张玉平.概念教学：促进学生生物学概念的理解与建构[J].基础教育课程,2023(12):51-57.

大庆市高中生物学刘锡凯名师工作室

概念教学在生物学教学中占有重要地位。学生的学习过程就是对概念的不断重构。生物学教师在概念教学中要以课标为引领，纠正学生错误前概念，助其建构概念体系；引入生物学史，使学生了解概念的发展历程；为学生搭建“进阶”之路，使其真正理解生物学概念，提升核心素养。

概念是对事物的抽象，是人们在观察、实验的基础上经过思维后形成的。就科学概念来说，大多数概念已经有了“标准”的说法，形成了所谓“词典中的概念”。在教学中，这些“词典中的概念”固化为教科书中的文字，是一种客观存在。学生头脑中的概念是其主观建构的，这些概念被建构成什么样子，应达到什么水平，是有一定的客观标准的。概念教学的目的就是要帮助学生建构自己头脑中的接近于“词典中概念”的概念。在中学生物学教学中，深化概念教学，促进学生的概念建构，对培养学生对学科本质的认识，提升学生科学素养具有重要意义。

一、为什么要关注概念教学

（一）课程标准的要求

以往的生物学课程标准或教学大纲通常采用“行为动词+术语”的方式表述教学要求，比如“阐明绿色植物的光合作用”，不同年级的学生（小学、初中、高中、大学） 对它的理解程度固然有差异，但都会认识到光合作用对植物生长起着决定性作用，这就是概念客观性的表现。然而，虽然所有学段都用术语“光合作用”来表述教学内容，但它并不能完全反映特定学段的教学要求。当然，确切的生物学术语对于科学交流以及学生最终理解概念也是相当重要的，但教师如果把主要精力集中在让学生记忆这些科学术语上，要求学生对一些不理解的知识进行死记硬背，就容易把生物学学习变成一种机械记忆的过程，学生对知识的理解程度也会受到限制，无法真正掌握科学的本质。《义务教育生物学课程标准（2022年版）》（以下简称“新课标”）明确提出，“优化课程内容，提炼大概念，精选学习内容，突出重点”“让学生能够深刻理解和应用重要的生物学概念，发展核心素养”，新课标的这一改变突出了概念理解的教学目标，也为教师的课堂教学指明了方向；此外，《普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订）》（以下简称“高中课标”）也在必修和选择性必修模块的教学要求中提出“内容聚焦大概念”的理念。可见，围绕生物学概念组织教学，促进学生深入理解概念，符合生物学课程标准的要求。

（二）概念教学有利于学生对知识的理解和重构

在学生进行系统的生物学学习前，其对于一些生物学问题已经有了自己的概念，有些概念是正确的，有些可能是错误的。而学生学习的过程就是不断建构和重构的过程，建构新理解则意味着概念改变。建构主义的一个基本原则是，只有对已有概念不满意时才会出现概念改变，而不是因为别人告诉了你什么。因此，概念改变的首要条件是学习者对当前的概念产生不满，或者说当前概念无法解释学习者所看到的现象和事实；其次是新概念具有可理解性、合理性和有效性。因此，生物学概念教学不能忽略或者直接否认学生的已有概念，而要使他们看到新概念有助于自己更好地理解这个世界，要为学生建立起新、旧概念之间的联系，改变学生既有的思维方式，或是改变某些原有概念的关联方式。这正是概念教学重在理解和建构，而不是直接传递、让学生机械记忆的原因。

（三）建构概念是为了学生更好地了解生物学本质

概念是一些经验事实的结晶，学习者是在对事实了解的基础上形成概念。在教学中，教师一方面需要向学生提供各种丰富的、有代表性的事实来为学生的概念形成提供支撑，另一方面，教学活动不应仅停留在让学生记住一些生物学事实，还应引导学生对事实进行抽象和概括，构建新概念。例如，牛、羊、马都有蹄子，学生由此可以联系到它们所吃的食物——草；而狮、虎、豹脚上有肉垫，嘴里有尖牙，是为了偷袭和杀死猎物；在此基础上，教师可以引导学生进一步推想其他动物的特征，再结合其生存环境，发现、分析、总结事实，并对事实进行抽象和概括，最终建立“适应与生存”这一生物学重要概念，为学生在新情境下解决相关问题奠定基础。

同时，对于学生头脑中已有的概念（前概念），特别是那些与生物学概念相抵触的错误概念，教师需要予以关注，并帮助学生消除错误概念，建立生物学概念。如有学生对花鸟虫鱼的概念边界比较模糊，可能错将鲸和海豚等哺乳动物也认作鱼，教师在教学中应引导学生厘清概念，纠正错误认知，建构新的正确的概念，从而掌握相关生物学知识。需要注意的是，教师在教学设计时可以为学生“铺路”，但最好是在有教师帮助的前提下由学生来“建桥”，这才称得上是概念建构。

