順應(yīng)認(rèn)知順序，建構(gòu)科學(xué)概念
——以“被子植物體的結(jié)構(gòu)層次”教學(xué)為例

應(yīng)良西

(浙江省臺(tái)州市路橋區(qū)桐嶼街道中學(xué) 318053)

科學(xué)概念是初中科學(xué)學(xué)習(xí)的重要內(nèi)容。課堂教學(xué)應(yīng)該順應(yīng)學(xué)生認(rèn)知順序，精選學(xué)習(xí)內(nèi)容，在真實(shí)的情景中因?qū)W施教，引導(dǎo)學(xué)生從整體上認(rèn)識(shí)自然，主動(dòng)建構(gòu)科學(xué)概念，進(jìn)而形成科學(xué)觀念。筆者在平時(shí)的觀課和議課中，發(fā)現(xiàn)課堂教學(xué)存在如下一些問題： 教學(xué)中過于關(guān)注學(xué)科邏輯，忽視學(xué)生心理邏輯而追求知識(shí)的整體性和連貫性。這種忽視學(xué)生學(xué)習(xí)心理發(fā)展特點(diǎn)的教學(xué)，拘泥于教材安排順序，不僅難以達(dá)到理想的教學(xué)效果，而且不利于改善學(xué)生學(xué)習(xí)方式，甚至?xí)顾麄円蝮w會(huì)不到學(xué)習(xí)的價(jià)值而喪失學(xué)習(xí)興趣。為此，筆者以“生物體的結(jié)構(gòu)層次——被子植物體的結(jié)構(gòu)層次”為例，在單元整體學(xué)習(xí)規(guī)劃的指導(dǎo)下，通過激活經(jīng)驗(yàn)，溝通學(xué)科邏輯與心理邏輯設(shè)計(jì)教學(xué)并投入課堂教學(xué)實(shí)踐，嘗試引領(lǐng)教師轉(zhuǎn)變教材觀、學(xué)生觀和教學(xué)觀，讓學(xué)生體會(huì)學(xué)習(xí)的價(jià)值，激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣，改善學(xué)習(xí)生物學(xué)的方式。

1 大單元學(xué)習(xí)背景分析

有效的單元學(xué)習(xí)離不開大單元學(xué)習(xí)背景分析。大單元學(xué)習(xí)背景分析就是在整體思想的指導(dǎo)下，依據(jù)一個(gè)單元、一章或一冊(cè)乃至整個(gè)初中學(xué)段學(xué)習(xí)的要求，結(jié)合學(xué)生原有的認(rèn)知水平、學(xué)習(xí)心理發(fā)展的特點(diǎn)及學(xué)習(xí)疑難點(diǎn)等，進(jìn)行多角度地系統(tǒng)分析。然后據(jù)此統(tǒng)籌規(guī)劃學(xué)生學(xué)習(xí)內(nèi)容的先后順序，選擇合適的教學(xué)策略指導(dǎo)學(xué)生有效學(xué)習(xí)。

結(jié)構(gòu)與層次是客觀世界存在的基本形式，是復(fù)雜自然系統(tǒng)的重要組成部分。建立“結(jié)構(gòu)與層次”的觀念，有利于人們認(rèn)識(shí)紛繁復(fù)雜的客觀世界。在初中科學(xué)中，“結(jié)構(gòu)與層次”學(xué)習(xí)的內(nèi)容主要包括生命系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)層次、宇宙的結(jié)構(gòu)與層次、物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與層次，這些內(nèi)容學(xué)習(xí)時(shí)間橫跨七、八、九三個(gè)年級(jí)?？茖W(xué)教材(七上)的“生物體結(jié)構(gòu)層次”，是學(xué)生學(xué)習(xí)和認(rèn)識(shí)復(fù)雜生命系統(tǒng)結(jié)構(gòu)層次的起始課。教材先后從以下4個(gè)方面進(jìn)行闡述： ①細(xì)胞的分裂、生長(zhǎng)和分化；②組織；③器官和系統(tǒng)；④結(jié)構(gòu)與層次。

