概念模型在高中生物教学中的应用【“支架式教学”在高中生物教学中的应用探索】

　　摘要　以支架式教学相关理论为基础,用高中生物课程教学中的具体案例对支架式教学法加以阐释。并提出了支架式教学法在高中生物课程的教学运用中应该注意的问题。 　　关键词 支架式教学 最近发展区 生物学教学
　　中图分类号　G633.91
　　
　　1　支架式教学的定义
　　
　　“支架”原意为建筑行业中的“脚手架”。支架式教学法的定义很多,目前,比较有影响的定义源自于欧共体“远距离教育与训练项目(DGXⅢ)”的有关文件,支架式教学被定义为:在教学中应当为学习者对知识的理解建构提供一种概念框架,这种框架中的概念是为发展学习者对问题的进一步理解所需要的,为此,事先要把复杂的学习任务加以分解,以便于把学生的理解逐步引向深入。
　　
　　2　支架式教学的理论基础
　　
　　支架式教学法的理论基础源自于前苏联著名心理学家维果斯基的“最近发展区”理论。维果斯基区分了个体发展的两种水平:现实的发展水平和潜在的发展水平,这两种水平之间的区域即“最近发展区”。现实的发展水平即个体独立活动能达到的水平,而潜在的发展水平则是指个体在成人或比他成熟的个体的帮助下所能达到的活动水平,这里的帮助就是指教学中在最近发展区所做的工作――搭建恰当的支架;潜在的发展水平以外的区域则是完全超出了学生的能力,在教师的帮助下学生也不能达到的知识水平。传统的教学是以儿童的现有发展水平为依据,它定向于儿童思维已经成熟的特征。然而,这只能是教学的最低界限。维果斯基提出的“最近发展区”理念指出,只有当儿童的发展达到一定的成熟程度时,一定的教学才有可能进行。该理论的提出也是为了使人们注意到教学的一个事实,除了最低教学界限外,还存在着最高教学界限,这两个界限之间的期限就是“教学最佳期”,它们之间的关系可以形象地用图1表示。
　　
　　
　　3　支架式教学的形式
　　
　　3.1　范例支架
　　范例支架是指符合学习目标要求的已有学习成果(或阶段性成果),它包含特定的主题学习中的重要学习步骤或典型学习形式。在学习新知识之前为学生提供范例,如教师展示前届学生的作品范例或老师的示范操作,其实质就是提供某种有意义的参考和借鉴,让学生受到启发以顺利完成学习任务。例如在学习“两对相对性状的杂交试验和自由组合定律”时,教师先复习“一对相对性状的杂交试验和分离定律”,然后提出问题:“学习两对相对性状的杂交试验和自由组合定律甚至更多对的相对性状杂交试验应该从几方面人手?”学生根据这个思路即可进行自由组合定律的学习,分离定律的学习思路就是一个范例支架。
　　
　　3.2　问题支架
　　所谓问题是指在一定情境中人们为了满足某种需要或完成某一目标所面临的未知状态。它是学习过程中最常见的支架,问题支架具有结构性,关注细节与可操作性。当教师预期学生可能遇到的困难时,可以用不同层次、不同角度的问题搭建支架,随着问题的不断解决学生的学习就会逐渐深入。例如在学习“分析光合作用强弱与光照强度的关系”时,学生要独立回答此类问题,必须具备较强的分析能力,大部分学生无从下手,教师可在学生学习前根据图2提出下列问题:
　　
