優化概念學習過程,優化概念學習過程優化概念學習過程,提升科學思維品質

這個概念是思維的產物，也是思維的工具。建構概念的過程就是思維的過程。學習過程應當要有助于學生發展科學思維能力,尤其是抽象邏輯思維能力,概念學習是發展學生抽象邏輯思維能力的重要途徑之一。“人體能量的供給”是蘇教版七年級第10章“人體內的物質運輸和能量供給”的第5節,課標中本節課的具體內容標準“說明能量來自細胞中有機物的氧化分解”是這節課需要建構的概念,也是本節課的重難點。這一節圍繞三個問題而展開:(1)每天需要從食物中補充多少能量?(2)食物進入體內怎樣釋放能量?(3)營養物質釋放的能量有什么用途?這三個問題的解決過程正是概念的建構過程。1將知識和經驗傳授給學生，并通過遷移分析、類比、歸納和整合帶來新概念1.1自主、合作,合作共贏—讓前概念成為新概念的起點,聯系知識經驗打開教學局面初中生物有50個核心概念,七年級上冊“生物圈中的綠色植物”一級主題中的一個核心概念“在生物體內,細胞能通過分解糖類獲得能量,同時生成二氧化碳和水”,出現在植物的呼吸作用一節中,這是學生具備的前概念,在教學中要利用好這個前概念。“人體內能量供給的過程”既復雜,又抽象,學生較難理解,可以選擇用建構知識聯系圖(圖1)的形式巧妙化解難點,途徑有兩個:(1)采取由微觀到宏觀的生成路徑,通過溫故知新直接引導學生回憶植物的光合作用、呼吸作用,由此推知“在人體內,細胞能通過分解糖類等有機物獲得能量,同時生成二氧化碳和水”。首先明確呼吸作用發生在細胞內,那么分解的有機物、需要的氧氣從何而來?從而進行“倒推”。教師要放開手讓學生通過自主、合作學習的方式,以小組為單位建構人體能量供給的知識聯系圖,再由學生代表進行講解。這種方式能有效拓展學生的思維空間,利于學生之間的交流,增強合作意識,語言表達則能驅動思維的邏輯性和縝密性。(2)采取宏觀到微觀的生成路徑,先通過演示實驗“花生種子在體外燃燒”做一個鋪墊。這個演示實驗解決了兩個問題:一是讓看不見摸不著的能量以可見的方式呈現出來,初一學生還沒有學物理,而能量作為物理學的重要概念,比較抽象,對于初中學生來說,認識它較為困難。學生通過前面的學習知道食物能提供能量,但是沒有形象感知,通過實驗可以彌補這一不足,學生直觀地看到了水溫的升高,發現是由于花生種子燃燒釋放出能量所導致的,從而認同食物中確實貯存有能量。二是幫助學生理解營養物質釋放能量對維持體溫的作用,有機物在體外通過燃燒釋放出能量使水溫升高,學生做一個知識遷移,就可以理解在體內有機物分解釋放出的能量會讓人體形成體溫。此時教師拋出問題:“攝取的食物在體內會發生什么樣的變化,才能把有機物中的能量釋放出來呢?”引導學生由花生種子在體外燃燒需要氧氣推斷花生種子在體內分解也需要氧氣,進而回顧消化、呼吸、循環系統的作用,再利用呼吸作用的公式建立起知識聯系。學生在頭腦中將人體的營養供給、呼吸、物質運輸等知識進行有機串聯歸納。將已有的知識運用文字、簡圖進行歸納、整理,逐漸構建起一個形象、直觀的知識圖,將知識之間的聯系系統化。知識聯系圖慢慢建立起來,人體內能量代謝的過程也就水到渠成了。1.2概念的內涵拓展如何拓展生物學重要概念教學的深度?這個“深”不是指挖掘其知識深度,而應理解為一種寬廣,即引發學生的發散思維,從而形成前后知識的大整合,建構知識體系。本節概念建構的核心詞是“細胞”:能量釋放發生在細胞中,消化、呼吸、循環三大系統功能通過細胞聯系在一起,因此這個概念的生成有助于學生深刻理解“細胞是生命活動的基本單位”,這無疑拓展了概念的深度。