從內(nèi)容看，本節(jié)課涉及概念較多，既有細(xì)胞分裂、細(xì)胞生長(zhǎng)、細(xì)胞分化、組織、器官、系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)與層次等核心概念，尤其是組織概念中又有“機(jī)械組織、輸導(dǎo)組織、分生組織、保護(hù)組織、營(yíng)養(yǎng)組織”等植物組織和“上皮組織、結(jié)締組織、肌肉組織、神經(jīng)組織”等動(dòng)物組織，這些概念掌握不僅有結(jié)構(gòu)特點(diǎn)要求，更有功能作用的要求。因此，教師在教學(xué)中，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)什么、如何學(xué)、甚至學(xué)得怎么樣，將直接關(guān)系到今后生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)層次學(xué)習(xí)，同時(shí)對(duì)宇宙結(jié)構(gòu)與層次、物質(zhì)結(jié)構(gòu)與層次的學(xué)習(xí)也會(huì)產(chǎn)生一定的影響。

教師依據(jù)教材編寫順序，引導(dǎo)學(xué)生通過觀察、比較平衡推進(jìn)，一一落實(shí)具體知識(shí)點(diǎn)，再歸納總結(jié)形成系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與層次知識(shí)。這樣的學(xué)科邏輯貌似有利于在比較異同中掌握知識(shí)、培養(yǎng)能力，提升科學(xué)素養(yǎng)，但實(shí)際上如此關(guān)注知識(shí)點(diǎn)落實(shí)的碎片化學(xué)習(xí)，難以引發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；而且教師如此順序的教學(xué)，往往會(huì)使學(xué)生在同一課時(shí)中，既學(xué)植物體組織又學(xué)動(dòng)物的組織，既學(xué)植物的各種器官又學(xué)動(dòng)物的各種器官，既學(xué)植物體的結(jié)構(gòu)層次又學(xué)動(dòng)物體的結(jié)構(gòu)層次。學(xué)生在同一課時(shí)中，學(xué)習(xí)如此相似的概念，常常會(huì)發(fā)生概念混淆，不利于概念的理解和建構(gòu)，因?yàn)槟X科學(xué)研究表明： 如果概念之間非常相似，腦就會(huì)建立相同的學(xué)習(xí)路徑，造成概念混淆。

2 教學(xué)改進(jìn)思路及學(xué)情分析

基于上述問題，在原計(jì)劃3課時(shí)不變的情況下，對(duì)教學(xué)內(nèi)容的順序進(jìn)行調(diào)整，其中第1課時(shí)細(xì)胞的分裂、生長(zhǎng)和分化不變，第2課時(shí)為植物體的結(jié)構(gòu)層次，第3課時(shí)為動(dòng)物體的結(jié)構(gòu)層次。這樣既可以避免了在同一課時(shí)采用相同學(xué)習(xí)路徑學(xué)習(xí)相似概念而造成概念混淆，又能加深對(duì)組織、器官和系統(tǒng)概念的理解和建構(gòu)，促進(jìn)“結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)”和“生物體各個(gè)組成部分是相互協(xié)調(diào)、統(tǒng)一的整體”的科學(xué)觀念形成。在此單元整體規(guī)劃下，針對(duì)具體的學(xué)習(xí)內(nèi)容，分析學(xué)生認(rèn)知起點(diǎn)，精心設(shè)計(jì)并落實(shí)課時(shí)教學(xué)方案。

學(xué)生學(xué)習(xí)被子植物體結(jié)構(gòu)層次的認(rèn)知起點(diǎn)是： ①有強(qiáng)烈的學(xué)習(xí)心向。對(duì)于七年級(jí)學(xué)生來說，他們?cè)趯W(xué)習(xí)細(xì)胞的形態(tài)、結(jié)構(gòu)、功能以及細(xì)胞的分裂、生長(zhǎng)和分化等知識(shí)后，結(jié)合使用顯微鏡觀察到各種動(dòng)植物的細(xì)胞，有進(jìn)一步想解決“形態(tài)各異的細(xì)胞是如何組合成生物體”的學(xué)習(xí)心向。②有建構(gòu)新概念的知識(shí)和能力。七年級(jí)學(xué)生除了有前面細(xì)胞形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能，細(xì)胞分裂、細(xì)胞分化及其意義，顯微鏡正確使用等建構(gòu)基礎(chǔ)外，小學(xué)科學(xué)中已經(jīng)認(rèn)識(shí)過各種植物，觀察過植物體的各種器官。③有正向遷移的生活經(jīng)驗(yàn)。學(xué)習(xí)生活中每個(gè)學(xué)生都經(jīng)歷過“少先隊(duì)”組織，觀察過學(xué)校中各管理部門的組成和功能，知道學(xué)校是由各部門組成，具有教育功能系統(tǒng)等，學(xué)生這些生活經(jīng)驗(yàn)中“組織”“器官”和“系統(tǒng)”等雛形概念，為建構(gòu)和理解科學(xué)中“組織”“器官”“系統(tǒng)”等概念，提供了有利的支撐。

