驗去設計問題
新課程下必修模塊中的實驗內容主要包括:實驗目的、實驗原理、實驗儀器及材料、實驗步驟、實驗原則等等。我們可以在不同的環節進行設問,加深學生對于知識的理解,強化學生對于實驗過程的反思。如“葉綠體色素的提取和分離”實驗,圍繞實驗原理設問“葉綠體中的色素可用什么化學試劑提取?為什么?”,圍繞實驗材料我們可以設問“葉綠體中色素提取分離實驗的材料如何選取,為什么?”,圍繞實驗過程可以設問“畫濾液細線時用毛細吸管,你還能找出什么更好的替代實驗用具?”圍繞實驗結果設問“濾紙條上四條色素帶從上到下分別是什么色素?你得到的實驗結果與此一致嗎,為什么?”,從實驗拓展的角度設問“如果把色素提取液放在自然光和三棱鏡之間,從棱鏡的另一側觀察光譜中明顯變暗的區域是哪個區域?”,從實際應用的角度設問“為了使光合作用達到最好的效果,在大棚蔬菜生產中,應選用哪種透明的玻璃罩?”。圍繞實驗各環節問題的設置,強化了學生對于實驗的理解、回顧和反思。
四、結合知識的前后聯系去設計問題
【關鍵詞】生物概念應用教學
【中圖分類號】G633.91 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089(2014)4-0225-02
1.概念的分析
概念是人腦在感覺、知覺和表象的基礎上,對感性材料由表及里的思維加工和改造的產物,科學認識的成果首先是通過概念來概括和總結的。生物學正是通過一系列的概念作為分析、判斷、綜合、推理等邏輯思維的依據,來揭示這門學科的基本規律。生物學概念是生物學學科思維的基本單位。人教版《全日制普通高級中學教科書――生物》(2003年6月第一版)的附錄上就有211個生物概念,其中必修本有154個,選修本上有57個。《普通高中生物課程標準(實驗)》(以下簡稱“《標準》”)中也明確提出要“倡導學生在解決實際問題的過程中深入理解生物學的核心概念”。
概念是指同類事物共同本質屬性的概括。概念的內涵是概念所反映的事物的本質屬性,外延是具有該本質屬性的應用范圍條件。只有全面理解和掌握概念的內涵和外延,才能避免死記硬背,才能牢記它,應用它。如對基因概念的理解,其內涵是:(1)從功能上看:基因是控制生物性狀的功能單位;(2)從化學本質上看:基因是有遺傳效應的DN段;(3)從結構上看:基因由特定的脫氧核苷酸序列構成;(4)從位置是上看:基因主要分布在染色體上,并呈線性排列。所以,基因是控制生物性狀的遺傳物質的功能結構單位。其外延是:細胞核基因和細胞質基因;顯性基因和隱性基因;常染色體基因和性染色體基因等。通過這樣詳細、全面的剖析,學生對概念的理解也就全面、深刻。這是一種很常規也很實用的掌握概念的方式,是對科學概念正確闡述的重要而有效的途徑。很多教師經常會羅列并發散出一系列相關的內容進行講解,增強了知識間的融會貫通。
2.概念的學習
概念的學習意味著學生掌握一類事物的共同本質屬性。由于概念的正例除了共同本質屬性以外,還有許多非本質屬性,甚至歧義。心理學認為,概念學習有以下二種形式:概念的形成和概念的同化。在學習“種群”概念時,教師往往例舉一些正例:一塊草地上所有的蚱蜢,一個池塘中所有的鯉魚等,同時例舉一些反例:太湖中所有的魚,惠山上所有的松樹等,然后請學生舉例,并對學生的例證做出肯定或否定的判斷。學生所接觸的例子越多,越有助于他們形成“種群”這個概念,在此基礎上,他們能得出種群概念的關鍵屬性:種群是一定時間和空間內同種生物的個體總和。
在概念形成過程中,“變式”與“比較”對學生掌握概念的本質特征有重要影響。從概念形成的觀點看,所謂變式,就是概念正例的變化。正例變化有助于排除無關特征,突出本質特征。如果教師能舉例說明世界上所有的人,學生便能有效排除無關特征的干擾。所謂比較,既包括正例之間的比較,也包括正例和反例之間的比較,前者有助于發現其共同本質特征,后者有助于加深對概念本質特征與非本質特征的理解。