在概念生成的過程中要追加一個問題:“食物中的能量從哪里來?”引導學生形成一條思維鏈:“植物通過光合作用把二氧化碳和水合成有機物,將太陽能轉變成化學能儲存在有機物中”→“人類直接或間接以植物為食,獲得其中的能量”→“食物在體內消化吸收,營養物質(貯存能量)運輸到細胞”→“細胞內有機物氧化分解釋放出能量”,引導學生把相關知識進行一個邏輯加工,歸納出概念中的兩條主線:物質變化和能量變化,深刻領悟概念的內涵,同時拓展概念的外延,太陽能是能量的根本來源,從而把生物界與自然界聯系在一起,這樣生成的概念圖(圖2)更加完整、系統。在初中生物八年級上冊有關生態系統的內容學習后,可以引導學生將這一概念繼續拓展,用系統、整體的觀點,把細胞中有機物氧化分解釋放能量、生物體的新陳代謝和生態系統中的能量流動整合在一起,體會個體生命與生命系統的關聯(圖3),無疑可以構建完整的概念體系。2創造活動的氛圍，讓學生在探索、討論、操作和應用方面建立新的概念2.1問題三和討論三:食物與能量的關系生活中處處有生物學,教師在教學中要善于移植生活中的情境,通過各種豐富的、有代表性的事實來為學生的概念形成提供支撐。(1)教學活動1:“人體能量的供給”的討論重點是引導學生對數據資料進行分析,了解不同的食物所含的能量不同,不同的勞動強度所需要消耗的能量也不同,從而深刻理解人體內能量供給與膳食的關系。教材中的表1“常見食物的熱價”,意在引導學生分析不同食物的熱價存在差別的原因。教材并沒有對“熱價”做出定義,學生通過表中數據可以直觀認識到熱價是個衡量指標,但對“熱價反映食物中貯存能量的多少”這句話很難真正理解。分析表中數據,學生發現所列的食物中花生熱價最高,大白菜熱價最低,這是因為不同食物由于所含營養物質不同熱價不同。但熱價僅與營養物質的種類有關嗎?拋出問題后,引導學生仔細閱讀表中的數據,通過對比分析發現問題。其實表中有兩個比較特別的數據,一個數據是“馬鈴薯”熱價是3.22,學生都知道馬鈴薯富含淀粉,為什么相比大米、面粉熱價要低很多?另一個數據是“豬肉”熱價是16.54,都是肉類,為什么熱價要遠比牛肉、雞肉高呢?培養學生發現問題的能力。教師提供小資料:馬鈴薯富含淀粉,100g馬鈴薯中含有15g左右的淀粉和2g左右的蛋白質,以及一些纖維,其他75%左右的是水,而100g大米中,含淀粉77.6g,同質量的馬鈴薯熱量是大米的21%,因此馬鈴薯是一種低熱量食物。豬肉本身的脂肪含量較高,每100g瘦豬肉中脂肪含量為6g,而等質量的牛肉中脂肪含量為2g。學生通過閱讀資料,分析發現食物中營養物質的量不同,熱價不同,從而全面理解食物與能量的關系:不同的食物由于所含營養物質不同,以及營養物質的量不同,所以熱價不同。熱價是1g食物中提供能量的所有營養物質(糖類、蛋白質、脂肪)釋放能量的總和。提供“從事不同勞動強度的人每天所需要的能量”(表略),意在引導學生分析人體每天所需的能量和哪些因素有關?通過數據分析,歸納出年齡、性別、體力消耗不同的人所需能量不同,由此把人體內能量供給與膳食關聯起來。(2)教學活動2:“設計新的一日食譜”與第9章第3節的“設計一日食譜”前后呼應,前面“一日食譜”設計的依據是合理營養和平衡膳食的原理,重在營養合理,考慮的是食物的“種類”。而“新一日食譜”則需要設計出每種食物的量,將食材精確到克數,才能通過計算看其是否符合每日能量需求。