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在生物学中建构概念图教学的策略研究

概念是生物学科知识的基础，然而在教学过程中，学生往往忽视对基本概念的掌握，特别是不能够形成概念网络，更不能够比较深刻的了解概念间的联系。在一般的教学过程中，教师往往由于理念缺失、教学功利等原因，自觉或不自觉地采用照本宣科的陈述性教法和文字解释的文字学教法，形成“注入式”或“说文解字式”的概念教学模式，很少涉及有关理论指导下的概念教学策略研究。概念图的应用则可以帮助师生掌握正确有效的生物学概念学习的策略，更快更有效的进行课本知识的传授，促进教学的效率和质量的提高，建立系统完整的知识框架体系；可以为中学生物教学中对概念教学方法的认识以及如何促进生物学概念构建这两个急需解决的问题提供一条新的策略和途径。在新课程改革的背景下，利用概念图组织教学也是必然趋势之一。
1．概念图及绘制过程
1.1什么是概念图
概念图是一种关于概念知识、思维过程或思维结果、系统结构、计划流程等的图形化表征方式，能有效呈现思考过程及知识的关联，引导学生进行意义建构的教学策略。它包括节点、连线、连接词和层次4个基本要素。节点是置于圆圈或方框中的概念；连线表示节点概念间的意义关系；连接词是置于连线上的两个概念之间的意义联系词；层次即将最抽象、涵盖面最广的概念称为关键概念，置于最顶层，涵盖面较小，较具体的概念称为一般概念，位于其次，依此类推，由此显示概念间的等级关系。如下图所示的物质出入细胞方式的概念图：

1.2概念图的绘制
概念图的绘制没有严格的程序规范，如果要学习制作一个好的概念图，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，最具体的概念位于最底层，从而形成概念的层次结构。③进行各级连接，画出概念图的草图：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。
2．概念图教学的策略研究
高中生物学知识大到生物圈，小到分子，有现象有本质，有结构有功能，有过程有结果，有实验有理论，有内因有外因，有正常生理有异常生理，……知识零碎，学生不易理解、掌握和运用。但任何知识都不是孤立的，其自身都有一定的结构，并处于一定的体系之中，因而对于概念图的学习，既有助于知识本身的深入理解，也有助于利用这些知识去理解新知识。
2.1在新授课中建构知识结构
在新授课中应用概念图教学策略来建构知识结构，将教师单纯的“教”转变为“教”与“学”并举，教师可以用对概念图的构建来对学生进行启发、辅导和因材施教，而学生也真正有了自主学习的机会，培养了学生自我建构知识的能力。
例如，《分子与细胞》的第3章“细胞的基本结构”共3节内容，分别讲解了细胞膜、细胞器和细胞核的有关内容，在学习第1节细胞膜内容时，我和学生共同绘制细胞膜的概念图如下图所示：

在学习第2节细胞器的内容时，我向学生提供了一连串写有细胞器名词的卡片：细胞器----系统内的分工合作、细胞器之间的分工、细胞器之间的协调配合、细胞的生物膜系统、分离细胞器的方法、膜结构的细胞器、无膜结构的细胞器、线粒体、叶绿体、高尔基体、内质网、液泡、溶酶体、核糖体、中心体等，结合课本知识的学习，通过移动卡片，最后学生完成了如下所示的概念图：

这样，学生不仅对细胞器的结构和功能有了整体的认识，而且在摆弄卡片的过程中，十分想弄清楚这些概念之间究竟有什么具体的意义联系，强烈的求知欲油然而生，对知识的学习淋漓尽致。
第3节细胞核的结构和功能有关知识比较简单，教学时，我要求学生在前两节的基础上，根据课本内容，自己构建细胞核概念图，通过学生的讨论合作，最后构建了如下所示的概念图：