依據(jù)學(xué)生具備上述的知識(shí)建構(gòu)的認(rèn)知起點(diǎn)，把教材中與植物體結(jié)構(gòu)層次相關(guān)內(nèi)容，抽提出來并進(jìn)行重組，以如下的總體思路設(shè)計(jì)教學(xué)： 現(xiàn)象入手，聚焦問題→作出猜想，引領(lǐng)實(shí)驗(yàn)→實(shí)驗(yàn)觀察，收集證據(jù)→分析論證，作出解釋。

3 教學(xué)實(shí)踐進(jìn)程

課堂教學(xué)實(shí)踐是檢驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)合理性的重要一環(huán)。通過觀摩教學(xué)具體的實(shí)踐進(jìn)程，分析其中的利弊可以改進(jìn)教學(xué)，提高教學(xué)效率。

3.1 備學(xué)前置任務(wù) 在學(xué)生學(xué)完細(xì)胞分裂、生長(zhǎng)、分化知識(shí)之后，學(xué)習(xí)動(dòng)植物結(jié)構(gòu)層次之前，筆者布置了如下任務(wù)： 觀察番茄植株(圖1)，指出其各組成部分的名稱(寫在相應(yīng)方框內(nèi))，說說各自有何功能？

圖1 番茄植株

布置該前置任務(wù)的意圖是： 基于整體事物的觀察，激活學(xué)生原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)，為學(xué)生認(rèn)同解決本課時(shí)“構(gòu)成生物個(gè)體的細(xì)胞是隨意堆砌還是按照一定層次組成”這一大問題作心理的鋪墊。

3.2 引入聚焦大問題 課堂開始，播放“豐富多彩的自然界”視頻，隨后問： 同學(xué)們，豐富多彩的自然界生機(jī)盎然、生命不息，這一切的一切都離不開有生命的物體——生物。動(dòng)、植物是生物界中兩類最主要的生物，它們都是由細(xì)胞構(gòu)成的。那么，構(gòu)成植物體或動(dòng)物體的細(xì)胞一樣嗎？(不一定一樣。)接著，引領(lǐng)學(xué)生聚焦大問題： “這些形態(tài)各異的細(xì)胞是隨意堆砌，還是按一定層次組成生物體的？”學(xué)生在遲疑中堅(jiān)信： 應(yīng)該是按一定層次的。但又拿不出有力證據(jù)。于是，展示與學(xué)生共同培養(yǎng)的番茄、菜豆和綠豆等植株。并請(qǐng)學(xué)生思考它們屬于種子植物中的哪一類(被子植物。)接著教師引出本節(jié)課的主題：“被子植物——番茄”的結(jié)構(gòu)層次。

3.3 交流前置任務(wù)，初建器官概念 隨著學(xué)生興趣的激發(fā),筆者出示一株盆栽番茄植株，讓他們組內(nèi)交流前置任務(wù)。在此基礎(chǔ)上讓各組選出代表展示交流結(jié)果。隨后，有一組學(xué)生上臺(tái)馬上指出： 番茄植株的根、莖、葉、花、果實(shí)五大部分。其他學(xué)生補(bǔ)充道： 還有里面的種子。緊接著，讓其他組的學(xué)生說說各部對(duì)植物體有何作用？在師生交流評(píng)價(jià)的互動(dòng)中初步建構(gòu)“器官”概念(生物體中有特定機(jī)能的結(jié)構(gòu))。隨后，讓學(xué)生針對(duì)功能相似特點(diǎn)，把六大器官分成兩類： 根、莖、葉為營(yíng)養(yǎng)器官，花、果實(shí)、種子為生殖器官。

