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中学生物学概念模型的理解与实践价值

【摘要】生物学概念模型作为概念与模型有机结合的产物，回应了如何培育学生科学思维的问题。本文基于概念与模型的整合，重点剖析了生物学概念模型的内涵与表征，生物学概念模型的构建与实践价值，并结合案例依次从合取、析取、关系三个层面分析了概念模型的内在结构。概念模型对新时代中学生物学教育改革有着十分重要的价值与启示，主要体现在概念模型的构建能转变学生的学习观念，培育学生的科学思维，加速学生学习方式的转变和学习格局的演变。

【关键词】概念模型；模型构建；建模教学；生物学教学

一、问题的提出

不论是学科内交流还是学科间互动，概念教学都占据重要的地位。以“概念模型”为关键词有哪些信誉好的足球投注网站基础教育教学类文献，发现数量并不多。笔者对“概念”及“概念模型”的内涵与外延进行探析，发现《普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订）》（以下简称“新课标”）已从基本理念、教学建议、教学评价等三个维度，对概念教学进行了具体化指导：（1）从基本理念角度，新课标指出生物学教学要让学生能够深刻理解和应用重要的生物学概念，发展学生生物学学科核心素养［1］2。（2）从教学建议角度，新课标提倡要帮助学生形成正确的生物学重要概念进而建立生物学观念；要帮助学生建立生物学概念，并以此来建构合理的知识框架，为学生能够在新情境下解决相关问题奠定基础；要帮助学生消除错误概念，建立科学概念［1］58。（3）从教学评价角度，新课标强调评价内容应以生物学大概念、重要概念等主干知识为依托，检测学生的生物学学科核心素养的发展水平［1］61-62。

概念通常是抽象且高度概括的。在教学中，用语言或文字等方式来表达概念的本质与属性时，晦涩的语言陈述与冗长的文字表达，会使一部分学生游离在概念的局部化、浅级别的层面上。模型作为概括性、科学化表达认识对象的一种可视化方式，可以帮助学生完成对事物表象的观察和对内部结构的透视，达成对事物属性与本质的准确理解，实现认知与行为的统一。

鉴于以上认知，将概念与模型交互重构为概念模型，在模型这种可视化的方式上，运用简约的文字、符号或图形呈现生物学概念的组成元素，引导和培养学生利用归纳与概括、演绎与推理、批判性与创造性等科学思维完成生物学概念元素间的关联，获得对生物学概念的深度学习（图1）。

基于此，笔者尝试从概念与模型的统整角度，剖析生物学概念模型的内涵与表征，呈现生物学概念模型的构建与实践，以期为一线教学提供理论与实践的参考。

二、中学生物学概念模型的内涵与表征

中学生物学概念模型的核心关键词有概念、概念學习与生物学概念模型，要理解并运用中学生物学概念模型，就要厘清这三者的内涵与表征。

（一）概念的内涵与表征

从本义上看，《现代汉语词典（第7版）》将“概念”定义为“思维的基本形式之一，反映客观事物的一般的、本质的特征”。可见，概念的显著特征是能基于客观事实的存在，展现本体一般性与本质化的属性。一般性属性属于浅层认知水平，具有鲜明的外显表征。如“细胞膜”这一概念，一般特征即细胞外一层薄薄的膜结构，可借助显微镜获得感官上的认同。本质化属性则属于深度认知水平，具有明显的内隐表征。还以“细胞膜”概念为例，其本质特征可概括为细胞的边界、控制物质进出和信息交流等。在逻辑学上，概念泛指反映事物共同本质特征的思维形式，可分为具体概念（也称实体概念）和抽象概念（也称属性概念）。具体概念如动物细胞、肌肉组织、神经系统等，抽象概念如动脉血的含氧量高、颜色鲜红等，“高”“红”作为属性概念，反映的不是具体事物本身（“高”的概念既能反映血液的含量属性，还能反映事物的高度属性）。其实，不论是从本义的角度还是从逻辑学的维度诠释概念的内涵与表征，多维度、多层次的呈现方式有利于系统、全面地把握事物的本质，有益于归纳与概括、演绎与推理、批判性与创造性等科学思维的形成。

（二）概念学习的内涵与表征

奥苏伯尔从有意义言语学习理论的角度，将概念描述为通过辨别、提出与检验假设、概括等心理过程，发现同类事物的共同特征。以奥苏伯尔的学习理论为基础，将概念引入学习体系，可以发现概念是构成知识体系的“细胞”，概念学习是学生掌握知识的核心任务。国内学者赵占良从中学生物学教材编写的角度出发，认为概念学习的内涵应以概念体系的搭建、概念性内容的选取、呈现始终为首要任务［2］。概念学习在彰显其知识架构与学习力的综合表征时，强调要从感性认识出发，经过抽象提炼，上升至理性认识的过程。概念学习可帮助学生在学习的过程中，把零散的、孤立的知识置于观念的框架中，逐步、逐层地重构与重建，进而获取整体概念的具身认知。在概念学习中，依据反映事物的属性情况，概念可分为合取概念、析取概念和关系概念三类。本文以此分类标准作为研究标的，原因主要有两点：第一，此分类标准与中学生的生理特点、认知水平高度匹配，更容易诱导学