　　①横坐标和纵坐标分别表示什么?②此曲线的起点在哪儿?走势如何?③拐点有几个?④此曲线可以分为三段,AB段表示什么?BC段表示什么?CD段表示什么?⑤此曲线与坐标轴围成的面积可以分为三部分,面积s1表示什么?面积s2表示什么?面积s3表示什么?教师通过这种简明、集中、富有启发性一系列逐层深入的小问题,引导学生从一个台阶走向另一个台阶,顺理成章地弄清了光合作用强弱与光照强度的关系。
　　
　　3.3　建议支架
　　所谓建议支架就是当学生在独立探究或合作学习中遇到难题时,教师提供恰当的建议帮助学生走出困境的过程。当把问题支架的设问句改为陈述句时,问题支架就变成了建议支架。与问题支架相比,建议支架的建议可能少了一些系统性和整体性,但它往往能直截了当地指出问题的关键所在。例如在学习实验“观察根尖分生组织细胞的有丝分裂”时,学生要成功地完成此实验,必须注意实验前及实验中的细节部分,在学生实验前教师可提供如下建议:
　　①培养根尖时要经常换水,增加水中的氧气,防止根进行无氧呼吸造成根的腐烂;②培养根尖时,应选用旧洋葱,因为新洋葱尚在休眠,不易生根;③取根尖的最佳时间是上午10时到下午2时,因为此时细胞分裂活跃;④压片时要再加一块载玻片使受力均匀,防止盖玻片被压破;⑤观察时先在低倍镜下观察,找到根尖分生区细胞,再换高倍镜下观察。学生弄清了这些建议的含义并付诸操作,就能有效地提高实验成功率。
　　
　　3.4　工具支架
　　在教学过程中,为了保证学生对知识的同化和顺应、概念的内化和建构,教师所提供的会话、交流、共享、展示、协作的平台等都可以理解为工具支架,例如计算工具、网络系统、电子白板、工具书籍、多媒体技术与网络资源结合等。这种支架可将生物世界中的抽象概念具体化、形象化,对于学生认知生物世界有很好的帮助。如在学习DNA的转录与翻译时,教师将此过程用Flash的形式播放出来,可以使学生更加直观的理解。
　　
　　3.5　图表支架
　　图表包括各种表格和图式,常用到的图表有表格、流程图、概念图、维恩图、时间线以及统计学里的比较矩阵等。用这种直观方式描述信息,尤其适于支持学生的高级思维活动,如解释、分析、综合、评价等;它可以直观地表达生物概念之间的联系,使学生系统地把握生物概念的脉络。如教师通过表1可让学生完成下面几组实验,从而完成该表格得出结论;最后,教师汇总学生的结论。这是一个非常简单的图表支架,但表格中的各项都是精心设计的,最终引导学生对新知识进行有意义建构。
　　
　　4　支架式教学的环节及在高中生物教学中的运用
　　
　　以人教版高中生物必修1《分子与细胞》模块中的第五章第3节“探究酵母菌细胞呼吸的方式”一课为例,探讨高中生物教学中运用支架式教学法的基本环节,其教学设计可由以下几个步骤组成。
　　
　　4.1　进入情境
　　根据生物学科的特点,在教学中围绕当前学习的主题,遵循最近发展区理论,将学生引入到一定的问题情境中,学生原有知识与要掌握的新知识发生强烈的冲突,进而激发学生探索的兴趣和产生进一步学习的动力。例如:为探究“酵母菌细胞呼吸的方式”,可从酵母菌的种类、代谢类型、在日常生活中的用途入手引导学生思考并得出:馒头和面包松软的原因是酵母菌产生了CO2;酵母菌用于酿酒是因为酵母菌产生了酒精。然后教师引导学生提出问题:①CO2,酒精是酵母菌在有氧条件下产生的,还是在无氧条件下产生 的?②如何验证酵母菌产生的CO2和酒精?③能否设计一个研究该问题的实验?④这个实验的原理是什么?需要什么仪器?⑤具体操作步骤是什么?
