以预学单助推概念建构的教学实践

作者:张翰 来源:本站原创 发布时间:2019年10月09日 点击数:

科学概念是生物学学习的重要基础,学生在学习概念的过程中可以逐步培养和发展科学思维能力和科学探究能力,并由此形成一定的生命观念和社会责任,所以,科学概念的教学是培养生物核心素养的重要途径。

学生科学概念的建立是在老师的引导下,通过学习而自主建构的,这其中,前概念在学生的科学概念建立中扮演十分重要的角色。当科学概念和前概念比较一致时,学生就容易理解;反之,他们就会觉得很难。所以在实际的科学概念的教学中,如果教师能够把握住学生的前概念,就会使教学有的放矢,从而助推科学概念的建构。那么,教师该如何去把握住学生在科学概念学习过程中的前概念呢?通过教学实践,笔者认为运用预学单开展概念教学不失为是一个有效的教学方法,其流程如下图1。

 

 

注:图中每个方框内的内容表示流程中的环节,每个方框左边是该环节的操作者,右边是该环节想要达到的目标或想要体现的意义。

运用预学单进行教学,在其他学科、其他学段中都有零星的不同程度的实施,但在高中生物的教学中却还很少见,也未见运用预学单开展教学相关的系统阐述。笔者借鉴他人的实践经验,结合生物学科和学生的特点,在教学实践中初步探索建立了上述运用预学单开展教学的基本模式和操作流程,希望通过实施,能更好地助力学生生物学概念的自主建构,促进生物学学习效率的提升,推动学生生物学核心素养的发展。

1 设计预学单

预学单是教师依据教学内容和教学目标而设计的一种引导学生有效进行课前预习的文本。它不同于学案或导学案的长篇幅或大量的练习、问题,只是围绕教学目标,将教学内容以少数几个问题或问题串的形式进行科学、合理、逻辑化的呈现,使学生明确学习活动的“出发点”,为学生的课前预习活动提供基本线索、基本内容和思维活动,为科学概念的建构提供一种逻辑遵循或思考的方向。

如在学习浙科版必修2《遗传信息的表达——RNA和蛋白质的合成》的第一课时内容前,我设计了以下预学单:

①上节课我们讨论了如何复活猛犸象。但是通过DNA的复制只是获得了更多的猛犸象的遗传物质,如何通过这些遗传物质重现这些已经灭绝了的生物呢,请根据下面列出的知识点,推测DNA与蛋白质的关系。

A.蛋白质是生命活动的主要承担者,能体现生物的性状。

B.DNA控制生物的性状。

那么,DNA、蛋白质和生物性状的关系是?由此你能结合上节课总结出DNA作为遗传物质的功能是什么?

②DNA控制蛋白质形成的大致过程是怎样的?

③DNA又是如何将遗传信息转录给mRNA的?

④mRNA翻译形成蛋白质的过程如何?

在预学单的设计实践中,我主要遵循以下三个原则:

1. 1依据教学目标的设计原则:教学目标是课堂教学的总遵循,因而在预学单的设计上也应清晰地体现出来。当然,这并不是说预学单上一定要写明本节课的教学目标是什么,重、难点是什么,而是应该通过教师设计的问题得以呈现,如上面的预学单。本节课是浙科版高中生物必修2第三章第四节“遗传信息的表达——RNA和蛋白质的合成”的第1课时,目的是使学生学习掌握DNA控制蛋白质合成的一般过程,重点是认识转录的过程和原理、翻译的基本过程,从而形成对DNA控制蛋白质合成过程的初步认识。所以在预学单设计时,通过问题①起承上节课“DNA复制”的内容,并引导学生通过科学思维推导、归纳出DNA作为遗传物质的两个功能,由此体会遗传信息表达的重要意义;通过问题②③④使学生围绕本节课的教学重点,从总体把握到局部深入,使学生理解DNA通过转录和翻译控制蛋白质合成的生理功能,最终在分子水平形成对基因控制性状的认识,并初步认识生物大分子之间的相互作用。这样设计,能使学生通过完成预学单,理清学习活动的基本线索、基本内容,明确重点和难点,初步构建起概念框架,并在预学过程中使思维得到训练。

1.2生活化情境的设计原则:预学单并非单纯的练习题,教师在设计预学单时可以有目的地引入或创设生动具体的生活化场景帮助学生理解教材。如上面的对猛犸象复活的研究等生活化情境,其目的在于通过学生的情感体验,激发学习动机,让“我要学”和“为什么要学”成为一种内心的需求,从而促进学生快乐、自觉、认真的学习。同时,由于生物学知识来源于生活,服务于生活,把生物学问题生活化,在生活化情境中提取生物学概念,可以让学生从直接的生活经验或相应的背景中亲身体验和感悟,如上面“通过DNA的复制只是获得了更多的猛犸象的遗传物质,如何通过这些遗传物质重现这些已经灭绝了的生物呢”等,使学生从自身感兴趣的情境中体悟遗传信息表达的重要性,有利于培养学生的应用意识并增强学生的社会责任和生命观念。

