新課程理念下概念模型教學策略的對比分析

林雪 戴心意 苗苗 趙芳芳

摘要 生物進化理論是中學生物教學中的重要內容，多以概念模型的方式呈現。課堂教學中，對這一概念模型的教學策略能夠影響學生對生物學概念的理解及思維習慣的形成。通過比較分析自然選擇概念模型的兩種教學策略，強調概念模型的教學應突出學生的主體地位、聚焦概念間的邏輯關系、滲透科學本質教育，以發展學生的生物學學科核心素養。

關鍵詞 課程標準 概念模型 教學策略 生物進化

中圖分類號G633. 91

文獻標志碼 B

《義務教育生物學課程標準（2022年版）》（以下簡稱新課標）提出學生要通過生物學課程形成正確的價值觀、必備品格和關鍵能力，發展生物學科核心素養，主要包括生命觀念、科學思維、探究實踐、態度責任。傳統生物教學往往以生物知識的識記為教學目標，而生物學教學應以知識為載體，強調人類認識自然的思維和方法，引導學生認識自然科學的本質。新課標提出了“內容聚焦大概念”的課程理念，聚焦學生對重要生物學概念的深刻理解和應用，以發展學生的核心素養。作為義務教育階段生物課程中的重要內容，生物進化理論能夠幫助學生理解生物的多樣性和統一性。對比新舊課標，舊課標要求學生通過學習獲得生物進化的基礎知識，能夠概述生物進化的主要歷程、認同生物進化的觀點;新課標基于對概念“遺傳變異和環境因素的共同作用導致了生物的進化”的學習，要求學生能夠“運用進化與適應的觀點，解釋生物多樣性的原因”。新課標強調學生對概念的理解，削弱了對知識獲得的要求，體現了生物教育改革的新要求，即通過引導學生進行深度學習、自主構建概念理解，從而發展學生的科學思維，使學生能夠使用科學思維和科學方法探討或解決實際問題。

科學家在科學探究過程中常常使用模型與建模的方法，他們通過建構模型來描述所研究的科學客體，或者基于實驗數據，形成新的理論或概念來解釋或預測科學現象。概念模型是科學家在描述、解釋或預測科學現象或事物時所構建的一種外顯的、精煉的表征。自然選擇學說是達爾文基于觀察、數據和嚴密的邏輯推理所形成的對生物進化與適應的合理解釋，而自然選擇學說的概念模型則是對這一學說的外顯精煉的表征。下面基于蘇教版八年級上冊“生物進化的學說”的內容，結合模型教學理論，對“自然選擇學說”這一概念模型的不同教學策略進行了描述、比較和評析。

1 教學過程呈現

1.1 教師A的“概念模型講授”教學過程

1.1.1 復習導入，前置預習

教師回顧上節課學習的進化樹，引導學生思考生物進化的原因，引入新課。教師給出長頸鹿進化模擬圖，引導學生發現長頸鹿進化的趨勢為“脖子越來越長”，讓學生通過討論來解釋這一趨勢。學生提出兩種解釋：高處食物的選擇;為了吃到高處的食物。

1.1.2 引入達爾文，講解概念模型

教師展示了本節課的教學目標，介紹了達爾文的生平及研究成果，引導學生齊聲閱讀教材中自然選擇學說的內容，同時教師板書并講授自然選擇學說的要點，即“過度繁殖、生存斗爭、遺傳變異、適者生存”，并對內容要點進行了解釋和說明。

1.1.3使用島嶼情境，講授概念模型

教師播放加拉帕戈斯群島及島上地雀的視頻，展示不同種類地雀的照片，引導學生關注地雀喙的差異及其產生原因。

教師依次給出兩個食物不同的島嶼作為情境，即食物只有仙人掌的島嶼，和食物只有堅硬果實的島嶼。教師通過提問和工作單引導學生利用自然選擇概念模型對其進行分析，得出“食物類型決定雀喙進化方向”的結論。隨后，教師要求學生匹配不同類型的鳥喙與其所適應的食物。

