概念图在高中生物复习课教学中的运用
周铭霞

高中生物复习课教学是师生双方从新的视角对所学知识进行系统梳理、深化、拓宽及灵活应用的教学过程。为了使学生对所学生物学知识概括化、网络化,并能灵活地迁移,笔者尝试将概念图引入到高中生物复习的教与学中,收到了较好的效果。
一、什么是概念图
早在20世纪60年代,美国康奈尔大学的诺瓦克教授等人就提出了概念图理论。当时诺瓦克教授把概念图作为一种科学的教学策略,并通过在教学活动中运用概念图来帮助教师和学生提高教学质量。
概念图实质上是一种组织和表征知识的工具。它通常是将有关某一主题的不同级别的概念或命题置于方框或圆圈中,再以各种连线将相关的概念和命题连接,形成关于该主题的概念或命题网络。这种把概念之间的意义联系以科学命题的形式有机地联系起来的空间网络结构图,就称为概念图。
概念图的编制一般可以通过以下几个步骤来实现:
① 确定关键概念:从选定的知识领域中,挑选出关键概念,以及与之相关联的其他概念,并把这些概念列出一张“关键概念”一览表。
② 概念的排序:关键概念一经确定,便可以将其排列成序,即将概括性最强、最一般的概念置于顶层,依次向下,概括性较小的概念位于较低的层次,最具体的概念位于底层,从而形成概念的层次结构。
③ 进行各级连接:把每一对相关的概念用连线连接,并在连线上标明两者之间“是什么”或有“怎么样”的关系。
④ 反思与完善:对已初步编制好的概念图加以调整与充实,以不断完善认知结构,促进意义建构。
二、概念图的理论基础
美国著名的认知心理学家奥苏贝尔于1962年第一次提出关于人的学习的认知理论,并在第二年发表的《有意义的言语学习心理学》一书中对该理论作了精辟的论述。奥苏贝尔认为,人的学习应该是意义学习,影响学习的最主要因素是学习者已经掌握的知识,当学习者具有了意义学习的心向,并把所要学的新知识同原有的知识联系起来时,意义学习便发生了。奥苏贝尔同时对概念的形成和同化进行了区分,认为意义学习的心理机制是同化,除了学龄前儿童,学生的学习都是通过概念同化习得新概念的,概念的上位关系、下位关系和组合关系的层级排列最终形成了学生的认知结构。
诺瓦克教授等根据意义学习和概念同化理论开发了概念图这样一种新工具。他们首先运用于研究儿童是否能够理解诸如能量、细胞和进化等抽象概念的过程中,并很快发现,该工具同样可以用于教学设计和帮助学生进行有意义的学习,由此导致了对概念图更深入的研究。
现代的认知主义学习理论、建构主义学习理论、信息技术以及脑科学,都为概念图的正确性和应用前景提供了大量的事实说明:例如,现代脑科学发现,人的大脑是由大约140多亿个神经元组成的,每个神经元都与其他的神经元形成功能网络。人类对大脑的认识已经发展到泛脑网络阶段,泛脑网络学说认为:人的大脑皮层可从宏观到微观分为回路、神经元群、神经元、分子序列四级层次的网络,人的学习、记忆和思维正是通过这样一个网络系统来进行的。概念图的结构特征形象化地显示了人脑的这一生理机制。
三、概念图应用于生物复习
(一)运用概念图,区别容易混淆的知识
在高中生物教学难点“有丝分裂”和“减数分裂”这部分内容中,涉及到不少容易混淆的基本概念。笔者在复习过程中引导学生把诸如染色质与染色体、染色体与染色单体、染色体与同源染色体、同源染色体与四分体等容易混淆的概念一一列出,再引导学生用线段或箭头连接各概念,逐一分析线段两端概念间的关系,并用适当的词标注于线段或箭头上,形成了相关的概念图(见图1)。学生在自己画概念图时就经历了一次对自己原有知识进行内省、分析、重新评价和组织的过程,变被动学习为主动学习,并从中掌握学习方法。

笔者还进一步引导学生利用等式关系把上述概念表达为:l四分体=1对同源染色体=2条染色体=4条染色单体=4DNA分子=8条脱氧核糖核苷酸链。
(二)运用概念图,对知识进行对比复习
在复习“三大营养物质的代谢及其关系”这部分知识过程中,学生往往感觉比较枯燥而且不容易掌握。笔者在帮助学生复习时,事先画好一个未完成的概念图(见图2):
然后在复习过程中根据不同的概念和知识点,引导学生回答问题。这样的复习方式较新颖,学生容易把物质的代谢特点找出来,起到举一反三的作用。
如,复习糖的代谢过程,可利用图3


结合图3,可复习以下内容:
1
.食物中的淀粉经消化分解成葡萄糖,葡萄糖被小肠上皮细胞吸收以后,有什么变化?(请学生对应上图标记回答)答案:①合成肝糖元。②氧化分解成二氧化碳和水,并释放出大量能量。③进行无氧呼吸,产生乳酸,并释放少量能量。④转化成脂肪及某些氨基酸等。
2
.血液中的葡萄糖可以通过哪些途径获得?答案:(1)从食物中消化、吸收而来。(2)肝糖元分解而来。(3)由体内物质(如甘油、某些氨基酸)转化而来。
3
.如果人体内血糖的来源和去路不能够保持相对平衡,人可能出现什么情况?答案:如果血糖浓度过低,会引起头昏、心慌、四肢无力等低血糖症状,严重时会导致死亡;如果血糖含量过高,则会形成糖尿,有损健康。
又如,复习蛋白质的代谢过程,可利用图4