2.1 概念同化
學生原先通過例證(下位例子)得出了一個概念,新的概念被原有認知結構中概念所同化,新的定義很快被理解。在概念同化中,原有的上位認知結構越鞏固、越清晰,則新的下位概念同化越容易。這種能力還能遷移到規則的學習中,比如學生通過分析減數分裂中等位基因隨同源染色體分離而分離的現象,得出了基因分離規律這個上位規則后,在學習伴性遺傳時,只要指出控制伴性遺傳的基因也位于性染色體這對特殊的同源染色體上,學生就能迅速理解,性染色體上的一對等位基因也遵循基因分離規律。
3.概念的教學
3.1剖析定義,變式訓練,形成概念
生物學中許多概念定義非常嚴密,在教學中教師要注意剖析,完整準確地傳授。如同源染色體是指“一個來自父方,一個來自母方,形態大小一般相同的兩條染色體”。“一般”兩字不可去除,否則異型的XY染色體會使學生感到困惑。教師對概念中出現的關鍵詞要解釋,如“主要、一切、一般、大多”等。變式訓練是概念教學的較常用方法,如介紹減數分裂時,教師除提供各種正例外,還應不斷變換正例的無關特征,如染色體的形態、大小、數目、位置等,這有助于學生掌握關鍵特征,形成精確、穩定的概念。
3.2提供材料,化難為易,講清概念
生物學概念的獲得與學生的感性認識有極大關系。教師應盡量提供直觀感性的材料,化靜為動,化難為易,讓學生在腦海中有豐富的表象,從而形成正確概念。如介紹“神經元間興奮的傳遞”時,可以例舉學生熟悉的胰島素等外分泌蛋白合成及分泌的例子。鮮艷的圖片,精彩的錄像能輕松地讓學生理解諸如突觸,化學信號、單向傳遞等具體概念。
3.3加強比較,突出本質,深化概念
比較是概念教學中最常用的方法,它能使學生在理解和運用概念時避免混淆和張冠李戴。比如異化作用,呼吸作用,需氧型和厭氧型這四個概念,它們的共同特征都是新陳代謝的一個方面,但它們又有區別。異化作用是共性的,呼吸作用是異化作用的具體表現,需氧型和厭氧型是異化作用的個性表現。
3.4隨時總結,以舊促新,同化概念
舊概念(上位概念)是學生同化新概念的基礎,只有從舊概念出發,去認識和理解新概念,才能真正掌握新概念。學生如果不懂復制、轉錄和翻譯,中心法則概念的建立便無從談起,另外,要注意隨時總結,使新概念納入學生原有認知結構,理解新舊概念聯系,比如學習光合作用,呼吸作用后,要及時總結動植物ATP來源有哪些,產生場所有哪些。這樣做,學生的知識就會條理化,不僅有利于記憶和檢索,還有助于思維能力的發展。
3.5創設比較情境,分析概念的區別和聯系
比較法就是在人腦中把各種事物或現象加以對比,來確定它們之間異同點和關系的思維方法。通過對相關概念的比較,啟發學生找出事物之間的本質屬性,區別它們之間的差異以達到對概念的正確理解。比較法有助于學生突破難點,明確其本質特征,克服混淆不清的毛病。有些概念進行比較,要找出共同性和相關性。如對染色體、DNA、基因這三個概念的認識比較。有些概念進行比較,要找出特殊性和差異性。如列表比較自由擴散,協助擴散和主動運輸。
新世紀對教師提出了更高的要求。教師應在在教學中感悟體驗,注重自身積累,建立牢固的學科網絡知識體系,才能引導學生通過生物事實抽提出生物學本質的東西,以此建立科學、正確的生物學概念,在頭腦中建構出合理的概念體系,提高中學生的生物科學素養。
參考文獻:
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[4]吳遐.探究活動中構建生物學基本概念的初步研究.中學生物學,2005,(10) :15
關鍵詞:高中生物;核心概念;引導學生
下面,以“種群”的核心概念為例探究如何加強核心概念教學。
一、提供豐富的感性材料,運用實例,構建生物科學概念