基于上述活動，教師給出自然選擇學說的概念，并將其歸納為：物競天擇，適者生存。然后，展示獵豹和仙人掌的例子，強調環境對生物進化的決定作用。再引導學生回歸到長頸鹿進化模擬圖，使學生從之前提到的兩種猜測中選出正確的解釋，即自然選擇。學生進行小組討論，分析長頸鹿進化的過程，并分享討論的結果。

1.1.4延伸拓展，介紹其他學說

教師介紹了其他的生物進化學說，如綜合進化學說、分子進化學說，提出“生物進化學說是不斷發展的”，并介紹了澄江動物化石群及其影響。

1.1.5課上評價，鞏固助學

教師展示幻燈片上的判斷題、填空題和選擇題，幫助學生鞏固自然選擇學說相關內容;最后，布置課后研學任務，即課后閱讀材料、了解人類的進化過程。

1.2 教師B的“概念模型建構”教學過程

1.2.1 創設昆蟲繁殖情境，導入新課

課前教師將桌椅布置成6-7人小組。上課后，教師創設了情境：每個小組是一個海島，教室是一片海洋。教師給出在海岸生活的一種昆蟲的繁殖規律，引導學生通過計算理解該昆蟲繁殖能力強、后代數目多，隨后引發學生思考數量龐大的昆蟲中是否存在變異現象，并以翅膀的不同形狀為例，導入本節課的第一個模擬活動。

1.2.2 創設大風情境，模擬昆蟲翅膀的進化

教師創設了一個經常刮大風的海島情境，引導學生經過小組模擬，探究在大風環境下兩種昆蟲的存活情況。教師為每組學生提供10只教具昆蟲（5只大翅，5只殘翅），要求學生記錄模擬實驗中的數據并總結規律。幾分鐘后，教師匯總各小組的實驗數據，引導學生構建對“有利變異”這一概念的理解，即殘翅昆蟲更容易在此海島生存下來，有更多的機會繁殖后代。教師指出20年后這座海島上殘翅昆蟲的數量會更多，使學生思考昆蟲的定向改變，并引出“生物可以進化”這一觀點。

隨后，教師引導學生思考此情境中大風的作用，并讓學生在小組內利用給定的專業術語共同構建概念模型（圖1）并分享。教師請學生上講臺完成此概念模型的構建，并將之前情境中的“大風”歸于“生存斗爭”中。教師引導全體學生使用該概念模型解釋海島大風情境中昆蟲的進化現象。

1.2.3 創設加拉帕戈斯群島情境，模擬鳥喙的進化

教師創設了加拉帕戈斯群島的情境，小組內學生借助繃帶、牙簽等材料用手模擬3種不同形狀的喙，探究在具備不同食物類型的島嶼上具有不同形狀喙的地雀的存活及繁衍情況。教師給各組分發3種不同的食物，規定取食5個等同于完成一代繁殖，將取得的食物換算成地雀可繁殖的后代數，完成表格（表1）。

教師匯總各組學生的實驗結果，引導學生得出島上的地雀朝著不同方向進化的結論，并要求各小組用己建立的概念模型來解釋各自島上地雀的進化現象。

1.2.4 回歸現實，引發思考

教師給出閱讀資料，指出本次課堂中雖是通過模擬實驗完來成有關自然選擇的概念模型的構建，但在真實背景下，同樣有科學家的實地驗證。此外，教師還給出了澄江動物化石群的材料，鼓勵學生繼續探究生物多樣性的奧秘。

1.2.5 即時評價

教師出示題目，了解學生對自然選擇學說的掌握情況。

2 教學策略比較

本節課的教學涉及自然選擇學說的內容和應用，教師A和教師B的課堂教學的共同點在于都包括了概念模型和探究活動。概念模型的使用能夠幫助學生更好地理解多個生物學概念的聯系;而探究活動能夠激發學生的主動思考，并有助于培養學生的科學思維。兩位教師的區別在于;教師A運用了對自然選擇學說的直接講授策略，聚焦學生對自然選擇學說的應用;而教師B則運用基于模型的探究式教學策略，重視學生對自然選擇概念模型的構建。