1.3基于学情的分层和递进的设计原则:如上面的预学单,设计时要建立在学生的认知发展水平和已有的知识经验以及班级中学生的学习情况(态度、能力)、思维特点等基础之上,找到贴合学生的见闻、理解、情感和思维的连接点也即要贴近学情。在充分了解学情的基础上,整个预学单要结合学情进行分层设计:教师要预估哪些是学生不预学也知道的生活经验,哪些通过预学很容易就能够掌握的,哪些内容学生预学时会出现困难,然后按照知识的脉络设置基础性、挑战性等不同层次的问题由易到难进行层层递进。在本节课的预学单设计时,学生都知道猛犸象复活需要获取其DNA并进行复制,但并不知道复活还需要遗传信息的表达,也并不十分清楚DNA、蛋白质和性状的关系,因此设计问题①对学生进行引导。由于本节课内容比较抽象,因此对概念的学习采用先从概念框架上总体把握,再从概念的各个局部逐层深入的方法,因此依次设计了问题②③④。这样设计,既照顾学困生,使其能“跳一跳,摘得到”,又要兼顾学优生,使其继续保持对学习的浓厚兴趣,使不同学力的学生通过预习都能有所收获,促进生物核心素养的更好发展。

2 完成预学单

以完成预学单这种任务驱动和问题驱动的方式来引导学生在课前完成本节课的预习,使学生与预学单以及预学单与教材之间紧密联系,实现与不会开口说话的静态教材之间的有效沟通和对话,厘清本节内容的知识架构,明晰重难点,激起疑问和问题解决的欲望,形成比较接近于科学概念的前概念。这样,既达到了预习的目的,让学生带着收获和疑惑走向课堂、走向老师、走向同学;又避免了学生做学案或导学案耗费大量时间导致“性价比”不高的弊端,使学生能有更多的时间用于自主思考和探究。

3 修正教学方案

老师通过批阅预学单,可以及时准确地把握学生在预学过程中形成的前概念及其与科学概念之间的吻合度。这样,对学情的了解就由过去凭经验的粗放状态转变为现在的“凭单问诊”的精准状态,使老师能了解学生对相关概念的理解程度,了解学生学习中的疑惑等,从而有利于教师对教学方案作及时有效的修正,实现“先学后教”、“以学定教”的目的,使课堂教学更有针对性,更加高效。如在批阅“遗传信息的表达——RNA和蛋白质的合成”的预学单后,我发现学生对DNA、蛋白质、性状之间的关系的认识比较到位,但对转录的意义的理解还比较模糊,对遗传信息通过特定种类的蛋白质得以体现以及如何使遗传信息通过蛋白质正确表达出来的理解存在偏差。为此,我根据这些暴露出来的前概念,重新调整了教学方案。因学生对DNA、蛋白质、性状之间的关系的认识比较到位,删除了原教案中胰岛素基因、胰岛素和Ⅰ型糖尿病的材料和讨论环节;在预学单问题②的基础上增加了“为什么要形成mRNA?”的设问,从不同角度来认识转录的意义;增加复制、转录、翻译的比较讨论环节,来突出强调大分子物质间的相互作用和碱基互补配对原则对遗传信息流动的重要性等等。

以预学单为抓手开展概念教学,主要是想从学生初学概念时形成的前概念着手组织教学,从而使概念教学能有的放矢,以实现更精准、高效的教学。这就对教师的备课提出了更高的要求,不仅要设计好预学单并按预学单写好教案,做好首次备课,然后根据学生完成预学单的情况,所暴露出来的前概念,对首次备课的教案进行推敲、打磨和修正,做好二次备课。因此,教案的书写格式也应该与之相适应,既要反映以预学单为抓手的概念教学的基本流程,也要体现二次备课的内容。所以,我设计了如下的教学备课表:

课题

     

时间

 

 备课人

 

课型

 

教材解读

 

教学目标

 

教学重难点

 

教学准备

 

 

 

                              第(   )课时

 预学目标

 预 学 单

 

 

 

 教学流程

环节一:激活旧知,整体导学

 

二次备课

 

环节二:预学评价,生成问题

 

二次备课

 

环节三:小组合作,探究新知

 

二次备课

 

 

环节四:实践应用,整合提高

 

二次备课

 

环节五:归纳梳理,总结提升

 

 

 

二次备课

 

作业布置

 

板书设计

 

 

二次备课

 

教学反思

 

 

    备课表主要是按照下文“辨析预学单”环节中的基本流程而设计,同时兼顾预学单和二次备课,体现以预学单为抓手进行概念教学的课堂学习模式的特色。

4 辨析预学单

辨析预学单是课堂上在老师的引导下,通过学生汇报预学单成果,展开质疑、讨论、概括等辨析过程,使学生在前概念的基础上更好地建构起科学概念并进行总结、拓展、应用和提升的过程。其基本流程(与教案相对应)如下图2:

 

 
   

 

 

还是以《遗传信息的表达——RNA和蛋白质的合成》第一课时为例(节选):