為了讓學生更好地掌握種群的概念,教師可以給學生提供豐富的感性材料,如,利用多媒體展示一組優美圖片:一片美麗的草原上一群綿羊在吃草;一個池塘里游動著許多鯽魚;風景優美的山坡上長著大大小小的各種松樹……讓學生分析這些生物是否為一個種群,判斷的依據又是什么。在學生對這些實例進行分析時,教師引導他們進行比較、分析,概括這個概念中需要明確的三點:一是“在一定自然區域內”,這句話不僅規定了種群生存的一個范圍,還暗示著組成種群的生物必須是同一時間存在的。二是“同種生物”,這一點要借助“物種”的概念,即能夠在自然狀態下相互并且產生可育后代的一群生物。三是“全部個體”,一個種群所包含的成員是處于每個發育階段的所有個體。這樣最終形成科學的種群概念。
二、運用概念圖借助多媒體進行生物概念教學
1.種群核心概念的外延是種群的特征,在教學中通過概念圖來建立它們之間的關系。種群的特征主要表現為數量上的變化,種群密度是種群最基本的數量特征,出生率、死亡率、遷入率、遷出率決定種群密度,性別比例影響種群密度,年齡組成預測種群密度。在教學中逐步建構形成以下概念圖(圖a),使各概念之間建立明確的聯系,進而豐富種群的核心概念。
這樣的教學能有效地檢查學生對概念的理解,同時還培養了學生收集和處理信息的能力、分析和解決問題的能力。另外,我們也可以用柱形圖表示三種年齡組成,然后再變成曲線圖。這種變化如果做成動畫,效果會更加直觀。首先建立穩定型的柱形圖(如圖d),然后畫曲線(如圖e),再把柱形圖去掉(如圖f),這樣,就完成了兩種圖示的轉換。
種群這個核心概念的另一個重要外延是種群數量變化的數學模型,這是教學的重點也是教學的難點,能否突破關系到對核心概念是否真正地掌握。在學習這兩種數學模型時,除了基本的知識外,還要分析曲線所能表示的內在含義,如種群的增長速率。以往的教學中,都是另外畫出種群增長速率的曲線圖,這樣,種群的數量增長曲線圖和種群的增長速率曲線圖沒能有機地結合起來(圖g)。筆者在教學中采用兩個曲線圖有機結合的方法,效果很好。
3.進行新情景下練習是檢查學生對概念掌握情況的有效方法。如,在學完“S型”增長曲線后,可通過以下題目的練習,檢查學生的學習情況。
【例】科研人員對海洋某種魚的種群進行研究,結果如下圖所示,下列分析中錯誤的是( )
A.B點時出生率與死亡率之差最大,種群數量處于值
B.D點時出生率等于死亡率,種群數量處于環境最大容納量K值
C.D點時比B點時種群數量增長速率大,D時最適合捕撈
D.A~D區段內,種內斗爭逐漸增強
【解析】這是一道用出生率和死亡率的關系考查S型曲線的題目,立意較新。D點對應的種群密度是最大的,而且出生率等于死亡率,因此,這時的種群數量為環境容納量。種群密度為B時的出生率和死亡率的差最大,即種群的增長率最大。如何分析這個問題呢?我們可以假設單位時間內起始的種群數量為a,結束時的種群數量為b,新出生的個體數為c,死亡的個體數為d。單位時間內的種群增長率為×100%,出生率為×100%,死亡率為×100%。出生率-死亡率=×100%,而c-d也就是單位時間內新增的個體數,即出生率-死亡率=增長率。根據邏輯斯蒂方程可知,增長率最大時對應的種群數量為值。對于海洋捕撈的最佳時機,筆者認為應該在種群密度為C點時。因為在D點時雖可以獲得最大捕撈量,但不利于資源利用的可持續發展。在B點時種群增長率最大,但獲得的捕撈量不大,而且一旦捕撈,種群的數量就會少于,種群的增長率就會變小,再恢復就要慢得多。選擇在C點時捕撈,既可獲得較多的捕撈量,又使種群的增長率變得最大,實現了環境資源利用的可持續發展。故答案選D。可見,在新情景下檢測學生的學習效果是檢查核心概念掌握程度的有效方法。
在核心概念的學習中,首先要明確核心概念的內容,并明確它的內涵和外延。要提供豐富的感性材料,運用實例,運用概念圖等構建生物核心概念。要借助多媒體進行生物概念教學,并用新情景下的實例來檢測學生對概念的掌握情況。總之,加強核心概念的教學是非常重要和必需的,也是非常值得探究的。
參考文獻:
[1]雷耀華.概念圖在高中生物教學的應用優勢[J].新課程研究,2010(191):60-61.