3.4 觀察具體器官，建構(gòu)“組織”概念 在學(xué)生初建器官概念及其功能交流中，有學(xué)生提出： 番茄的各個(gè)器官是由什么構(gòu)成的？于是我將此問題拋給全班學(xué)生，馬上有學(xué)生回答“細(xì)胞”。順?biāo)浦鄣刈穯枺?你看到組成的細(xì)胞了？隨機(jī)又表揚(yáng)道： 不過，你的想象力真豐富，很有科學(xué)家的潛質(zhì)。接著，引導(dǎo)說： 研究整個(gè)植物體比較復(fù)雜，教師選取其中一個(gè)器官——番茄的果實(shí)。引導(dǎo)學(xué)生一起用解剖刀縱向把番茄切成兩部分，先從外到內(nèi)仔細(xì)觀察，說出它可以分成幾部分、試著給出各組成部分的名稱，想想它們各自有何作用。各組學(xué)生按要求切開番茄后，觀察討論、分析中理解表層的果皮有保護(hù)作用；內(nèi)部的果肉有營(yíng)養(yǎng)功能；白色的筋絡(luò)有輸送水分、無機(jī)鹽和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的作用。

接著，讓學(xué)生把視野轉(zhuǎn)向番茄果柄，讓他們彎一彎、折一折，說一說有何感覺。有學(xué)生說： 很難折斷，韌性很好。于是繼續(xù)引導(dǎo)： 它里面有木纖維，你們知道它對(duì)番茄果實(shí)來說有何作用？經(jīng)過教師拿著果柄把番茄果實(shí)提起的暗示，學(xué)生意識(shí)到： 這些木纖維確實(shí)有支撐作用。

經(jīng)過師生、生生對(duì)切開番茄果實(shí)的宏觀觀察、研究，最后得出番茄果實(shí)的各組成部分名稱及作用。

隨后，教師總結(jié)： 這些組成部分有各自不同的功用，諸如這些層次比細(xì)胞大，但又比器官小。我們把它們稱為“組織”?！熬烤故裁词墙M織？”讓各組學(xué)生用顯微鏡觀察組成番茄果實(shí)的表皮、果肉“筋絡(luò)”的細(xì)胞。然后，把它們分別放在電子目鏡下，用大屏幕投影他們觀察的細(xì)胞及其結(jié)構(gòu)(圖2)。

引導(dǎo)學(xué)生觀察、比較并思考回答： 不同組織的細(xì)胞形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能不同；同種組織的細(xì)胞形態(tài)相似、結(jié)構(gòu)和功能相同。在此基礎(chǔ)上，初步建構(gòu)科學(xué)的“組織”概念： 組織是多個(gè)形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能相同的細(xì)胞組合而成的。為了進(jìn)一步讓學(xué)生認(rèn)同植物體其他器官也是由不同組織構(gòu)成，讓學(xué)生用顯微鏡觀察南瓜莖縱切和迎春葉橫切的永久裝片，從外到內(nèi)組成細(xì)胞的形態(tài)，并說出各部分組織的名稱和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。

組成表皮的細(xì)胞

組表果肉的細(xì)胞

組成“白色筋絡(luò)”的細(xì)胞

在大量事實(shí)的觀察中，使學(xué)生領(lǐng)悟“組織在其他植物中也有不同程度的存在”。最后，學(xué)生在回顧觀察、討論和歸納中，建構(gòu)“組織是由細(xì)胞按一定層次構(gòu)成的，不同組織的細(xì)胞形態(tài)和功能不同”的概念。

3.5 激活經(jīng)驗(yàn)舊知，在鏈接中感悟被子植物體結(jié)構(gòu)層次 在學(xué)生成功建構(gòu)并理解組織這一概念的興奮之余，追問激思： 這么多種組織是怎樣形成的？組織學(xué)生討論并激活他們?cè)械呐f知“細(xì)胞分裂、分化”，并讓他們說出推理的依據(jù)。學(xué)生在比較中得出： 組織由細(xì)胞分裂、分化而來。接著，教師提出： 從一個(gè)細(xì)胞發(fā)育成幼苗，植物還要生長(zhǎng)，生長(zhǎng)過程中還需要更多細(xì)胞從哪里來？于是順利地引出“分生組織”的概念，完善植物體五大組織概念的建構(gòu)。最后，讓學(xué)生通過讀圖3，嘗試說出組織與器官的區(qū)別和聯(lián)系，明晰細(xì)胞、組織、器官的概念及關(guān)系。