二、生物学概念建构与发展的教学路径

（一）纠正错误前概念，建构概念体系

1.纠正错误前概念

学生的前概念是概念教学的出发点,但由于前概念具有隐蔽性，揭示学生的前概念便成为教师教学设计时的重要任务之一。已有实践表明，运用诊断性评价的方法（包括谈话、课堂提问、访谈调查、图示思想、概念图策略、教学前测等）可以探明学生对某一问题的已有想法或理解，通过这些方法，教师可以在探明学生前概念的基础上对前概念进行分类，并思考如何运用有效手段来纠正其中的错误概念。同时，概念建构是学生自身的思维转变，学生也必须明确自己所持有或所运用于解释某种现象的观念，因而在教学时教师还应提供如小组讨论、集体讨论、个别提问或写字画图等机会，让学生表达出自己的前概念。

如“细胞的能量通货——ATP”一课的教学，教师事先分析得知这节课学生常见的错误前概念有4个（表1），因而在课堂中通过实验、模型、资料介绍等方法纠正学生的错误概念，帮助学生建立科学概念。

2.建构概念体系

掌握学科的基本概念架构有助于学生对学科知识的记忆，并能促进其学习的迁移，因此教师应该帮助学生有关联地学习生物学概念。生物学课程内容都是以学科大概念为核心构建的，大概念是联结学科知识的纽带，它帮助学习者将孤立、零散的事实性知识和技能整合起来，形成对学科内容的综合性理解。大概念统领下不同层级的概念共同构成了学科课程内容的框架。

仍以“细胞的能量通货——ATP”一课为例，这一课的大概念是“细胞的生存需要能量和营养物质”，重要概念是“ATP是驱动生命活动的直接能源物质”，一般概念分别是：①葡萄糖不能直接供能，ATP能直接供能；②ATP的结构适于直接供能；③细胞通过ATP与ADP的相互转化，保证了能量的持续供应。教学中，教师如果过多着墨于ATP的模型构建，学生对ATP的理解很可能会停留在表面，知其然不知其所以然。故教师应以大概念为统领，从上至下依次建构重要概念和一般概念，并将概念与具体知识点建立连接，帮助学生透过具体内容来达成对概念的理解。

同时，概念之间也是相互关联的。如教学“呼吸作用”时，教师通过种子萌发时吸收氧气的实验导入呼吸作用的概念，在此过程中，学生理解了呼吸作用的场所是线粒体，生物要吸收氧气、放出二氧化碳；但如果不将其与光合作用的概念相联系，他们就很难理解呼吸作用所分解的有机物从何而来、生物圈中二氧化碳和氧气的平衡怎么解释。只有建立了概念之间的联系，学生才会形成相互关联的概念架构。因此，教师在教学时既要重视概念本身的内涵，又要注重概念之间的关联，通过演示、分组实验、资料分析、讨论等一系列方法加深学生对概念的理解。

（二）引入生物学史，使学生了解概念的发展历程

生物学史材料的使用不仅是为了呈现事实性知识，更重要的是让学生了解概念的提出历程，历史上一些生物学实验的数据、现象，科学家取得某一成就的方法、思路、过程等等，使其在了解生物学史的过程中更深入地理解概念。

1.以“历史—探究教学法”促进学生概念理解

科学史展示科学探究的过程、科学精神和情感。基于科学史对科学教育的重要意义，科学史教学也越来越受到重视。高中课标中安排的生物学史内容可分为两部分：一部分是在选修和必修课的教材正文中安排，如“说明光合作用以及对它的认识过程”“概述植物生长素的发现和作用”“总结人类对遗传物质的探索过程”；另一部分则在教材（如人教版《高中生物必修（一）（二）》）的资料分析、科学史话、科学家访谈、科学家的故事、科学前沿等栏目中展示，要求学生在学习时自行搜集。如在“光合作用”教学中，教师就可以把普利斯特利的研究以实验课与历史故事结合的方式引入，这个实验相对简单，很容易实现，如黑暗和光照条件对绿色植物光合作用的影响、“绿色物质”及产生纯净空气的条件等。师生围绕有关生物学史和科学本质的问题开展对话与讨论，以“与历史对话”的方式，跟随科学家的脚步，追踪实验科学的路径，这种教学法就是“历史—探究教学法”。当进行这些探究活动时，学生有机会在某种程度上重现彼时开展实验所遇到的知识谜题和科学争论，参与这种形式的活动能使学生深入理解概念、增加成就感、提高实验技能、完善科学知识结构，同时还能丰富他们的科学知识，提升素养。

2.回顾史实促进学生前概念转变

概念作为人类理解世界最稳定的结构，既会随着我们的经验及对世界理解的改变而变得越来越系统，也会随着科学理论的发展而发生转变。学生的概念转变与科学史的发展类似。从科学史的发展可以看出，学生有许多前概念与科学史是相平行的，也就是说，学生对于某些问题的错误认识常常与历史上的科学家曾经有过的错误认识一致。因此，科学学习与科学革命相似，就是原有概念（前概念）的改变、发展和重建的过程。通过科学史教学，学生认识到科学家也会犯错误，从而转变自己的错误概念，更深刻地理解科学的探究本质。

