高中生物科学教学中概念转变策略的实践研究

引言：

生物学概念抽象复杂，学生易受日常生活经验影响形成错误前概念，阻碍科学思维的养成。概念转变策略通过创设认知冲突、引导深度反思，帮助学生重构知识体系，其意义不仅在于知识纠偏，更关乎科学素养的培育。在新课改强调深度学习的背景下，该研究对突破教学瓶颈具有现实价值，同时为核心素养落地提供方法论支撑，是连接理论创新与课堂实践的重要桥梁。

一、概念图构建法，促进知识结构化与系统化

生物学概念往往相互关联，孤立地记忆知识点容易导致学生理解片面，难以形成完整的认知体系。概念图作为一种可视化工具，能够帮助学生梳理概念间的层级关系，将零散的知识整合成有机整体。这种方法特别适用于内容繁杂、逻辑性强的章节，如人教版高中生物必修一《分子与细胞》中的“细胞的基本结构”部分。在教学中，可以先引导学生回顾细胞的主要结构，如细胞膜、细胞质、细胞核等，再鼓励他们思考这些结构之间的功能联系。例如，细胞膜控制物质进出，而线粒体为这一过程提供能量，内质网和高尔基体则参与蛋白质的加工与分泌。学生以“细胞”为中心节点，向外延伸绘制概念图，逐步细化各细胞器的功能及相互关系。教师可以适时提供支架，如关键词提示或部分连线示例，避免学生因思维跳跃而遗漏重要概念。概念图的构建过程也是学生自我修正的过程。当发现某些概念无法合理连接时，他们会主动查阅教材或与同学讨论，从而纠正错误认知。例如，部分学生可能误认为核糖体是双层膜结构，但在绘制概念图时，通过与内质网、高尔基体的对比，他们会意识到核糖体是无膜结构，从而修正原有观念。

二、类比与隐喻教学，化解抽象概念的认知障碍

生物学中的许多概念较为抽象，如“酶的高效性和专一性”“光合作用的光反应与暗反应”等，学生仅凭文字描述难以形成直观印象。类比与隐喻教学通过将陌生概念与熟悉事物相联系，降低认知难度，使抽象知识具象化。人教版高中生物必修一“酶的特性”这一节，就非常适合采用类比策略进行教学。在讲解酶的专一性时，可以将其比作“钥匙与锁”的关系——只有特定形状的钥匙（底物）才能插入对应的锁（酶的活性部位），从而启动反应。这种类比能帮助学生理解为什么酶只催化特定反应，而不会影响其他物质。再比如，酶的高效性可以用“快递员”来比喻：一个快递员（酶）能在短时间内处理大量包裹（底物），而普通工人（无机催化剂）效率则低得多。这样的比喻贴近生活，学生更容易接受。 需要注意的是，类比虽然有助于理解，但也可能存在局限性。例如，将酶比作钥匙时，学生可能误以为酶在反应后会被消耗。因此，在运用类比后，教师应引导学生回归科学定义，明确酶作为催化剂的特性——反应前后质与量均不变。通过对比喻的修正与补充，学生能更准确地把握概念的本质。

三、实验探究法，通过实证强化科学概念的建构

生物学是一门以实验为基础的学科，许多概念的形成都依赖于观察和实证。单纯的理论讲解可能让学生感到枯燥，而实验探究则能让他们在动手操作中验证知识，纠正错误前概念。例如，人教版高中生物必修一“探究植物细胞的吸水和失水”实验，能够直观展示质壁分离现象，帮助学生深入理解细胞膜的选择透过性。在实验前，可以让学生预测不同浓度蔗糖溶液对洋葱鳞片叶表皮细胞的影响。部分学生可能认为高浓度溶液会使细胞膨胀，而实验现象（细胞失水、原生质层收缩）将直接挑战这一错误认知。通过显微镜观察，学生能清晰看到细胞壁与原生质层的分离，从而理解外界溶液浓度如何影响水分进出细胞。

实验后，教师可以进一步引导学生思考：若换成动物细胞（如红细胞），在高浓度溶液中会发生什么变化？这样的延伸问题能帮助他们区分植物细胞与动物细胞在结构上的差异。实验不仅能验证理论，还能培养学生的科学思维。例如，在分析实验误差时，学生可能会发现某些细胞并未发生质壁分离。通过讨论，他们能意识到可能的原因，如溶液浓度不准确或观察时间不足。这种基于实证的反思，比单纯记忆结论更有助于概念的长期保持。

四、社会性互动讨论，在协作中深化概念理解与应用

生物学概念的掌握不仅依赖个人思考，还需要在交流中不断修正和完善。社会性互动讨论，如小组辩论、角色扮演、案例分析等，能让学生在思维碰撞中深化理解。人教版高中生物必修二《遗传与进化》中的“基因的表达”涉及复杂机制，通过协作学习可以降低认知负荷。在教学中，可以设计一个讨论任务：假设某基因突变导致蛋白质合成异常，不同小组分别扮演科学家、医生、患者家属等角色，从不同角度探讨该突变的影响。科学家组可能关注突变如何影响转录翻译，医生组则思考可能的治疗方案，而患者家属组更关心遗传风险。通过多视角交流，学生能更全面地理解基因表达调控的重要性。讨论过程中，学生可能会提出不同观点，如“所有基因突变都是有害的”或“环境对基因表达无影响”。教师不必立即纠正，而是引导他们查阅资料或设计实验验证。例如，让学生对比正常细胞与癌细胞基因表达的差异，从而认识到突变并非全部有害，且环境因素（如辐射）确实可能影响基因表达。通过主动探索，能够显著加强学生对概念的灵活应用。

结语：

本研究通过实证分析验证了概念转变策略在高中生物教学中的积极作用，证实其能显著提升学生对科学概念的理解精度。不同于单纯的知识传授，该策略更注重思维过程的修正，体现了以学生为中心的教学理念。未来研究可进一步探索不同学段的概念转变机制，形成更具普适性的教学模式，推动生物学教育从记忆导向向思维导向的深层转型。

参考文献：

[1] 王剑锋 . 基于学习进阶视域的高中生物概念转变探析 [J].试题与研究 ,2023,(16):37-39.

[2]苏楷星 . 新课标背景下高中生物推进概念深度学习的教学策略研究[J]. 家长 ,2023,(27):162-164.

[3] 吴佳慧 . 主线式情境教学在高中生物学概念建构中的应用研究 [D]. 黄冈师范学院 ,2023.