而學生對于每日吃什么知道,但吃多少是不清楚的。因此,需要給出一些標準(如“中國居民平衡膳食金字塔”),讓學生進行參考。通常“膳食指南”上會呈現出食物的質量,但100g、250g究竟是多少?做飯時不可能去準確稱量,那么每天究竟要攝入多少?學生是沒有概念的。教師必須關注到學生生活經驗的不足,對于計量單位沒有感性認知,活動設計時用實物進行直觀比擬,即用大米、蔬菜、牛奶盒、火腿腸等實物來演示“量的多少”。一般200mL大果凍的杯子差不多能盛140g生米,煮熟后差不多是350g、七兩米飯;一盒200mL的奶相當于206g;一根玉米火煺腸50g,……讓數字鮮活起來,真正讓知識貼近生活,這樣的一種方法比單純計算食譜的能量更能讓知識走進學生的心里。這時教師提供一張減肥食譜,讓學生計算其一日能量值,與正常值進行對比,再用實物模擬正常人和減肥者對同一種食物的攝入量,理論數值轉化成為感性的認知,學生明確飲食不合理的危害,認識到良好飲食習慣的重要性,從而理解能量攝入與能量消耗的關系。這樣的情境幫助學生關注人類的飲食健康,從而讓學生確立積極健康的生活態度。2.2條件引導,引導學生“熱”在初中生物學概念教學中,既要揭示其實質,又要符合學生的接受能力。讓學生通過計算、操作等體驗活動,感知科學概念的存在,以及在日常生活中的應用。(1)教學活動3:“測量體溫”的實習活動這個活動實際包含4個學習目標:(1)通過實習會測量體溫;(2)通過測量認識到人不同部位體溫不同;(3)通過數據分析認識到不同人的體溫有所差異;(4)通過知識遷移理解體溫恒定是正常生命活動的基礎。教師播放“人體熱量分布”的視頻,讓學生感性地認識到人的身體釋放能量的這一事實,建立新的經驗,自然過渡到“體溫”這一知識點。對于體溫測量的方法、步驟、體溫計的讀數等知識,大部分學生是有生活經歷的,所以讓學生充分表達、演示,教師只要給予適當點撥就行。在進行測量體溫的分組活動時,啟發學生設計表格記錄體溫狀況。學生在設計過程中就會思考影響體溫的因素,并把這些因素呈現在表格上。在此基礎上,教師提供數據表、曲線圖等資料,引導學生分析人體不同部位的體溫會有不同,一個人在一天的不同時刻體溫會有波動,從而理解體溫與性別、年齡、身體狀況有關。這一部分的教學要充分建立與生活的聯系。可以用紅色煤油溫度計與水銀體溫計作對比,讓學生理解水銀體溫計操作時為什么要將水銀甩到35℃的刻度線以下?介紹水銀體溫計破碎后的處理方法,引導學生關注健康。教師準備一段視頻:某傳染病流行期間,各大機場、火車站等人員流動大的地方,均有專人使用體溫測試儀測量旅客的體溫,介紹目前應用普及的電子溫度計,可以測耳溫、額溫等。這一情境創設,一方面培養學生有效地關注生活,另一方面培養學生自我體檢能力和對傳染病的預防能力。教師創設情境引導學生辯證地看待“發熱”現象,理解維持體溫的相對穩定,是人體進行正常生命活動的基礎。可以通過“發熱時味口不好”的感受,引導學生回憶消化系統中的“酶”,回顧“食物在口腔內的化學性消化”實驗中,反應的水浴溫度為37℃,酶的作用發揮需要適宜的溫度,由此聯想到溫度過高會影響酶的催化作用,導致消化不良,沒有味口,認識到體溫過高會影響體內各種酶的催化作用,從而影響人體的生命活動,嚴重時可能導致死亡。這樣的設計可以體現出知識的遷移和教學的延展性。當然還可以讓學生講述自己的“發熱”時的感覺,以及對“發熱”的處理,增強一些自我保健常識。(2)教學活動4:“探究不同食物的熱價”實驗教材直接