一、教學概念圖是一種用節點代表概念,連線表示概念間關系的圖示方法。
是一種用于組織和表征知識的有用工具,通常是將有關某一主題不同級別的概念或命題置于方框或圓圈中,再以各種連線將相關的概念和命題連接,形成關于該主題的概念或命題網絡。這種把概念之間的意義聯系以科學命題的形式有機地聯系起來的空間結構圖,叫做概念圖,它主要包括節點、連線、連接詞和層次等要素。例如:“酶降低活化能”就是一個有意義的命題,其中“酶”、“活化能”是兩個不同的概念,“降低”則標在兩個概念之間的連接線段上,說明酶與活化能的關系,此線段應標示方向,指出此命題中的主從關系。即可構成一概念圖。
概念圖作為一種較成熟的教與學工具或策略,中學生物新課程標準強調培養學生搜集和處理科學信息的能力、獲取新知識的能力、批判性思維的能力、分析和解決問題的能力,以及交流與合作的能力等,重在培養創新精神和實踐能力,概念圖與新課程改革是基本相通的。概念圖作為“學”的策略,能促進學生的意義學習、合作學習和創造性學習,最終使學生學會學習;作為“教”的策略,能有效地改變學生的認知方式,切實提高教學效果。
二、坐標圖能比較直觀的反映曲線變化的規律
圖像可以說是生物教學第二語言,坐標圖像作為一種教學手段在生物課堂教學中對于提高課堂教學效率,盡快地突破教學的難點,培養和訓練學生的感知能力,空間想象力等方面更是起到了舉足輕重的作用,現簡要論述如下:
1.化繁為簡,化難為易,形象直觀。由于坐標圖像可以直接通過學生的視覺器官而被學生接受和理解,因而可以形成較為深刻的印象,這樣既可以彌補教師語言教學的不足,又可以加深學生對某一知識點的理解。
2.化抽象為具體,有利于知識的系統化。在“細胞的有絲分裂和減數分裂”的學習中,由于知識的抽象,使教師在講授和學生在學習理解中都感到難度很大,而利用坐標圖像就可以大大地化解講授的難度,從而極大的促進學生對知識的消化理解。
3.對比效果明顯,計算應用一目了然在細胞的分裂中,同學們對于有絲分裂,減數分裂中染色體和DNA的數量的變化感到不好理解。
三、表格能更容易比較出兩個項目的相同和不同之處
關鍵詞:仿生學;橋梁;設計;創新;設計優化;應用
中圖分類號:U442.5 文獻標識碼:A 文章編號:1674-7712 (2013) 02-0127-02
一、仿生學的理念與實踐
經過億萬年的生物進化,各種生命結構已經呈現出非常合理化的狀態。它們具有小巧、靈敏、高效的特點,現在很多科學領域都引入了仿生學的理念,仿生學理念為科學領域提供了新的思路和方法、概念,通過對仿生學理念的應用各學科都取得了顯著的研究成果。仿生學由于研究角度不同分類也不同,本文從宏觀和微觀兩類來研究仿生學。宏觀仿生學主要研究生物體(包括動物、植物、微生物、人類)和自然界物質存在的外部造型、表宏觀仿生面紋理、力學構造特點、生物材料性能、生物的運動方式、行為規律、視覺意象等,微觀仿生學則研究生物體內部微觀系統,重點研究生物體能量轉換、內部神經反應機理、信息傳遞處理和行為調控能力以及適應環境的生存能力等。在工程研究中,主要是研究生命系統中的結構或功能如何應用到工程技術中來實現其價值。通過研究資料分析仿生在工程中應用的可行性,然后建立模型,再通過計算機技術,分析、模擬、仿效生命系統,最后設計、制造出工程結構。
二、橋梁設計中的仿生理念
