例談“支架式教學(xué)”在高中生物學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

陳 明

(廣東省茂名市第一中學(xué) 茂名 525000)

根據(jù)歐共體“遠(yuǎn)距離教育與訓(xùn)練項(xiàng)目”(DGXIII)的有關(guān)文件，支架式教學(xué)被定義為“為學(xué)習(xí)者建構(gòu)對知識的理解提供一種概念框架(Conceptual Framework)。這種框架中的概念是為發(fā)展學(xué)習(xí)者對問題的進(jìn)一步理解所需要的，為此，事先要把復(fù)雜的學(xué)習(xí)任務(wù)加以分解，以便于把學(xué)習(xí)者的理解逐步引向深入?！敝Ъ苁浇虒W(xué)思想來源于前蘇聯(lián)著名心理學(xué)家維果茨基的“最近發(fā)展區(qū)”理論，該理論認(rèn)為學(xué)生的發(fā)展有兩個水平： 一是學(xué)生的現(xiàn)有認(rèn)知水平；二是學(xué)生可能發(fā)展的認(rèn)知水平，可在成人的幫助下達(dá)到。兩者之間的距離就是最近發(fā)展區(qū)。根據(jù)該原理，教學(xué)中應(yīng)著眼于學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)，為學(xué)生提供帶有難度的內(nèi)容，調(diào)動學(xué)生的積極性，發(fā)揮其潛能；同時，教師要想方設(shè)法幫助學(xué)生超越最近發(fā)展區(qū)，使學(xué)生達(dá)到一個新的發(fā)展水平。支架式教學(xué)，就是在研究“最近發(fā)展區(qū)”的基礎(chǔ)上，著眼于如何幫助學(xué)生跨越這一發(fā)展區(qū)，為此提出“支架”教學(xué)?！爸Ъ堋笔墙栌媒ㄖ袠I(yè)中使用的“腳手架”作為概念框架的形象化比喻。為幫助學(xué)生超越“最鄰近發(fā)展區(qū)”，教學(xué)應(yīng)為學(xué)生提供一個個的“支架”，學(xué)生借助這個“支架”，一步步攀升，從現(xiàn)有認(rèn)知水平攀爬到可發(fā)展的認(rèn)知水平。

高中生物學(xué)教學(xué)根據(jù)教學(xué)情景、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式、學(xué)生認(rèn)知水平等的不同，可從不同的方面去搭建支架，如情景、概念、動畫、圖解、數(shù)學(xué)關(guān)系式等。遇到教學(xué)問題時，教師要有尋找支架的意識，并思考搭建哪種支架才更有利于學(xué)生的理解攀升。

1 支架式教學(xué)應(yīng)用于問題設(shè)計(jì)

以“酶的作用和本質(zhì)”一節(jié)為例，起初上課發(fā)現(xiàn)不管教師講多快，時間還是不夠用，完成不了教學(xué)任務(wù)。分析發(fā)現(xiàn)，教材中設(shè)計(jì)的問題較多，如“問題探討”設(shè)有3個問題，“比較過氧化氫在不同條件下的分解”實(shí)驗(yàn)中設(shè)有4個問題；關(guān)于酶本質(zhì)探索的“資料分析”中設(shè)有5個問題；且一些問題有點(diǎn)突兀，學(xué)生不知如何回答，如果一個學(xué)生回答不了，再叫其他學(xué)生回答，也回答不了，等老師講答案時，1個問題就消耗了很多時間。加上學(xué)生進(jìn)行“比較過氧化氫在不同條件下的分解”實(shí)驗(yàn)所消耗的時間，那這節(jié)課的教學(xué)任務(wù)就難以完成了。

后來通過教學(xué)反思發(fā)現(xiàn)，以“最近發(fā)展區(qū)”去分析這些問題時，對一些問題提供情景支架，將問題簡單化，教學(xué)效率明顯提高。

如“問題探討”中“這個實(shí)驗(yàn)要解決什么的問題？”，可設(shè)計(jì)成“將肉塊放入金屬籠，肉塊還存在被胃壁接觸磨壓等的物理性消化？”又如“資料分析”中討論題，可重新設(shè)計(jì)成： ①巴斯德和李比希的觀點(diǎn)，哪些合理？哪些不正確？②巴斯德和李比希爭論焦點(diǎn)集中在哪里？對后人進(jìn)一步研究酶的本質(zhì)起到了什么作用？其中第1題又可為第2題提供支架作鋪墊。

2 支架式教學(xué)應(yīng)用于難點(diǎn)突破

仍以“酶的作用和本質(zhì)”一節(jié)為例，酶的作用機(jī)理——降低化學(xué)反應(yīng)的活化能是教學(xué)難點(diǎn)。學(xué)生通過進(jìn)行“比較過氧化氫在不同條件下的分解”的實(shí)驗(yàn)，從感性上很容易得出加熱、加Fe3+或肝臟研磨液(含過氧化氫酶)能促進(jìn)過氧化氫的分解(現(xiàn)有認(rèn)知水平)，而它們?yōu)槭裁磿龠M(jìn)過氧化氫的分解(第一發(fā)展區(qū))？且過氧化氫酶為什么比Fe3+的催化效率更高(第二發(fā)展區(qū))？要跨越這些最近發(fā)展區(qū)，教學(xué)中需要提供多個“支架”。第一支架，引出一個新概念——“活化能”；然后，提供第二個支架(圖1)，把化學(xué)反應(yīng)比作駕車翻越一座高山，加熱加壓相當(dāng)于給汽車加大油門，用催化劑則相當(dāng)于幫司機(jī)找到一條穿山隧道。第二個支架，讓學(xué)生在初步理解問題(1)的同時，也更好地理解活化能的概念。