4.1课始小组交流汇报阶段

师:根据已经完成的预学单,请在小组内讨论一下DNA、蛋白质、性状之间的关系并概括DNA作为遗传物质的功能是什么,推举代表发言。请课代表主持讨论和发言,并将各小组的讨论的最终结果写在黑板上(老师进行指点和帮助),见下图3。

 

 

设置这一问题的目的是引导学生由学习预学单问题①形成的前概念向科学概念回归,形成“DNA具有遗传信息决定和遗传信息表达的双重功能”的共识,从而为“遗传信息的表达是通过转录和翻译实现的”这一核心概念的探究和建立奠定基础,也为下节课“中心法则”的教学打下伏笔。

4.2引发冲突再探究阶段

根据上图的讨论结果,教师承接上节课猛犸象复活的话题,由师生共同讨论得出:要使猛犸象复活,除获得其DNA外还应使其DNA上的遗传信息通过控制蛋白质的合成表达出来。由此,教师顺利将话题引导到预学单的问题②,并在图中的“控制”后面打上“?”。由于该问题是从总体框架上来把握遗传信息表达这一概念的,需要学生有一定的逻辑分析和概括能力,因此在课堂上通过设置以下4个相关联的分问题来讨论从而解决问题②:

分问题a:DNA存在的场所在哪里?

分问题b:蛋白质合成的场所在哪里?

分问题c:为什么要合成mRNA?

分问题d:细胞核内的DNA如何控制细胞质内核糖体上的蛋白质的合成呢?

教师组织学生进行小组合作学习和讨论,通过班内组间的交流形成遗传信息表达的概念框架。

本环节的教学设计是基于批阅预学单时学生所暴露的前概念,即对DNA控制蛋白质合成时为什么先要合成mRNA的理解比较机械,前后缺乏一定的逻辑思考,因此设计了上面4个分问题来促进学生的理解和科学思维,帮助学生有逻辑地搭建起科学概念的框架。

在对概念建立总体框架的基础上,还需对概念进行解构,深入到概念的内涵中去。教师通过激疑,将学生引导到预学单问题③和④的学习中。由于这两个问题所涉及的内容比较抽象,不容易正确理解,因此在教学中根据二次备课的内容,将问题③拆解成5个分问题,分别是:

分问题a:RNA与DNA在化学组成和分子结构上有何不同?

分问题b:DNA转录形成mRNA的过程是怎样的?

分问题c:转录形成的mRNA是否携带DNA两条链的遗传信息?

分问题d:RNA还有哪些类型?各自的功能如何?

分问题e:mRNA是怎样从细胞核进入到细胞质的?

将问题④拆解成3个分问题,分别是:

分问题a:翻译过程除了mRNA外,还有哪些结构或物质的参与?

分问题b:翻译的大致过程是?

分问题c:翻译过程中决定氨基酸种类和顺序的是哪种物质?

辨析预学单问题③和④的教学设计,主要是基于学生在完成预学单时暴露出来的对概念理解不深入、较模糊,同时考虑本内容比较抽象的设计的,教师在组织学生分析讨论上述问题时,还应借助动画、示意图等资料,进行深入的分析,引导学生比较和联系DNA复制、转录、翻译等小概念,形成对DNA控制蛋白质合成的全过程的认识,从而丰富概念的内涵,培养科学思维和科学探究的能力。

4.3小结提高阶段

师生共同对转录、翻译的过程进行回顾,理顺核心概念建立的基本脉络和内在逻辑。

4.4应用与反馈阶段

本阶段的学习,主要通过典型的例题(例题略)解答而进行,一是能增强学生对所学知识的应用意识和运用概念解决实际问题的能力,增强学生的社会责任;二是在解答过程中暴露出思维过程,有利于老师准确把握学生对概念的哪些方面掌握还有欠缺,哪些方面的能力还需加强,便于及时进行补漏补缺。

4.5总结与评价阶段

各小组汇报交流学习成果,并推选学生在黑板上完善课始所画的关系图,结果呈现如图4。通过本阶段的学习,使学生对概念的内涵和外延的把握更精准,对生物大分子的形成和生物大分子之间的相互作用以及遗传信息流动的过程和作用的理解更深刻,也使学生从微观的分子水平认识生命系统的结构与功能观、稳态与平衡观。

 

 

通过辨析预学单,围绕落实生物学核心素养这一主题,把个人预学、小组交流、全班讨论、学生探究、教师指点等有机地结合起来,让学习由被动变为主动,促进了科学概念的自主建构。

以预学单为抓手助推概念自主建构的教学实践,是通过预学单,评价学生的预学效果,发现学生的前概念,及时调整修正教师的教学方案并在课堂上通过对相关概念的辨析而达成概念自主建构的目的。但在实践中,怎样保持学生对预学的高度热情,设计的预学单怎样才能更好地满足不同学力水平的学生的需求,在辨析预学单过程中怎样更好地落实生物核心素养等还尚处于探索阶段,希望以此文得到同行的教正。

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