在实际的教学过程中，笔者发现一些学生不能顺利地制作概念图，不同学生制作的概念图也有不同。学生在概念图的学习中存在着很大差异。学生不能顺利地制作概念图主要是因为他们不能在有限的时间内发现概念间的联系。要解决这个问题，教师应根据学生学习水平的差异，适时变换教学策略，增强教学针对性。
比如针对中等水平的学生或当学生进步后，教师可以呈现留有部分空格的概念图，学生的水平越高，空格就越多，需要连接的概念就越多。针对高水平的学生，教师可以不提供任何暗示。又如，教师可以呈现包含部分错误的完整概念图，学生在改错中学习知识，避免了学生自己构图带来的认知负担。而学生要发现和改正概念图中的错误，就必须认真分析整个概念图，思考哪儿有错。这避免了直接呈现“标准”概念图带来的被动学习。
2.2在复习课中建构知识体系
复习不仅要回忆、再现所学知识，还要将所学知识进行梳理、拓展，更重要的是促进知识迁移、能力发展及情感态度与价值观的培养。复习中最高境界是用最少的时间，呈现最大的信息量、培养最强的应用能力和科学探究能力，而且学生还要将前后所学知识联系并进行重新建构，最终达到迁移和应用的目的。

将概念图这一认知工具应用到生物学复习中，让学生绘制概念图，他们可主动参与知识的回顾与提炼过程，整合新旧知识，建构知识网络，浓缩知识结构，达到灵活迁移知识的目的。例如，复习《分子与细胞》第3章和第4章时，在初学时构建的概念图的基础上，让学生绘制细胞的结构和功能的整体的概念图（如下图），能淋漓尽致地发挥和体现概念图的作用。
在教学过程中，我采取了学生先独自完成，接着小组讨论，再班级汇报的方式。在此学习过程中，学生自行体验、评断不同学习时期所画概念图，从而看出自己认知上的改变，思维能力和反思能力得到提高；同时发现自己从来没有注意到的各个知识之间的关系，知识结构更加完整，并产生一些创新的理解，达到创新性学习的目的。在小组讨论中，由于小组成员对概念有不同的理解，常引发激烈的争论与友好的协商，辅助学生头脑风暴的活动，培养学生批判性思维的技能和合作交流的精神。
所以，概念图教学策略应用于复习课中，可使原来迷惑的概念清晰化、零散的知识系统化、机械的记忆灵活化。最终使学生感到所学知识在由多变少、所用课本由厚变薄，但是知识的迁移能力在提高，复习效果在提高。
2.3作为实验设计的思维导图
概念图作为一种认知工具，引导思维活动、激发思维灵感、记录思维过程、呈现思维结果，从而可以大大地提高思维品质。可以帮助学生完成实验设计。
例如，实施《设计探究影响酶活性的条件》（必修1）课题设计时，学生无从下手，通过下面的思维导图，可以引导学生思考（见下图）。

3．高考中如何考概念图
高考生物学试题的形式一般是给出一个不完整的概念图，要求考生根据所学的知识给予补充。如2004江苏卷第37题：人和动物体内糖类、脂类和蛋白质的代谢是一个相互联系、相互制约的协调统一过程。某学生将体内营养物质代谢的部分途径归纳如下图所示。据图回答下列问题：

(l）图中不可能发生的途径是和。（填出序号）
(2）在途径⑦和⑨的代谢过程中，都能产生的物质是和ATP；
细胞内，途径⑦发生的场所是，而途径⑨发生的主要场所是
(3）在途径⑩、⑩中，氨基酸必须经过作用才能转化为葡萄糖或脂肪。
由本题可以看出高考考查概念图的特点：①试题素材完全来源于教材，注重回归课本；②领会考查意图，保证答案尽量符合题意；③尽量保证所填答案的唯一性。
现在生物高考中，学生简答题答案中概念运用不恰当普遍存在，运用概念图教学改造现行高中生物教学不枉为一个好的教学策略。
总之，构建概念图，将知识结构化进行教学，有利于学生对整个单元、整个生物教材中的知识进行加工、理解和储存，全面系统地掌握和记忆知识要点；有利于学生形成完整、系统、清晰和科学的知识体系；同时也可促进学生感知、记忆、想象和思维等心理因素的发展。