生物教学“四环一体”模式探析

生物教学“四环一体”模式探析广州市育才中学李常德摘要：“四环一体”模式根据教学对象的认知心理和感知心理的特征，构建于奥苏贝尔的认知教育心理学理论和布鲁纳的发现学习理论之上，强调教师主导作用及学生主动作用，强调培养学生思维发展，四个教学环节围绕现代信息媒体进行教学。在初中生物的教学实践中，取得一定的成效。关键词：“四环一体”模式，生物教学，计算机辅助教学伴随着信息化和网络化的高速发展，应用计算机技术辅助教学已是现代教育的必然趋势。广东省更推出“以现代化的教育思想为指导，在全省的教育管理和教育教学领域，积极开发、广泛运用现代信息技术和信息资源，培养跨世纪创新人才，加快全省教育信息化进程”的教育信息化工程。在计算机技术迅速发展下，多媒体技术越趋成熟。以此为主要内容的现代信息技术革命的出现，为教育方法与教育模式的创新提供了新的物质基础。一直以来，生物学中的生理基础知识部分是生物学教学的一大难点。特别是对于抽象思维处于刚开始发展、还是以直观思维为主的初中学生来说，更难理解这些抽象的生物知识。传统媒体教学通常是配以直观教具（如活动投影片，活动挂图等）辅助教学。现代信息媒体除承继传统媒体的特点外，还能加入声音、照片或者视频等不同的信息类型，更具体、更形象地反映抽象的知识内容，可深入浅出地解释生物的生理变化，使学生更容易理解。有鉴于此而构建的“四环一体”教学模式，是一种强调教师主导作用及学生主动作用，强调培养学生思维发展，通过现代媒体信息技术（如计算机信息技术）辅助贯穿，把教学四个环节融为一体的生物新授课教学模式。本文以初中生物（人教版）“生物的遗传”一课对该教学模式进行探析。“四环一体”模式构建的理论依据“四环一体”模式根据教学对象的认知心理和感知心理的特征，构建于奥苏贝尔的认知教育心理学理论和布鲁纳的发现学习理论之上。由于年龄阶段的身体生理变化，不同的教学对象具有不同的心理特征。如初中学生的身心发展处在动荡、捉摸不定的时期。同时他们的可塑性大，为教育培养理想人才提供良机。学生自学能力的作用日益明显，自觉性和依赖性、主动性和被动性并存。如何充分发挥学生的主体能动性，增加他们的学习兴趣和积极性，都会影响教学的实施和知识的构建。学生是通过各种感官来接受外界信息的。感官通道的利用程度会影响对学习材料的短时和长时记忆的效果。在符合学生的认知规律的前提下，优化媒体信息类型的组合，有利于学生对知识的认识和理解，提高学习效果。布鲁纳的发现学习理论。布鲁纳强调教学过程应培养学生独立思考和探究性的思维能力，主张采用由学生自己提出问题，发现问题和解决问题的教学方法。在教学中，以教材作为基本内容，向学生提出各种启发性的问题，引导学生围绕问题搜集资料，积极思考，发现和认识概念的实质，最后自己解决问题。奥苏贝尔的接受学习理论。有意义的接受学习，有别于机械学习和被动的、无意义的接受学习，是指学生具有学习的需要、动机或兴趣，积极主动地参与学习活动当中，将学习材料作为现成的定论性的知识来加以接受、内化，形成自己的知识，而不重复前人发现、形成有关知识的过程。尽管奥苏贝尔有意义的接受学习与布鲁纳的发现学习是相对的，但是两人对学习的理解是一致的。他们认为，学习是认知结构的组织和重新组织，在学习过程中，很强调已有知识经验的作用，同时又强调学习材料本身的内在逻辑结构。接受学习和发现学习都存在着其优点和局限性。接受学习可以使学生在相对短的时间内掌握大量的系统的科学文化知识，有助于使学生掌握的知识达到系统化，有助于培养学生从书本中获取知识的习惯和能力。而发现学习有利于学生掌握良好的学习方法和所学学科的知识体系；有利于调动学生内在的学习动机，提高学习自信心；有利于培养学生的发现与创造的能力以及探究的思维定势；有利于知识的巩固与迁移。教学中应有所针对，对不同的教学内容合理取舍，充分发挥两种学习方法的优势，更好地指导学生的学习活动。“四环一体”教学模式的说明“四环一体”模式利用多媒体计算机辅助教学环境，把四个环节的生物教学活动一体化。以下是该模式的具体说明（模式图见下页）。第一环节：设疑激趣——明确目标。教师利用计算机创设情境，围绕情境提出疑问，引起学生的思考，激发学生学习兴趣。并通过问题让学生明确学习目标。行为目标对个体有一种激励作用，是行为者根据自己需求自行设置的。教学目标却是外部规定好了的。在这种情况下，就一定要使学生个体明确该目标，参与具体的教学目标设置过程，使之成为自己的行为目标，形成学习的动机。