基于模型建构的高中生物学概念教学——以“甲状腺激素分泌的调节”为例.docVIP

基于模型建构的高中生物学概念教学——以“甲状腺激素分泌的调节”为例 摘 要 概念是一种重要的模型，概念教学过程主要是模型建构的过程。本节课通过情境启动引入模型、问题驱动建构模型、深度催动研析模型、整合联动完善模型、迁移促动应用模型、具化互动研发模型等环节，有效地帮助学生构建了生物学概念。 关键词 模型建构；概念教学；分级调节；反馈调节 《普通高中生物学课程标准（2017年版）》强调，教师应依据重要概念精选恰当的教学内容和活动方式，让学生能够深入理解和迁移应用重要的生物学概念，进而能用科学的观点、思路和方法，在新情境下探讨和解决相关问题。可见，概念教学是生物学教学的核心问题，也是实现生物学科育人价值的重要途径之一。 美国心理学家布鲁纳曾提出：“教学生学习任何科目，绝不是向学生心灵中灌输一些固定的知识，而是启发引导主动去求取知识与组织知识”。因此，概念不能直接给予，必须要在学生头脑中经历一个形成发展的过程。概念是一种重要的模型，概念形成的过程就是建构模型的过程。模型建构是指利用各种材料、符号、文字或数学式等，把抽象或不易观察的事物概括描述出来的一种活动[1]。模型构建可以帮助学生模拟科学家的思维，像科学家那样来认识事物的发展规律。生物学科中常见的模型除了概念模型之外，还有物理模型和数学模型等。建构数学模型和物理模型既是认识事物、训练思维能力的方式，也是建构概念的重要途径。 本文以人教版高中生物选择性必修一“甲状腺激素分泌的调节”为例，以模型建构为主线，采用概念模型、数学模型和物理模型等方式，将抽象的知识形象化、具体化、直观化，最终使知识内化为分析问题和解决问题的能力。 1 情境启动，引入模型 “情境”指的是真实的问题背景，是以问题或任务为中心构成的活动场域[2]。情境和知识就如汤和盐。盐溶于汤中才能被吸收，而知识融入情境之中,才能被理解并灵活运用。建构主义强调，创设真实情境提出问题，营造问题解决的环境，有利于学生在解决问题的过程中获取和活化知识，完成对知识的意义建构。导入的情境设置应从学生已有的经验出发，并与生产生活密切联系，起到聚拢思维、吸引注意、积极思考，深度参与的作用。创设的情境应该直指本节课探究的主要问题，要贯穿整个课堂，前后呼应。 “彻骨的奇寒，沸腾的热血。”课伊始，展示我国科学家在南极昆仑站从事室外科考工作的照片，并描述他们体内发生的变化：他们在-40℃环境中，身体的热量迅速散失，这时寒冷刺激使神经系统通过反射产生一系列的反应，再通过复杂的中间环节，引起甲状腺激素的分泌量增加，最终促进细胞代谢，增加产热。从甲状腺激素的作用出发,设计了如下几个问题,层层递进,驱动本节知识点的学习。甲状腺激素的主要功能是什么?甲状腺激素的分泌是如何调节的？神经系统引起什么复杂的反应进而影响到甲状腺激素的分泌？ 在上述情境中，寒冷刺激是“因”，甲状腺激素分泌增多是“果”，设计的问题情境引起学生学习的兴趣，使学生的思维积极活动起来，激发其对连接“因”和“果”之间的“桥梁”的探究欲望。 2 问题驱动，建构模型 建构主义强调，学生的学习活动必须与问题相结合，以探索问题来引导和维持学生的学习兴趣和动机。“问题驱动”策略强调把学习设置到有意义、有兴趣的问题情境中，通过自主、合作探究学习隐含于问题背后的科学知识，学生建构起宽厚而灵活的知识基础，形成有效的解决问题的技能[3]。设计的问题要符合学生的认知规律，形成循序渐进的问题体系。通过提出一连串围绕生物学概念的实际问题，不断驱动学生自主思考，前一个问题的解决对后一个问题的解决产生引导和帮助，引领学生从一个最近发展区到达下一个阶段的发展水平，最终使学生获取生物学核心概念。 本节课，教师搜集了科学家关于甲状腺激素分泌的实验研究成果，并设计问题串，引导学生在对相关资料抽丝剥茧的地分析过程中，在对问题的拾级而上地解决过程中，解决认知冲突，逐步建构概念模型。 资料1：摘除大鼠的垂体，甲状腺将萎缩，甲状腺激素显著减少；如果给该大鼠注射垂体的提取物，可以部分地恢复甲状腺的大小。如果向动物静脉注射下丘脑分泌的促甲状腺激素释放激素(TRH),可增加垂体分泌促甲状腺激素(TSH)的量。进一步实验发现，将实验动物下丘脑中分泌TRH的区域损毁，血液中的TSH水平会明显降低[4]。 问题1：两个实验中对照组和实验组是如何处理的？实验结果分别是什么？你能把实验处理和实验结果对应起来，理清逻辑，分析得出实验结论并初步建构甲状腺激素分泌的模型吗？在寒冷环境中甲状腺激素激素的分泌量为什么会增加？你能用这个模型进行解释吗？ 图1 甲状腺激素分泌的调节模型初步建构 学生在完成问题串的过程中，对资料进行逻辑推理得出结论，归纳概括形成甲状腺激素分泌的分级调节模型（图1）。同时该模型也为“寒冷环境中甲状腺激素激素的分泌量增