结合图4,可复习以下内容:
1
.蛋白质在消化道中被分解成各种氨基酸,氨基酸被吸收进入细胞以后,有什么变化?(请学生对应上图标记回答)答案:①合成组织蛋白质,以及酶和激素等。②脱氨基作用。③含氮部分氨基可以转变成为尿素而排出体外。④不含氮部分可以氧化分解成为二氧化碳和水,同时释放能量,也可以合成为糖类和脂肪。⑤氨基转换作用。
2
.通过氨基转换作用能够生成人体内所有的氨基酸吗?答案:通过氨基转换作用只能生成人体内非必需氨基酸,如丙氨酸、甘氨酸等。必需氨基酸不能在人和动物体的细胞内合成,只能从食物中获得。
3
.细胞中的氨基酸有哪几个来源?答案:(1)从食物中消化、吸收而来。(2)自身组织蛋白分解而来。(3)通过氨基转换作用生成。
通过概念图的复习比较,再进一步引导学生分析糖类、蛋白质代谢过程的相同点和不同点,如找出物质的代谢都有合成、分解、转化三个基本特点;物质的来源也有食物的消化吸收、自身物质的分解、其它种类物质的转化三个基本特点。同时,找出三大营养物质代谢的关系,明确三大营养物质的代谢是同时在细胞中进行的,它们之间既相互联系,又相互制约,共同形成一个协调统一的过程。

(三)运用概念图,形成章节、单元的内在联系
“遗传的物质基础”是现代遗传学的核心内容,也是后面学习遗传的基本规律以及生物变异的基础。可是这一部分出现的一系列概念,如:脱氧核苷酸、基因、染色体、碱基、脱氧核糖核酸等,学生往往不容易把它们的从属关系搞清楚。笔者在帮助学生进行复习时,进行了如下指导:
①要求每个小组的学生把脱氧核苷酸、基因、染色体、碱基、脱氧核糖核酸(DNA)这几个概念分别写在一张张小纸片上。
②经过小组讨论后,根据纸片上概念间的关系确定各纸片摆放的位置,如染色体、脱氧核糖核酸(DNA)、基因、脱氧核苷酸、碱基。
③将步骤②中涉及到的概念间的关系复制到一张纸上。
④用线段或箭头连接各概念。
⑤逐一分析线段两端概念间的关系,并用适当的词语标注于线段或箭头上。
⑥用具体的知识或事实充实相应的概念。
5是其中一个小组所编制的概念图:
四、概念图在复习中的应用价值和初步成效
在实践中笔者体会到,通过运用概念图来帮助学生复习,一方面,教师可利用学生编制的概念图的框架来了解学生对概念和原理的理解程度,还可从概念图的层次水平了解学生的逻辑思维能力,并从所举事例中了解学生对概念的内涵和外延理解的清晰度和广阔性。另一方面,学生也可以对不易理清的各种概念和原理有充分地了解和深入地认识,还可使原来迷惑的概念清晰化,零散的知识系统化,机械的知识灵活化。此外,完成概念图既可以由学生独立完成,也可以由学生小组合作完成,还可以由师生共同讨论完成,这样就有利于为学生创造一个合作、互助、民主、开放的学习环境,通过师生之间以及学生之间的平等对话和协商,促进学生合作意识和合作能力的养成。
我校在20056月前属于区一级学校,在海珠区属于中等稍偏差的水平。20024个班的学生2003年参加高一会考时,优秀率、及格率和平均分都没有达到市平均水平和区平均水平。笔者在指导该年级学生进行高二学生毕业会考复习时,尝试采用了概念图的复习方法,虽然学生用在生物科方面的复习时间相对比较少(只有大约一个多月时间),但是从学生参加2004年广州市高中生物毕业会考的成绩反馈情况来看:优秀率为3066%(区平均水平是2054%,市平均水平是2453%),及格率是 9512%(区平均水平是8787%,市平均水平是 8779%),平均分是8053分(区平均水平是7560分,市平均水平是7611分),整体成绩排在海珠区的第三名。这样一所相对薄弱的学校的学生在与省一级、市一级学校的学生同时参加同一类型的考试,并取得区第三名的成绩,既是师生共同努力的结果,也是应用概念图复习策略成功的一个很好的证明。
参考文献
1
.袁维新.概念图:一种促进知识建构的学习策略.《学科教育》,2004年第2
2
.王大平、李新国.概念图的理论及其在教学中的运用.《现代教育技术》,2004年第6
3
.徐洪林、康长运、刘恩山.概念图的研究及其发展.《学科教育》,2003年第3

(作者单位 广州市第42中学
本文学科编辑 钟 阳

 

 

 

 

 

 

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2005-11-1

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