圖3 組織與器官的關(guān)系

3.6 從微觀到宏觀描述植物體的結(jié)構(gòu)層次,檢測(cè)核心概念建構(gòu) 在課即將結(jié)束之時(shí)，讓小組內(nèi)同學(xué)互相說說： 從一個(gè)細(xì)胞(受精卵)變成一株植物需要經(jīng)歷哪些變化過程？同時(shí)讓各小組推薦一位代表展示，全班同學(xué)聆聽，作出評(píng)價(jià)。最后總結(jié)，完善被子植物體結(jié)構(gòu)層次的知識(shí)和概念的建構(gòu)(圖4)。

圖4 植物體結(jié)構(gòu)層次概念圖

這樣的設(shè)計(jì)，既順應(yīng)了學(xué)生心理邏輯，有利激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)學(xué)習(xí)自覺性和主動(dòng)性，同時(shí)又讓學(xué)生學(xué)習(xí)回歸到學(xué)科邏輯，有利于形成結(jié)構(gòu)化系統(tǒng)的知識(shí)。

4 討論與反思

4.1 基于學(xué)生實(shí)際的單元整體規(guī)劃 教學(xué)設(shè)計(jì)是課堂教學(xué)進(jìn)程的前期規(guī)劃，尤其單元教學(xué)的整體規(guī)劃直接影響教師教什么、怎么教，影響學(xué)生的學(xué)什么、怎么學(xué)、學(xué)得怎么樣，進(jìn)而會(huì)影響學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)和學(xué)習(xí)方式。本節(jié)課的設(shè)計(jì)基于腦科學(xué)研究成果和學(xué)生原有知識(shí)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)本節(jié)課教學(xué)內(nèi)容安排做了合理的調(diào)整，使之更加符合學(xué)生認(rèn)知心理發(fā)展邏輯，從觀察具體植物體番茄植株開始，鏈接“生物體結(jié)構(gòu)和功能的基本單位——細(xì)胞”舊知識(shí)，深入思考“細(xì)胞是如何構(gòu)成植物體各部分結(jié)構(gòu)的”這一大問題，激發(fā)學(xué)生解決這一真實(shí)問題探究欲望，為學(xué)生積極主動(dòng)參與學(xué)習(xí)及后續(xù)學(xué)習(xí)方式做好了鋪墊。

4.2 在活動(dòng)中解決真實(shí)問題 本課時(shí)的真實(shí)問題的解決擺脫了機(jī)械的灌輸，從肉眼直接觀察到借助顯微鏡進(jìn)行深入觀察具體事物，思辨討論認(rèn)同細(xì)胞有序組成植物體、不同部位的細(xì)胞形態(tài)和功能有所差異，使“組織”和“器官”的概念呼之欲出，使學(xué)習(xí)活動(dòng)從枯燥的文本解讀走向有趣的意義建構(gòu)，使抽象的科學(xué)概念在學(xué)生認(rèn)知發(fā)展的情感需要中得以有效生成。

4.3 在激活經(jīng)驗(yàn)中建構(gòu)科學(xué)概念 本課時(shí)的設(shè)計(jì)通過觀察番茄植株、番茄果實(shí)及其縱切等整體事物，引發(fā)思考想象，設(shè)計(jì)參與顯微鏡觀察比較等活動(dòng)，順應(yīng)了學(xué)生學(xué)習(xí)從宏觀到微觀、從具體到抽象的心理發(fā)展邏輯，使學(xué)習(xí)活動(dòng)變得有意義。讓學(xué)生描述從微觀到宏觀被子植物體的結(jié)構(gòu)層次，順應(yīng)了“細(xì)胞→組織→器官→植物體”的學(xué)科邏輯，形成了結(jié)構(gòu)化的植物體的結(jié)構(gòu)層次系統(tǒng)知識(shí)。尤其在解決“一個(gè)細(xì)胞怎么會(huì)變成具有不同組織和器官的植物體”時(shí)，使從微觀到宏觀的學(xué)科邏輯與從宏觀到微觀的學(xué)生心理發(fā)展邏輯得到了有效的溝通。