设疑激趣明确目标设疑激趣明确目标释疑导引观察探究反馈评价构建内化引申扩展知识迁移多媒体计算机辅助教学环境学生活动“四环一体”模式结构图在“生物的遗传”一课（以下简称为遗传课）的课前，通过计算机分析学生调查作业的情况，让学生不仅知道自己与父母之间性状存在异同，也可以从总体上认识其他同学各种的情况，激发学生的求知欲。此时，学生充满好奇心：“为什么会出现这些情况？还有没有其他的可能？”教师立刻提出问题：“我们身体的特征，是否和父母完全一样？还是或多或少有异同之处？”引起学生兴趣。导入“生物的遗传和变异”一课后，教师再提出“为什么我们会和父母相似，父母怎样把身体的特征传递给你呢？”的问题，引起学生思考，并明确该节课的学习目标是了解这方面的知识。第二环节：释疑导引——观察探究。充分发挥计算机媒体优势，呈现知识信息，提供充分的认知条件，引导学生观察媒体信息和讨论问题，自主探究，发现概念的实质，突破各个知识要点。本环节是教学过程的主要一环，采取的引导学生学习的方法直接影响教学效果。奥苏贝尔认为，发现学习并不都是有意义的。问题的解决并不是建立在对概念和原理原则真正理解的基础上，并未使构成操作的各部分真正发生有意义的联系，那么这种学习就不是真正的有意义的学习。学生的“发现”是构建于自身的知识体系和认知能力的基础上的。针对不同的教学内容，充分发挥两种学习方法的优势，更好地指导学生的学习活动，可提高教学的效果。对于抽象的知识，运用计算机信息媒体的各种功能，转化为直观形象，让学生观察。并通过有效的导引让学生展开讨论。这有利于初中学生掌握抽象的生物知识，并能培养学生的观察能力和思维能力。如通过教师的讲解释疑，在学生明确遗传的途径和染色体数目等知识要点后，利用计算机演示生殖过程中染色体数量变化的动画（左图为动画的其中一帧），让要求学生分析染色体变化的特点。学生经过观察、讨论后，得出正确结论：生殖细胞中的染色体数目只有体细胞的一半。第三环节：反馈评价——构建内化。通过形成性练习，利用计算机反馈矫正学生“认知误差”，从而使学生构建正确的知识体系，达到知识的内化。学生通过教师的辨析解疑，以及自主观察探究，基本形成正确的系统知识。运用新掌握的知识解决实际的问题，有利于知识的巩固和解决问题能力的培养。如在遗传课中，问及学生“人的体细胞中染色体有_________对，产生的生殖细胞含_______条染色体。”时，大部分同学在讨论后赞同生殖细胞含23条染色体。但有的学生回答2条，有的回答4条。是因为这些学生是对动画的直观印象形成误解，影响了正常的逻辑思维。教师不直接给出答案，而应让学生通过媒体信息的再观察再分析，培养学生的抽象思维能力。通过学生的讨论活动，巩固“生殖细胞的染色体数目只有体细胞中的一半”知识点，得出“生殖细胞含23条染色体”的正确答案。第四环节：引申扩展——知识迁移。在学生已掌握的知识体系中对引申扩展，使学生对知识进行有效迁移，了解知识的联系，发展思维能力。学生在原有知识结构中学习新知识，经过有效组织，触类旁通，能促进新知识的学习和保持。同时，更有利于学生对知识系统的构建。生物教学内容是一个完整的知识体系，知识点内容一定存在着必然的联系。如与遗传课内容相关的知识点包括生物的生殖过程和生物的变异等。遗传课中的知识点之间也存在着相关：性状概念→染色体→遗传物质→基因→性状决定→基因的显性和隐性→遗传病→禁止近亲结婚例如遗传课中学习完“基因与性状的决定”和“基因的显性和隐性”的内容后，教师指出我们身体不仅含有控制正常性状的基因，还存在着控制身体的异常性状的基因。然后提出问题：“正常的父母有否可能生出具有遗传病的孩子呢？”让学生在原有知识基础上进行分析，达到知识迁移的目标。“四环一体”教学模式的特点主导主体和谐统一。对于教学的认识过程和实践过程的发展来说，教师的教是外因和条件，学生的学是内因和根据。事物发展的原因在于事物自身的内因，外因必须通过内因才能起作用。因此，教师的主导和学生的主体是密不可分。初中学生认知事物是从感知心理过程开始的。感觉是知觉的基础，知觉在感觉的基础上产生。对事物的各种属性越丰富、越精确，对事物的知觉越完整、越深入。毫无疑问，观察是学生获得感性知识和积累经验的重要途径。通过观察获得知识、提高认识、发展智力。充分调动学生的主体能动性，指导学生观察，引导学生主动探究，是达到构建知识体系目的的最佳途径。遗传课通过多媒体计算机的辅助，呈现一系列信息让学生观察有关的生物知识，在教师的导引下开展学生自主探究活动，帮助学生深入理解知识内涵。