基于大概念理念高中生物教学及思考

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1、基于大概念理念的高中生物教学与思考,引 言,在高中生物新标准的“设计依据”中指出：根据生物学的大概念来构建课程体系和内容框架。 在高中生物新标准的“实施建议”中建议 ： 通过大概念的学习，帮助学生形成生命观念。 大概念是处于学科中心位置，对学生学习具有引领作用的基础知识。在生物学课程中，大概念包括了对原理、理论等的理解和解释，是生物学科知识的主干部分。高中生物学课程的必修课程和选修课程都是围绕着几个大概念展开的，内容标准基于大概念描述了具有学科逻辑、符合高中学生认知特点的重要概念，形成了课程的内容框架。在教学中，教师围绕着生物学大概念来组织并开展教学活动，能有效地提高教学效益，有助于学生对知识

2、的深入理解和迁移应用，也有助于发展学生的生命观念。,教师在设计和组织每个单元的教学活动时，应该围绕大概念和重要概念展开，依据重要概念精选恰当的教学活动内容和活动方式，其教学策略既可以是讲解、演示、讨论，也可以是基于学生动手活动或对资料的分析及探究，所有的教学活动都要有利于促进学生对生物学概念的建立、理解和应用。 为了帮助学生形成正确的生物学重要概念进而建立生物学观念，教师一方面需要向学生提供各种丰富的、有代表性的事实来为学生的概念形成提供支撑；另一方面，教学活动不应仅仅停留在让学生记住一些零散的生物学事实的层面上，而是要通过对事实的抽象和概括，帮助学生建立生物学概念，并以此来建构合理的知识框架

3、，为学生能够在新情境下解决相关问题奠定基础。在教学过程中，教师还必须注意学生头脑中已有的前概念，特别是那些与科学概念相抵触的错误概念。课堂教学活动要帮助学生消除错误概念，建立科学概念。,1999年中国科协提出了为期50年全民科学素质行动计划，制订了2049年人人具备的科学素质标准。 （一）科学概念及科学知识标准 科学概念和科学知识是科学素质的基础，当代科学技术发展日新月异，不可能也没必要使全体公民都掌握所有的科学知识。而应强调普及必要的科学知识，尤其是那些作为理解自然的钥匙，培养科学世界观和科学、技术能力密切相关，已广泛渗透到当代社会生活各个领域的必要的科学概念和基本原理。相对于一些新兴学科、

4、专业的具体知识更新周期越来越短的趋势而言，本标准要求公民掌握的科学知识内容在未来50年中也需要作必要的修正和补充，而科学概念的内容则具有更大的稳定性。,一、2049计划,1科学概念 物质、运动、能量、信息 相互作用、系统、变化、概率、运动规律 稳定、平衡、转化、守恒 结构、组织、进化 测量、实验、模型、科学、技术,2 科学知识 宇宙：宇宙的结构和演化，地球的形成、结构和环境 物质：物质的结构，物质的基本运动形式，能量转化与守恒定律 生命：生命起源和生物进化，细胞和生物体，生物多样性和生态系统 人：人的起源和进化，人体结构与功能，人体发育与健康，人的思维与行为，死亡 科学技术发展史，现代高科技及

5、其产业化成就,（二）科学精神和科学世界观标准 1唯物论和无神论观念世界是物质的，是物质运动的演变，不是神创造的；物质与精神的关系。 2 科学精神求真精神，怀疑精神，创新精神，实践精神，团队精神。 3科学态度和科学方法严肃认真，一丝不苟，客观公正，实事求是的态度；观察实验，假说推理，验证发展，去伪存真的方法；识别伪科学。 4 科学、技术与经济、社会的关系 科学技术是第一生产力，科学是文化、是建设精神文明的强大力量，科教兴国战略，可持续发展战略，知识经济，科学决策，尊重和保护知识产权。,（三）科学探究能力和技术动手能力标准 1科学探究能力观察，提出问题，制订实验研究计划，利用有关工具和技术收集数据

6、，运用逻辑推理对实验结果分析综合、作出解释，表达与交流 2技术动手能力 测量，计划，发明，成本与风险效益分析，计算机及其网络的使用,二、科学大概念,科学教育的原则与大概念 英温哈伦 编著 韦 钰 译 科学普及出版社 2011.7 2009年10月，10位来自不同国家的科学家和教育家在苏格兰罗蒙湖举行了研讨会，会后形成报告。 引言 为什么需要大概念/1 第一章 支撑科学教育的基本原则/6 第二章 科学大概念的选择/17 第三章 科学上从小概念到大概念/27 第四章 以大概念的理念进行教学/47,（一）科学教育的10项原则,在义务教育的所有年级，学校都应该设置科学教育项目，以系统地发展和持续保持学