　　
　　4.2　搭脚手架
　　围绕当前学习主题,按“最近发展区”的要求建立概念框架。在搭建支架时要根据学生的具体情况适当地选择支架的难易以及设置的多少,不能简单地认为叙述步骤、指导操作、给出图表就完成了支架的提供工作,要使支架设置的合理且实用需要结合实际。例如上述“探究酵母菌细胞呼吸的方式”的学习,提出问题后让学生独立探究,要马上就得到答案有较大的困难。根据这一分析,在学生有了探究的兴趣和欲望之后,教师应先建构概念支架:①根据前面已经学习了实验“探究植物细胞的吸水和失水”,探究实验的一般操作步骤有:提出问题→作出假设→设计实验→进行实验→分析现象、得出结论→表达与交流。②二氧化碳的检测:二氧化碳可使澄清的石灰水变混浊,也可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄;酒精的检测:橙色的重铬酸钾(K2Cr2O7)溶液,在酸性条件下与酒精发生化学反应,变成灰绿色。③要强调设计实验须遵循的单一变量原则和对照原则。这种建议支架不仅使课堂教学条理更清晰、探究目标更明确,也为生物学实验的探究学习提供了一个范例。
　　
　　4.3　独立探索
　　教师向学生提供必要的概念框架和解决问题的线索后,就可以让学生自己决定问题的探索方向,选择方法。在学生遇到困难或没有思路时,给予适当的提示、建议,以帮助他们顺利进行深层次的探索学习,完成认知的“同化”和“顺应”。当学生的意义建构能力提升时,教师要逐渐地减少帮助。还以“探究酵母菌细胞呼吸的方式”为例,此过程中,教师先根据学生人数和能力平均分组,再让每组学生根据教师搭建的支架确定各组的实验原理,选择完成实验所需要的仪器并设计实验,在实验过程中教师可对有困难的小组给予适当的建议,实验完毕后,各组列出能回答实验前提出的所有问题的表格,并得出结论。
　　
　　4.4　协作学习
　　协作学习包括师生之间的协作,也包括学生之间的协作。在课堂中,协作学习和小组讨论能够充分地调动学生主动参与的积极性,可以使小组成员引发认知冲突,便于交流意见、经验,有效地改善课堂气氛并建立积极的人际关系,有助于完成对所学知识的意义建构和参与合作竞争。仍以“酵母菌细胞呼吸的方式”为例,学生独立探索设计实验并得出结论后,教师可以让小组间交流各组的实验原理、步骤及结论,并讨论以下问题:①怎样控制有氧和无氧的条件?有没有更好的方法?②如何比较C02产生的多少?最后让小组间互相合作绘出酵母菌在有氧条件和无氧条件下细胞呼吸的装置图。
　　
　　4.5　效果评价
　　效果的评价可以帮助学生巩固所学的知识经验,摒弃错误的方法或结果,也能够关注学生的情感,激发学生继续学习的兴趣。对学习效果的评价包括对学生个人的评价和学习小组对学生个人的评价,评价的内容有:①自主学习的能力;②对小组学习所做出的贡献;③是否完成对所学知识的意义建构。例如探究“酵母菌细胞呼吸的方式”实验结束时,可以从以下几个方面对学生进行评价:①是否弄清了探究“酵母菌细胞呼吸的方式”的原理;②对“酵母菌细胞呼吸的方式”有何深刻认识;③参与交流和讨论的热情是否高涨;④是否提出了对“酵母菌细胞呼吸的方式”有价值的观点;⑤如何吸收他人有价值的观点。
　　这五个组成环节贯穿在支架式教学的整个过程中,教师可以根据教学中的具体情况设置五个环节的顺序,也可以进行环节上的删减以适应实际的需要,达到最佳的教学效果。
　　
　　5　支架式教学在生物教学运用中应注意的几个问题
　　
　　5.1　对支架式教学法的理解和应用
　　支架式教学不是在学生探究过程中随便地给出一个图表、一组问题或一组建议,而是提供的这些帮助必须适合学生的能力发展水平,并且教学时还要适合时机。生物是一门与生活联系紧密的学科,在学习过程中教师在合适的时间提供给学生恰当的建议,会激发学生学习生物的兴趣,形成生物学习的良性循环。
　　在教学运用中支架式教学并不是孤立的,有时甚至一个问题的解决都会用到多种形式的教学策略。如建构主义的另外两种教学方式:抛锚式教学和随即进入式教学,它们之间是相互补充各有所长,所以要根据教学需要创造性地综合运用以达到良好的教学效果。
　　
　　5.2　对最近发展区理论的理解
　　维果斯基的最近发展区中的现实的发展水平和潜在的发展水平是指图中椭圆的边界,而不是整个区域,内部两个椭圆之间的区域才是最近发展区。高中生物学是一门探究性较强的学科,要求学生具备一定的探究能力,而很多学生由于种种原因,生物学习和实验能力较低,因此在高中生物支架式教学中,支架的搭建要以学生的现实水平为出发点,基于最近发展区,目标是达到学生的潜在发展水平,并不要求一定达到理想的潜在发展水平,但是教学希望在最近发展区走得更远。
　　
　　参考文献:
　　[1]王海珊,教与学的有效互动――简析支架式教学[J],福建师范大学学报(社科版),2005,1:140-141
　　[2]何克抗,建构主义的教学模式――教学方法与教学设计[J],北京师范大学学报(社科版),1997,5:75―76
　　[3]刘恩山,中学生物学教学论[M],北京:高等教育出版社,2003:41-42
　　[4]曹惠玲,徐金良,建构主义理论与生物学新课程的教学模式[J],生物学通报,2006,41(3):46―47