基于观念建构科学教学实践

基于观念建构科学教学实践

翁小东

——以《食物的消化与吸收》一课为例

◆翁小东浙江省瑞安市飞云中学325200

摘要：本文以《食物的消化与吸收》第一课时教学实践为例，设计三个教学环节：经历探究活动，在体验中感知观念；运用任务驱动，在问题中关注观念；通过由“个”向“类”迁移，在内化中形成观念。使观念建构与具体知识学习互相融合、相互作用，促进教学目标的有效达成。

关键词：观念建构科学教学结构与功能相统一

一、基于观念建构科学教学的意义

“看法”、“想法”是观念，“为什么这样想”也是一种观念。观念还是学生在学习过程中发展起来的，认识事物、解决问题的技能和方法，观念的形成是思维发展的重要标志。科学观念是学生通过科学课程的学习，所形成的从科学的视角认识事物、解决问题的思想、观点和方法。科学观念建构有利于学生理解具体科学知识内在的联系，引导学生认识自然界的内在统一性，逐步形成用科学知识、方法和态度解决问题，从而提高科学素养。

“结构与功能相统一”是初中科学课程——生命科学中重要的观念，包含两层含义：一是有一定的结构就必然有与之相对应的功能的存在；二是任何功能都需要一定的结构来完成。[1]基于“结构与功能相统一”观念建构的教学实施，可以将学生之前之后所学的知识建立联系，使知识的习得能产生持久性的影响和迁移性价值，从根本上扭转“知识本位”教学所带来的知识学习的短期效应，促进学生对知识深入、持久的理解和掌握。

二、基于观念建构科学教学的实践

《食物的消化与吸收》一课是浙教2011年版九上第四章代谢与平衡第2节内容。用“结构与功能相统一”的观念将消化系统结构与功能的具体知识学习串联起来，在观念的引领下学习具体知识，在具体知识学习中概括提升形成观念。观念与知识互相融合、相互作用，促进教学目标的有效达成。

2011年版《初中科学课程标准》附录部分对教学目标行为动词的各层次水平的界定，其中体验性目标分为三个层次：参与、反应、领悟。[2]观念的形成正是属于“领悟”层次，根据三个层次目标设计相应的三个教学环节，如下：

1.经历探究过程，在体验中感知观念

学生的认知过程总是从第一层次向高层次发展，根据课标中的层次界定，第一个教学环节以学生“参与”为主，为此本节课设计一个体验活动——“体验面包在口腔中的消化”。以“食物在口腔中是如何被消化”为问题开展体验式探究活动，参与活动，在活动中体验，在体验中感知。

活动分三个步骤：一是咀嚼前观察口腔的结构，预测该结构在食物消化过程中的作用；二是将面包放入口腔中咀嚼一分钟，感受面包在口腔中的变化；三是交流活动中体验，建构物理性消化与化学性消化的概念，体验口腔多个器官协同工作共同完成消化功能。

食物的消化对学生来说既熟悉又陌生。熟悉的是人体对食物的摄食、消化、吸收是每天都能接触到，但由于食物的消化与吸收是在人体内部进行，学生对食物的消化吸收过程更是知其然而不知其所以然。课堂安排体验活动，一分钟的咀嚼，学生静静体验在生活中容易被忽略食物消化的过程。正是这样的体验不仅唤醒学生对消化已有的认知，同时又获得全新的感知、激发学习兴趣。从学生对食物消化过程的描述看出不仅有感性的体验如：黏黏的、软软的、甜甜的；更重要的是已经尝试用科学证据的角度来描述如：颗粒大小发生改变、无味变得有甜味。在学生体验、交流中自主建构物理性消化与化学性消化的科学概念。

2.运用任务驱动，在问题中关注观念

建构主义学习理论强调：学生的学习活动必须与任务或问题相结合，以探索问题来引导和维持学习者的学习兴趣和动机，创建真实的教学环境，让学生带着真实的任务学习，以使学生拥有学习的主动权。任务驱动教学的关键是确定任务，让学生自主、协作学习，教师提供解决该问题的有关线索，指导学生从何处获取有关的信息资料。

为了达成学生“能够描述人体消化系统的结构和食物的消化与吸收过程”的教学目标。本环节以任务单为线索、以课本图4-18营养物质的消化与吸收为主要信息资料、以解读图4-18并完成记录单填写为任务，通过学生独立思考、小组讨论、组间交流等学习形式，使学生在问题解决中关注“结构与功能相统一”的观念。任务单有三部分组成：

（1）读图完成下表填写。（2）根据表格简述三大营养物质消化过程；评选出人体最主要的消化器官并说出理由。（3）消化系统中器官的哪些结构特点与其消化功能相统一？

下面两张是较典型的学生记录情况：

第一位表格学生对填写过程的解释：胰液参与糖类、蛋白质、脂肪三大营养物质消化，所以我刚开始填写消化场所、消化液流入的场所时，把胰都填上。后来我们小组的其它同学告诉我胰腺是消化腺不是消化道，胰腺只是分泌胰液，食物没有通过胰腺，所以消化场所中的胰我都划掉了。