如，对遗传学中两个重要人物达尔文和孟德尔的比较：早在1866年，孟德尔就发表了他对豌豆长达八年研究的结果，提出了遗传定律，他是第一个主要依靠统计分析来解释性状如何遗传的生物学家。但当时的很多生物学家对他的论文不以为然，甚至给出了一些错误的研究建议。而几乎在孟德尔进行豌豆实验的同时，达尔文也在收集金鱼草的数据。他把花形状正常的植株与花形状异常的植株杂交后，得到后代的花形状全部正常，他认为这是因为两种形状被混合了。但当他把F1植株进行自花授粉后，产生的后代中有88株的花形状正常，另37株的花形状异常，这一结果使他感到非常困惑。彼时的达尔文，并没有注意到孟德尔发现的“孟德尔比例”，导致他没有看出F2代中正常花和异常花植株比例的重要性，因此也就没有发现遗传定律。直到达尔文晚年时期，他才试图发现遗传定律，但他用的并不是实验法，而是归纳法，即通过收集尽可能多的有关遗传和变异的事实，从中归纳出一些结论，然后提出一个假说来解释所有的结论。不幸的是，由于遗传现象极其复杂，且达尔文依据的遗传现象有的是虚假的，因此他提出的假说（泛生假说）也就从根本上错了。直到1900年这一年，先后有三位科学家声称重新发现了孟德尔的研究成果，他们都是在各自进行遗传规律的研究时查阅前人的文献，读到了孟德尔的论文，并且都把“首发功勋”记在了孟德尔头上，从而成就了科学界的一段佳话。

很多学生并不了解遗传定律的曲折发展历程，对于孟德尔和达尔文的认知也仅限于课本介绍，对相关概念只是机械记忆，缺乏自己的思考和判断，导致存在一些错误的前概念，如对两位生物学家专业成就的盲目判断等。教师应向学生介绍这一段科学史的真实情况，引导学生在了解遗传学发展史的过程中，厘清相关概念，同时学会辩证地看待问题，从而实现前概念的转变。

在生物学教学中，教师可以把那些科学发展史中缓慢、艰难的实验历程作为教学素材，有计划地组织教学、选择实验和活动、解答学生问题和疑惑、引发学生思考和讨论，促进学生对生物学概念的理解。

（三）为学生搭建“进阶”之路

学习进阶是学习者从基于个体经验对概念的粗浅认识到精熟科学理解的学习成长历程，是学生对概念理解从迷思概念到科学概念的认识发展过程。学生对生物学概念的掌握会随着年龄和年级的增长而发生变化，科学概念在不同阶段对应不同的内容和教学要求，随着学段的逐渐提高，概念学习将形成通往更高水平的“阶”。因此，教师在教学中要关注学生的最近发展区，如低年级学生，由于刚刚接触生物学，对一些名词术语尚难接受，教师对于概念的教学应以对日常现象的概括为主，先让学生对一些现象产生兴趣，再采用适当的教学方法使其自然提升认识水平；随着学生年级的增长，需要对所知道的现象进行科学解释，即理解现象背后的机理是什么，这时教师教学的关键点是修正学生对科学现象可能存在的误解，确定概念学习的起点，帮助他们构建起科学、正确的生物学概念。教师唯有在对初、高中内容全面了解的基础上建立起学科概念的学习进阶，才能在教学中更加有效地引导学生构建科学全面的概念体系。

以“细胞的增殖”教学为例，该内容在初、高中都有涉及，课程标准在概念的分层方面设置较为明显，因此教师能在教学中更好地把握学生所能达到的水平。表2为从七年级到高三年级生物学课程中涉及的“细胞增殖”的内容，笔者从概念的角度梳理了学生对概念的认识水平、教学活动的建议以及学生应形成的重要概念。

从表2可以看出，从学生刚接触生物学时“细胞的增殖”概念由简单的细胞分裂产生新细胞，到高二时细胞增殖时细胞内部的变化，再到影响生物的遗传和变异，概念的水平是“阶梯式”上升的。依据此表，教师可以在评估学生现有水平的基础上，确定下一步以什么“阶”为起点进行教学。

“进阶”不是单纯指知识由简单到复杂的发展过程，更重要的是学生思维的发展和学习方式的变革，这也是教师在研究学情、确定“进阶”起点时所要考虑的维度之一。

（作者：张玉平，北京教育学院学术资源部，副研究员，《北京教育学院学报》编辑部主任。）

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文章来源于《基础教育课程》杂志2023年第6期（下），转载需注明出处

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张玉平.概念教学：促进学生生物学概念的理解与建构[J].基础教育课程,2023(12):51-57.

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