大自然的影響橋梁的設計,在自然界中可以找到梁橋、拱橋和吊橋三類體系的原型。橋梁在現代橋梁結構中分為整體和細部構造兩部分。由于以仿生學宏觀和微觀的分類為前提,橋梁設計中的仿生理念應用也分為宏觀設計和微觀設計兩類,把宏觀和微觀統一起來就形成了即綜合仿生設計。宏觀仿生設計是一種對形態結構的仿生設計。微觀仿生設計是一種對功能機理的仿生設計。仿生理念的引入使設計出的橋梁更加具有了生命特征。
(一)宏觀仿生與橋梁設計
自然界中的生物經過億萬年演變進化結構和形象更趨于合理化,對環境也更加適應。
1.形態仿生與概念設計
對自然界精髓有選擇性地吸收是使橋梁設計更加合理新穎的必要條件,很多橋梁設計靈感都來自于對自然界或人體骨骼及動植物形態的研究,在橋梁設計工程中,要在研究仿生的基礎上,找到更合理、可行性更高的設計方案,從而使橋梁更安全、更具使用價值。
2.結構仿生與創新設計
人類通過對自然界的觀察研究,對動植物機體的結構有了深入的認識和了解。橋梁設計中引入了動物及人體骨骼結構的優化性能。橋梁設計具有延續性,在不斷的發展中,淘汰結構繁瑣且傳力路徑不明確的不合理的結構,并原結構基礎上對其加以改進,使橋梁設計更合理化,從而實現橋梁造型的創新。
3.意象仿生與橋梁美學
生命體與自然界的和諧之美是一直是人類追求的目標。在橋梁美學設計中同樣追求生物領域的形態、比例、質感、色彩。仿生設計正是體現了自然美學的理念。在現代橋梁設計中,在造型及景觀方面都可以借鑒自然美學意象,使橋梁更具有文化性、社會性甚至情感性。
(二)微觀仿生與橋梁設計優化
自然界的生物結構能夠在橋梁概念設計方面給設計師很多的靈感,動植物其內部功能和機理能夠讓橋梁結構設計更加的優化。橋梁設計中首先要考慮在各種荷載的作用下,橋體的安全性和耐久性。
1.仿生材料與新功能橋梁
橋梁結構的發展與材料的發展是相一致的,材料是源于自然界的,比如園丁對植物根部的觀察最后產生了在橋梁設計領域重要的具有跨時代意義的鋼筋混凝土材料。在現代橋梁的設計中要重視發揮應用材料的最大特質,實現橋梁的可持續性。仿生學理念的引入,為橋梁設計帶來了創新,同樣仿生材料的應用也為橋梁工程打開了一個新局面。這種新型材料發揮其優越性,逐漸取代傳統材料。如把自然理念用于橋梁防水系和涂裝層材料的研發和設計中使橋梁更節能更環保等。
2.功能機理仿生與設計優化
仿生學研究的核心問題是動植物的功能機理,主要包括生物力學、行為以及能量轉化等。縱觀今生的歷史,鳥類翅膀的剖面是飛機的機翼原型,對蜻蜓翅膀上翅痣的研究和模仿,成功的解決了機翼的顫振問題。這些都是仿生理學理論在實踐中成功應用的典型。橋梁在發展中受到自然災害的威脅和制約的因素比較大,所以在橋梁工程的發展中,應該有效借鑒生物自身的調控和適應能力,將生物性質用于橋梁結構體系中,使橋梁能夠具備主動式的類生命體性質,從而減少自然災害對橋梁的影響。
3.神經系統仿生與類生命橋梁
生物的進化需要適應其所生存的外部環境的不斷變化,調節是人和動物神經系統的主要作用。在橋梁設計中也要重視它在承受外部作用時,自身調控抵抗外力作用的能力。基于這種需要設計師們研究出了實時監控和阻尼器,使橋梁具備了神經系統的第1步。隨著現代控制理論和計算機科學的發展與進步,橋梁的“神經系統”更加完善,通過感知結構的變形、動力響應,把信息傳送給“大腦”的中樞神經系統,之后通過神經反射來調節使其適應內外環境。因此,橋梁在應對外力影響時采用主動地調節控制結構,使橋梁在抗風、抗震、水文、列車走行性等方面都有了顯著的進步。