7、习者对周围世界的好奇心，对科学活动的热爱以及对如何阐明自然现象的理解。 科学教育的主要目的应该是为了使每个人能够参与有依据的决策和采取适当的行动，这对保证他们个人、社会以及环境的健康和协调发展是重要的。 科学教育具有多方面的目标，科学教育应该致力于： 理解一些科学上有关的大概念，包括科学概念以及关于科学本身和科学在社会中所起作用的概念； 收集和运用实证的科学能力； 科学态度。 基于对概念的审慎分析以及基于当前对学习是如何发生的有关研究和理解，应该给出为了达到科学教育各个方面目标的清晰进程，指出在不同阶段需要掌握的概念。,应该从学生感兴趣并与他们生活相关的课题开始，逐步进展到掌握大概念。 学习的

8、经验应该明晰地反映出既包含科学知识，也包含科学探究的理念，并且符合当前科学和教育方面的见解。 所有科学课程活动都应该致力于深化学生对科学概念的理解，同时应该考虑其他可能的目标。例如，科学态度和能力的培养。 为学生设置的学习项目以及教师的职前教育和专业发展，都应该与为达到原则3中所设置目标需要的教与学的方法保持一致。 评测在科学教育中具有关键的作用。无论是对学生学习过程的形成性评测，还是对学生学习进展的总结性评测，都必须考虑到所有的学习目标。 为了达到科学教育的目标，学校的科学项目应该促进教师之间的合作，并需要社会其他力量包括科学家的参与。,（三）科学大概念阐述,1科学大概念的含义 概念：是人脑

9、对客观事物的本质特征的认识，概念能够将事物的本质特征分离出来，并帮助人类对事物的认识摆脱零散的细枝末节的干扰。概念是将一个人的经验组织起来，然后对相关的内容、事件以及信息惊醒总结归纳、分类以及推论和抽象化处理后的知识体系。概念可以让我们在对世界的认识过程中拥有一种认知、发展和交流能力。,科学概念：是指经过人的组织而形成的、体系化的科学知识。一方面，他们是科学家们对世界的共识，是人类的宝贵精神财富，另一刚方面，他们又对科学家组织对世界的再认识发挥着推动作用，因此，科学概念的内涵是动态变化的、是开放式的。科学概念的形式表现一方面是自然形成的语言，另一方面是通过一定的语言规则处理后而表述出来的知识结

10、构。它既是经过是实证研究的知识，也是要被专业人士所认可和接受的知识。同时,科学概念中，有层次性的区别。概念的发展是动态的，随着人类认知自然能力的提升和理论知识的发展而不断得到丰富和完善。,大概念：与日常教学中的“概念”有所不同。美国科学促进会（AAAS）在 2005 年对于大概念的定义是 “能将众多的科学知识联为一致整体的科学学习的核心”科学教育的原则与大概念一书中对大概念所包含的内涵以及科学教育的意义的阐释是：“这些核心观念及其进阶过程能帮助学生理解其生活中的事件和现象，并在其结束学业、迈入社会后，持续发生影响”。 大概念包括共通概念与核心概念。共通概念往往是指跨学科内容的组织，例如“能量”

11、“物质”等就属于该类概念；核心概念侧重于整合同一学科内的知识。例如“物质及其相互作用”和“遗传：性状的遗传和变异”等都是该类概念。,2科学大概念的选择 选择科学大概念，一是考虑对儿童发展的作用，二要考虑对认识科学活动发现和本质的作用。 大概念的选择标准： 能够用于解释众多的物体、时间和现象，而它们是学生在学校学习和毕业以后的生活中会遇到的，学生学习了这个概念后，要能够在提升决策力上有所帮助，这样的帮助将延续到他们的未来生活和工作中； 能够提升学生悦纳自己和接受自然的积极心态，能够对于此相关的问题进行愉快而有意义的探索和思考； 具有一定的文化意义。人的创造力、影响性以及发展史的回顾总结等。,3从

