高三生物复习课《光合作用与呼吸作用综合分析》核心概念建构培养学科素养

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  【摘要】本文以高三生物复习课《光合作用与呼吸作用综合分析》为例子采用了核心概念教学,如何在课堂上建构核心概念?如何通过核心概念教学培养学生的生物学科素养?本文尝试构建符合学生认知规律和生物学发展的概念体系。试图使生物学核心概念和蕴含其中的思维、方法在课堂中得到落实。
  【关键词】核心概念;学科素养;概念图
  一、高三生物复习课《光合作用与呼吸作用综合分析》核心概念的界定
  在基本概念中使用频率最高的那些概念就是核心概念,即关乎学科知识掌握最上位的那些概念。费德恩等人认为,核心概念是一种教师希望学生理解并能在忘记其非本质信息或周边信息之后,仍能应用的概念性知识。这些核心概念具有广阔的解释空间,源于学科中的各种概念、理论、原理和解释体系,为领域的发展提供了深入的视角,还为学科之间提供了联系。
  结合上述理论,生物学中“核心概念”应该具备以下三个特点:
  (一)核心概念是指对于本节课乃至整个高中生物教学起到一个统领、主导作用的概念。若用概念层级来排序,光合作用、呼吸作用是本节课的两大核心概念。每部分教学都应从这两个核心概念出发,展开教学。
  (二)核心概念蕴含着学科思想和方法,反映学科内容。
  《必修1》从微观上深入地理解生命的本质,把细胞作为一个独立的系统,研究了细胞的各项代谢活动,而光合作用、呼吸作用是细胞最重要的代谢活动。因此,“呼吸作用”“光合作用”是该单元该节课的核心概念。笔者教学中要求学生构建光合作用,呼吸作用过程的思维导图,画出线粒体叶绿体结构,从而引申出真光合作用,总光合作用、光照补偿点,光照饱和点等二级概念,加深对细胞光合作用,呼吸作用这两核心概念的理解,收到了良好的教学效果。
  (三)核心概念处于概念图中的核心位置。
  核心概念统领具体概念并且有助于理解具体概念。一个概念图通常只用来表达一个主概念,主概念之下分出几个相关联的支概念。虽然光合、呼吸作用是细胞的生理代谢过程,但在“细胞代谢”这一块教学中就属于核心概念了。人教版关于这一块是围绕“呼吸作用”“光合作用”介绍了科学发现史、过程特点和相关实验、影响因素还延伸到这类图表题解法,都围绕“呼吸作用”“光合作用”这两核心概念展开。
  二、从核心概念的视角展开的课堂教学策略
  核心概念教学要建立在对概念及概念系统的研究基础上。教学从如下几个方面展开:
  (一)提炼核心概念——确定课堂教学的中心
  面对一个模块教学或具体一节教学内容,教师较好地区分核心概念、并列概念、从属概念。进而准确理解核心概念。这节复习课,模块研究的核心概念是肯定是“光合作用”“呼吸作用”。
  图1从概念間的逻辑关系出发,把其中的光反应,暗反应,有氧呼吸,无氧呼吸,真光合作用,净光合作用列为一般概念,水的光解,ATP的合成,CO2的固定,C3的还原等列为具体概念。
  这节课的教学目的是:通过构建光合作用、呼吸作用过程,能绘出光合作用、呼吸作用的基本过程图;以及对光合作用呼吸作用各个阶段的比较,培养观察、归纳综合、灵活分析和应用知识的能力。通过师生互动教学,培养自主分析和主动探索的生物学科素养。通过第二段线粒体叶绿体之间气体的关系理解光合作用和呼吸作用的联系,掌握几个二级概念比如真光合速率,净光合速率,光照补偿点,光照饱和点,达到熟练分析图表题的目的。借助光合作用的物质和结构及动态变化全过程的分析,认识普遍联系、运动变化、内因与外因等辩证唯物主义观点和结构与功能相统一的观点。
  (二)多角度解析核心概念——培养学生生物学科素养
  本节复习课要在学生原有基础上有所提高,表现在几个方面:①重视发现史的教学;②“光合作用”“呼吸作用”过程是本节课的核心内容;③“光合作用”“呼吸作用”意义的教学;④重视相关实验的教学。这样的处理从多角度对“光合作用”进行阐述,给我们一些教学启示。
  其中的发现史教学和相关实验教学我们把这部分内容放在导学案中,要求学生在课前已经完成这部分内容,因为科学史和相关实验是一个接一个的过程,学生关注与核心概念有关的科学史,考虑概念的内涵和外延。上述教学处理运用生物学史和相关实验抓住了“光合作用”“呼吸作用”内涵和外延。
  其次,我们这节课的核心在于建构光合呼吸作用的过程以及两者之间的联系。我们第一步要求学生:
  1.尝试用简要图示表示光合作用和呼吸作用中物质和能量的变化关系
  2.试着从反应式上追踪元素的来龙去脉
  (1)写出光合作用总反应式:
  (2)写出有氧呼吸反应式:
  然后再要求学生围绕光合作用呼吸作用这两个核心概念展开,把这概念图画出来。
  第二步是根据线粒体和叶绿体的构造分析细胞对O2和CO2放出和吸收的关系引申出二级概念:真光合速率和净光合速率,呼吸速率,光照补偿点,光照饱和点。
  理解核心概念研究过程中的科学的思维和方法。上述处理还关注到对相关的实验的处理,总结核心概念的本质。在一定分析的基础上师生对课本上概念的要素、反映出的本质、内涵和外延进行总结和提升,落实教学要求。
  3.关联一般概念和具体概念——建构核心概念的逻辑性支撑
  将教材中的一般概念、具体概念与核心概念进行关联是核心概念教学的关键。建构主义学习认为学生已有的概念来自日常经验或以前的科学课程,是新知识学习的起点。概念图是建立概念间的联系最常用的方法。引导学生进行有意义的构建是十分必要的。通过这节课的处理大部分学生可以构建出这两个核心概念的概念图 。概念的运用是学习概念的目的,也是检验概念掌握的标志。教学鼓励学生通过变式训练分析和解决问题。
  构建概念图对学生的要求较高,教学要求我们给予学生更大的耐心,及时展示和评价学生绘制的概念图。我们要求学生先列出概念再分层次写出概念,然后据联系画连线,将关联词写在连线旁,最好举经典事例写在概念旁。
  如:
  利用概念图使学生加深对核心概念的理解,使学生能比较各概念间的区别和联系。通过学生绘制概念图培养学生把握知识的能力,通过同伴互助、小组合作绘制概念图培养学生合作意识和团队精神,加深学生生物学科素养。
  参考文献:
  [1]裴新宁.概念图及其在理科教学中的应用[J].全球教育展望,2001,8:47-51.
  [2]朱培伟,孔君.提高课堂效率的捷径──优化核心概念教学.人教网.
  [3]杨群英.以探究性学习建构生物学核心概念应注意的几个问题[J].当代教育论坛,2016(4).
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