培养学生主体的意识。学生的主体作用是建立在教师主导作用的基础上。“万丈高楼从地起”。学生思维的发展和知识迁移均建立在学生原有的知识结构上。奥苏贝尔认为，如果学习者认知结构中缺乏起固定作用的观念，则新观念的学习就会很困难。这时教师的主导起主要作用。如“生物的遗传”一课，假如不直接明了地解释“基因与性状决定”的知识而让学生去“发现”，学生不可能在原有知识基础上了解“基因的显性与隐性”。当学生把知识纳入到认知结构中后，教师再通过特定的问题让学生去“发现”，再现该已内化知识。使学生在参与过程中巩固旧知，形成知识系统，培养思维能力，增加学生的成就感，进一步活跃课堂气氛。发挥现代媒体信息技术，实现教学环节”一体化“。使用计算机辅助教学不是一种形式，而应该是在媒体的优势下提高教学效果的一种途径。现代媒体信息技术的发展，使媒体信息技术应用在课堂教学活动每一环节已成为可能。本模式利用多媒体计算机辅助教学环境，实现生物教学四个环节的一体化（参看模式说明）。从信息途径来看，多媒体技术是表示、传递与处理信息的最佳技术途径。一向以来，在初中阶段讲述遗传有关知识，都需要通过一定的直观形象的媒体辅助教学。为更加形象地解释，笔者利用多媒体软件FLASH设计了一系列的动画，配合教学的需要。如讲及“基因的显性和隐性”内容时，笔者设计了两个卡通的形象表示不同的基因组成（如下页图），通过动画演示，生动地反映受精过程中不同基因组合的情况。这既能激发学生学习的兴趣，又能突破知识难点的讲述。这在传统媒体技术中是较难实现的。含双眼皮基因的染色体含单眼皮基因的染色体含双眼皮基因的染色体含单眼皮基因的染色体“四环一体”模式中对学生的评价，强调以提高学生自信心为原则，激励学生，鼓励学生积极举手发言。初中学生成绩的差异，一定程度上是来自非智力因素。个别学生会因为对教师批评的认识偏差，或心理压力负担过重而对教育反应冷漠，丧失信心，成绩滑坡。因此，对初中学生的评价，应以激励，主要是精神激励为主，调动初中生的诸多非智力因素，从而促进智力发展，推动学习进步。如遗传课的反馈练习过程中，教师是不直接评价学生回答问题的正确与否，而是让学生讨论分析，自我评价。在最后对问题的小结中，只表扬学生举手回答的勇气，鼓励学生积极举手发言，提高学生的自信心。“四环一体”教学模式典型课例下面是“生物的遗传”一课教学的主要过程，以及有关的课件设计和反馈练习设计。教学主要过程知识要点教师活动学生活动性状和遗传的概念检查课前布置调查作业（见下的“人类遗传性状调查表”）课前完成与父母性状比较的调查活动比较学生与他们的父母之间，身体特征是否存在异同？讨论后得出结论：自己和父母之间存在或多或少的相似或不同的地方归纳出性状和遗传的概念举出生物性状的例子遗传的途径引导学生分析分析讨论：父母的性状是通过生殖细胞遗传给子女

知识要点教师活动学生活动染色体演示动画：①细胞核的具有染色体；②生物中（包括人）含染色体的数量，③生殖过程中染色体数量的变化染色体含有遗传物质，遗传物质的小单位叫做基因观察：同种生物染色体数量一定；体细胞中成对存在；生殖细胞的染色体数目仅具有体细胞的一半分析：反馈练习(a)、(b)基因基因位于染色体上分析：基因成对存在基因的显性和隐性提出问题：都是双眼皮的父母，为什么能生出单眼皮的子女呢？演示动画：①基因的显性和隐性；②眼睑性状遗传图解观察：都是双眼皮的父母，能生出单眼皮的子女分析：显、隐性基因的表示方法观察理解基因的特点分析：反馈练习(c)遗传病分析：正常基因能控制正常的性状，致病基因控制致病性状。提出遗传病的概念演示图片：一些遗传病的性状分析：正常父母有否可能生出具有遗传病的孩子？观察理解：常见遗传病的例子，明确遗传病与传染病的区别禁止近亲结婚提出疑问：表兄妹能否结婚回答：《婚姻法》中规定不允许演示图片：龙虾脚爪综合症亲缘关系越近，遗传物质组成越相似；相同的隐性致病基因同时传给子女的可能性也大大增加分析讨论：禁止近亲结婚的原因

知识要点教师活动学生活动近亲结婚的危害分析：反馈练习(d)应用课件：自行制作课件《生物的遗传》有关调查活动和练习题的设计人类遗传性状调查表：身体特征本人父母舌头大拇指眼睑耳垂反馈练习：父母性状是通过他们的__________遗传给子女。（生殖细胞）人的染色体有__________对，产生的生殖细胞含_________条染色体。当受精后受精卵也具有__________条染色体。（23，23，46）