12、科学小概念到大概念 作为源自感性认知和观察实验而得来的小概念将随着学习的不断深入而逐步转换为大概念。人们常说的概念的构建过程就是由科学小概念向科学大概念发展的过程，也是他们二者之间互动的过程。 明茨基等人在促进理解之科学教学中指出：“教师面对的挑战是：如何寻求不同的经验来设计问题、实验以及示范，以要求学生重新思考他们的想法。针对学生的需求，以及他们特有的前概念，要发展和应用更具挑战性的教学策略。” 帮助建立大概念是在教育工作者了解教育对象的小概念掌握情况后的必行工作。,从小概念迈向大概念的形式有：一是要对儿童的小概念拥有状况有一个清晰地掌握，提升大概念构建的针对性。二是建立转变模型，进行构建活

13、动。构建活动包括提问、解释、总结和推论等多种方式；三是强化科学大概念，强化知识结构体系。要注重对新建立的大概念体系化的完善，形成新的知识结构，使大概念得到巩固。 具体到教学实践中，要从小概念转变到大概念，一是要进一步重视感知。感知是认识事物的起点。实验和观察是帮助学形成感性认识的重要方式。大概念是建立在小概念的基础上的。二是要格外重视表象。这是客观事物作用于人脑后形成的形象。它是介于具体性和抽象性二者之间的认知桥梁。三是推动大概念的形成。在有了感知和表象的基础后，就可以引导学生揭示事物的本质，最终建立概念。四是，通过进一步拓展和深化形成大概念，实现小概念向大概念的转变。,（二）科学中的14个大

14、概念,科学概念 1宇宙中所有的物质都是由很小的微粒构成的。 2物体可以对一定距离以外的其他物体产生作用。 3改变一个物体的运动状态需要有净力作用于其上。 4当事物发生变化或被改变时，会发生能量的转变，但是在宇宙中能量的总量总是不变的。 5地球的构造和它的大气圈以及在其中发生的过程，影响着地球表面的状况和气候。 6宇宙中存在着数量极大的星系，太阳系只是其中一个星系银河系中很小的一部分。,7生物体是由细胞组成的。 8生物需要能量和营养物质，为此它们经常需要依赖其他生物或其他生物竞争。 9生物体的遗传信息会一代代地传递下去。 10生物的多样性、存活和灭绝都是进化的结果 （二）关于科学的概念 11科学

15、认为每一种现象都具有一个或多个原因。 12科学上给出的解释、理论和模型都是在特定的时期内与事实最为吻合的。 13科学发现的知识可以用于开发技术和产品，为人类服务。 14科学的应用经常会对伦理、社会、经济和政治产生影响。,原子是构成所有物质（有生命和无生命的）的基础单元。可以用原子的行为来解释不同物质的特性。化学反应使材料中的原子重新排列，以生成新的物质。每个原子都有一个原子核，原子核中包含了中子和质子，并由电子围绕。质子和电子携带着相反的电荷，相互吸引，以使原子维系在一起和形成一些化合物。,1宇宙中所有的物质都是由很小的微粒构成的。,在日常生活中遇到的所有的“物品”，包括空气、水和不同种类的固

16、体都称为物质，因为它们具有质量并占有空间。不同的物质可以通过它的特性来辨认，有些特性可以用来将物质分成固体、液体或气体。 有些物质可以组合而形成新的与原有物质特性不同的新物质；另一些物质是简单的混合体，并没有永久地被改变，它们可以重新被分离。加热或冷却也可以使物质发生变化。当固体熔化或液体蒸发时，物质的量并没有改变。 假如能把物质分割成越来越小的碎块，可以发现物质是由碎块、微粒构成的，它们是如此的小，以至要用显微镜来观察。这些微粒并不是存在于物质之中，它们就是物质。对某个特定的物质来说，所具有的所有微粒是相同的，并且与其他物质中的微粒不同。,这些微粒不是处于静止状态，而是在做杂乱的运动。它们运

17、动的速度被表现为物质的温度。这些微粒之间会相互吸引或排斥。可以用微粒的运动和相邻微粒之间的距离，以及吸力的强弱来说明固体、液体和气体的区别。例如需要从固态变成液态，或是从液态变成气态，微粒之间的吸力越强，要将微粒分开所需的能量就越大，这就是为什么物质具有不同熔点和沸点的原因。 物质最小的碎块称为原子。所有的物质，无论位于宇宙的何处，无论是有生命或是无生命的，都是由大量的这类基本建构单元组成的。这种基本的不同类型的建构单元大约有一百多种。仅有一种原子构成的物质称为元素。不同种类的原子可以组合在一起，形成众多的化合物，参与反应物质的原子重新排列，形成了新的物质，这就是化学反应，但物质的总量维持不变。不同物质的特性可以用构成它的原子和原子集合体的行为来解释。,