营养物质的消化过程用表格填写的形式出现，有利于学生聚焦核心信息，排除其它次要信息的干扰，帮助学生提高获取信息的效率。表格记录的过程是学生思维发展的过程，尤其是填写过程中的涂改信息，更是反映了学生思维冲突发生的过程，我们必须让学生将这个过程再次呈现出来，促进学习的发生。表格填写的信息是完成任务单中第二个问题的依据。将表格中的信息连接起来，通过自己语言加工，就可以将静态的符号转变为动态的食物消化过程。

生：淀粉先在口腔中有唾液参与先消化，后在小肠中有肠液、胰液的参与最后消化为葡萄糖；蛋白质先在胃中有胃液参与消化，在小肠中在肠液、胰液的作用下最后消化为氨基酸；脂肪只在小肠中有胆汁、肠液、胰液的参与最后消化为脂肪酸和甘油。

表格还能将小肠的重要性凸显出来。学生通过对表格信息的汇总，不难发现小肠作为最主要消化器官的结构特点：胆汁、肠液、胰液都流入到小肠中，三大营养物质最终在小肠中被消化。通过学生对“最主要消化器官评选”问题的解答，完成小肠结构的特点学习的同时也关注到“有一定的结构就必然有与之相对应的功能的存在”的科学观念。

任务单中的第三个问题的设计，以牙的结构特点与其功能相统一为例，启发学生去寻找更多的证据关注并支持“结构与功能相统一”的观念，认同“结构与功能相统一”的观念在消化系统中广泛存在。

3.通过由“个”向“类”迁移，在内化中形成观念

瓦根舍因和克拉夫基提出“范例教学”理论，认为教学应使学生获得系统的认识，而不是记住所谓系统性的知识材料。“范例教学”四个环节：（1）范例地阐明“个”阶段，（2）范例地阐明“类”的阶段，（3）范例地掌握规律的阶段，（4）范例地获得切身经验的阶段。[3]观念形成的关键就在于对“个”阶段获得的认识进行归类、推断，实现由“个”到“类”迁移，认识到这一类事物的普遍特性，从而形成对这一类事物的认识的观念。“个”就是具体事例，“类”是一系列具有共同特征的事例。口腔结构与消化功能、小肠结构与消化功能等都是“个”。在“个”范例的学习过程中，学生头脑中已经从最初的浅表观点提升到一种可以意识的水平。这时需要设计一个“脚手架”，帮助学生实现“个”向“类”的迁移，从而让学生意识到“结构与功能相统一”观念不仅广泛存在、并且非常有效，具有普适性的特点。这才能由知识形态的科学观念向个人形态的科学观念转变。

设计的“脚手架”就是学生独立设计小肠结构模型。活动要求：小肠不仅是人体最主要的消化器官，也是人体最主要的吸收器官，任何功能都需要一定的结构来完成，为了能与“最主要吸收器官”功能相匹配，你认识小肠应该有怎样的结构特点？用图文结合的形式画出小肠模型。

模型设计环节，就是让学生与自己对话，用“任何功能都需要一定的结构来完成”观念为指导，唤醒学生以往的学习吸收类器官特点的经验。将这些具体科学知识进行概括归纳，尝试寻找这些具体知识背后的规律，用自己的画图或文字描述表达，在内化中形成属于自己烙印的“结构与功能相统一”的观念。

学生的典型作品：

学生的作品虽然形态各异，通过学生对自己设计的作品讲解不难发现有其共性之处：（1）小肠壁通过一定的形式（或像肺泡、或似根毛细胞、或同大脑皮层的回沟）增大表面积；（2）小肠壁都很薄（单层细胞构成）；（3）布满毛细血管。以上的共性之处正是小肠完成吸收功能的结构特点。小肠绒毛概念的建构，“结构与功能相统一”观念的形成，自然是水到渠成的事。

本节课在课堂练习环节，通过两个课堂练习，帮助学生顺利进入“范例地获得切身经验的阶段”。感受“结构与功能相统一”观念不仅是一段话，一个科学知识，更是一种思维、一种解决问题的有效方法。学生的精彩回答，也证实了通过活动体验、任务驱动、自主内化的观念建构科学教学是有效的。

练习1：肾脏的基本结构和功能单位是肾单位如下图（图略），肾单位中负责重吸收作用的是肾小管。根据“结构与功能相统一”的观念，判断a、b、c中哪个是肾小管？

练习2：2013年TED（科技娱乐设计）大会上年仅15岁少年杰克安德拉卡依赖网络，利用四年的时间发明了早期胰腺癌探测仪而获得表彰。你认为杰克安德拉卡为了完成探测仪的发明，需要查阅哪些资料？你对这个事件有什么看法？

观念的形成与具体学科知识的学习不同，往往不是一节课或几节课能达成的，需要整个初中学段不断积累、强化。但观念建构的科学教学也具有科学教学的一般共性，如：活动性、问题性、探究性等。本文只是以食物消化与吸收一课教学实践为例，对基于观念建构的科学教学模式只进行了粗略的研究、探讨和实践，其合理性有待教学设计实践的进一步检验。希望它能引发同行们的研究兴趣和深入思考。

参考文献

[1]林静义务教育课程标准案例式解读——初中生物学[M].北京：教育科学出版社，2012，3。

[2]初中科学课程标准（2011年版[M].北京：北京师范大学出版社，2012，1。

[3]陈志伟中学科学教学论[M].北京：科学出版社，2012，9。