圖1 走隧道需要的能量較少

接著，展示動畫(圖2，第三個支架)，讓學(xué)生理解催化劑催化作用的機(jī)理是降低化學(xué)反應(yīng)的活化能，且同無機(jī)催化劑相比，酶降低活化能的作用更顯著。

圖2 酶的作用機(jī)理——降低化學(xué)反應(yīng)的活化能

在學(xué)生看完動畫后，呈現(xiàn)圖3(第四個支架)，再次總結(jié)催化劑作用的機(jī)理。

圖3 無機(jī)催化劑、酶降低化學(xué)反應(yīng)活化能的圖解

3 支架式教學(xué)應(yīng)用于難題講評

高中生物學(xué)教學(xué)中，常遇到一些難題，學(xué)生容易做錯，且不容易理解。在講評時，為讓學(xué)生更加容易理解接受，也常用支架式教學(xué)法進(jìn)行講解。

例題： 一U形管(圖4)中裝有兩種不同的溶液R和S(溶質(zhì)R和S均不能通過半透膜)，并為一半透膜(X)隔開，與S相比，R溶液濃度較低，當(dāng)U形管內(nèi)已達(dá)到平衡時，溶液表面與濃度的關(guān)系是( )

圖4 U形管

A. 右側(cè)較高，兩溶液濃度相等

B. 右側(cè)較高，且右側(cè)濃度較高

C. 左側(cè)較高，且右側(cè)濃度較低

D. 兩側(cè)高度相等，且濃度相等

做錯的學(xué)生很多是選A。他們的解釋是： U形管內(nèi)已達(dá)到平衡，說明左右通過半透膜的水分子數(shù)目相等，此時半透膜(X)兩側(cè)濃度就應(yīng)該相等。

為解釋該題，講評時教師可給學(xué)生提供三個支架： 第一個概念支架是滲透壓的定義。簡單地說，是指溶液中溶質(zhì)微粒對水的吸引力。溶質(zhì)微粒越多，即溶液濃度越高，對水的吸引力越大，溶液滲透壓越高。根據(jù)第一個概念支架，學(xué)生很容易理解U形管右側(cè)液面較高(圖5，也是第二個圖解支架)。接著，在第二個圖解支架基礎(chǔ)上，教師再提供一個關(guān)系式支架： 當(dāng)U形管內(nèi)達(dá)到平衡時，S滲透壓=R滲透壓+Δh溶液的壓力(使水分子由右向左通過半透膜)。只要Δh不為零，S滲透壓>R滲透壓，即S溶液濃度>R溶液濃度。因此，答案選B。

圖5 U形管右側(cè)液面升高

4 支架式教學(xué)應(yīng)用于原創(chuàng)題的命制

試卷的命制是教師的一項(xiàng)重要工作，由于網(wǎng)絡(luò)信息非常發(fā)達(dá)，教師只要上網(wǎng)搜索一下都可以找到很多試題來命制試卷，因此很少有教師親自命制一份原創(chuàng)題或改編創(chuàng)題。然而，原創(chuàng)題或改編創(chuàng)題的命制卻是教師的教學(xué)基本功之一。根據(jù)支架式教學(xué)法，在試題命制時，可根據(jù)學(xué)生在解答問題時需要跨越多少個支架，來設(shè)計(jì)試題的梯度和難度。例如，根據(jù)下面材料命制一份原創(chuàng)題或改編題。

禽流感是由禽流感病毒引起的一種急性傳染病，也能感染人類，感染后的癥狀主要表現(xiàn)為高熱、咳嗽、流涕等，多數(shù)伴有嚴(yán)重肺炎，嚴(yán)重者心、腎等多種器官衰竭導(dǎo)致死亡。研究人員從禽流感受害者的組織樣本中提取出禽流感病毒RNA，并經(jīng)實(shí)驗(yàn)分析確定其由m個基因組成，堿基總數(shù)為n，其中G的數(shù)量為b。

原創(chuàng)題或改編題：

(1) 第一梯度(學(xué)生根據(jù)現(xiàn)有知識水平回答)： 構(gòu)成禽流感病毒的RNA的四種核苷酸是。

(2) 第二梯度(學(xué)生需要知道材料中的流感病毒RNA是單鏈還是雙鏈才能回答)： 根據(jù)材料信息條件，能推算出堿基A的數(shù)量嗎？為什么？。

(3) 第三梯度(學(xué)生需要知道病毒的遺傳信息傳遞過程和人體中遺傳信息的傳遞過程才能回答)： 若禽流感病毒不含逆轉(zhuǎn)錄酶，則其遺傳信息的傳遞過程與人體遺傳信息的傳遞不同的步驟可能是。

(4) 第四梯度(學(xué)生需要知道煙草花葉病毒RNA是遺傳物質(zhì)的證據(jù)、寫實(shí)驗(yàn)步驟的模板、禽流感病毒RNA和蛋白質(zhì)的分離和提取、病毒RNA在宿主細(xì)胞內(nèi)的繁殖等相關(guān)知識)： 寫出驗(yàn)證RNA是禽流感病毒的遺傳物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)方案。

材料用具： 禽流感病毒、顯微注射器、活雞胚。

實(shí)驗(yàn)步驟：。

結(jié)果預(yù)測：。