2.1 概念模型的講授vs建構

教師A的教學基于對教材的閱讀，替學生總結了自然選擇學說的要點，并運用教師為中心的講授法進行了要點的解釋和說明。這種教學方法相對傳統，能使學生迅速抓到概念模型中的重點，教學過程能夠按照教師的計劃有條不紊地開展。相對而言，教師B的教學讓學生在具體的情境中進行實驗并根據數據構建對于實驗現象的解釋。這種教學方法相對費時，但獨特的情境讓課堂教學充滿趣味，學生的學習熱情較高。在學習過程中，學生用自己的語言解釋具體的生物現象，體現了以學生為中心的教學理念，充分發揮了主動性。

2.2 工作單vs基于模型的探究

教師A的教學強調學生對自然選擇學說的應用，通過引導學生完成工作單上“食物類型決定雀喙進化方向”的探究任務和要求學生匹配喙的類型與食物種類的活動，可以加深學生對教材上達爾文雀進化現象的理解，能夠提高學生使用自然選擇學說解釋進化現象的能力。教師B的教學基于模擬實驗，讓學生通過探究實踐收集數據，基于數據解釋生物進化的現象。學生在動手實踐中能夠直觀體會到喙型與食物類型間存在的適應關系，且能夠理解“適應程度決定可獲得的食物數量”的概念。但是在教師B的課堂，部分學生在進行探究活動時因未能理解活動規則得出了意料之外的結論，因而探究實踐活動的開展往往對教師的課堂應變能力有著較高的要求。

2.3 概念的整體呈現vs依邏輯順序呈現

盡管兩節課的主要內容都是自然選擇學說，兩位教師的教學策略卻截然不同。從教學內容的整體結構來看，教師A始終把自然選擇概念模型作為一個整體，讓學生同時學習此概念模型的所有要點，然后用整個模型來解釋不同情境下的生物進化現象。而教師B首先利用海島的昆蟲情境強調了生物的“過度繁殖”現象，然后通過“種群中存在變異”過渡到第一個模擬實驗中大風作為一種“生存斗爭”的情境，最后到第二個模擬實驗中食物供給能對喙型進行定向選擇的情境。教師B的教學中重要概念依次呈現，且各個概念間的邏輯關系相對清晰，這種策略可能更適合初中生的認知特點。而教師A的策略應該更適合認知能力較高的學生。

3 反思與建議

教師的概念模型教學策略的選擇受具體的教學內容、學生情況及教學目標的影響。結合對課堂教學的觀察及已有研究，下面就生物學概念模型教學提出以下建議。

3.1 重視學生對概念的自主建構

傳統的教學往往強調知識的傳授，而以學生為中心的教學強調學生的自主構建。生物學知識是教學的載體，教師要善于通過具體的情境，讓學生用自己的語言來描述或解釋生物學現象，讓學生建構對生物學概念的深刻理解，才能更好地應用和遷移所學知識。

3.2 聚焦概念間的邏輯關系

概念模型的教學需要外顯化概念間的邏輯關系，學生在明確概念的內涵之后，能夠明確不同概念的主次、因果等邏輯關系。已有研究發現，學生經常錯誤地認為環境變化發生在前、遺傳變異發生在后，從而生成了包括“環境變化導致遺傳變異”“生物為了適應環境而改變”等錯誤概念，因而對復雜概念模型的教學應使概念間的時間、空間上的聯系及邏輯關系外顯化。如果學生能夠理解概念間的關系，他們將能夠形成對科學現象的合理解釋而非錯誤概念。

3.3 滲透科學本質教育

自然選擇學說的提出經歷了漫長的過程，眾多科學家提出了不同的理論模型來探討或解釋生物的多樣性和可變性，而新證據的出現也促進了新學說的提出，這體現了科學本質中的“科學知識的產生是帶有一定主觀性的;科學知識具有暫定性，會隨著科學的發展發生變化”等觀點。新課標提出了“教學過程重實踐”的課程理念，要求教師要精心設計能夠調動學生學習興趣、符合學生認知特點、貼合生物學科知識的探究活動，使學生在探究過程中領悟人類在科學探究中使用的科學方法和科學思維，意識到科學學習的目標是能夠形成對自然世界的科學認識，能夠利用所學創新地解決實際問題，而非被動接受所學的科學知識。

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