搭建思维脚手架，构建初中生物学重要概念

搭建思维脚手架，构建初中生物学重要概念

李燕

四川省成都市龙泉驿区同安中学校李燕610103

摘要：生物学重要概念是高度概括提炼出来的生物核心知识，具有统摄一般概念、将众多科学事实统整起来的作用，可以为新的学习搭建支架。生物学核心素养需要学生理解学科最核心、最本质的知识，养成学科独特思维能力和生命观念，从而能迁移应用到特定的情境中解决生产生活实际问题，这对学生的未来学习和生活意义重大[1]。《初中生物课程标准（2011年版）》中提出初中生物重要概念有50个，本文以第26个重要概念“泌尿系统包括肾脏、输尿管、膀胱和尿道，其功能是排除废物和多余的水”为例，详细介绍了多种思维脚手架策略来初步构建重要概念和深化概念内涵及外延，并促进学生“结构与功能观”生命观念的形成，提高学生的生物学核心素养。

关键词：初中生物；重要概念；概念学习策略

一、教材分析

（一）教材地位

本文围绕北师大版初中生物七年级下册第十一章第2节《尿的形成与排出》为教学内容，上承人体三大系统（消化系统、血液循环系统、呼吸系统），下启神经系统和神经调节。

肾单位与尿液形成过程等概念略为复杂和抽象：肾单位图片是平面状态，未有效将泌尿系统、肾脏、肾单位的三级关系体现出来；肾单位结构、尿液形成过程的文字描述部分较为复杂和抽象。教师有必要为学生提供思维脚手架，帮助学生层层递进构建本节重要概念。

本节是“结构与功能观”生命观念形成的良好素材，教师可结合教学内容，有意识地将生命观念进行凸显，提升教学内容的价值，让学生更上位地来看待重要概念[2]，并利用此观念于新情境中学习知识、解决问题。

（二）重要概念

《标准》中提出的第26个重要概念，即“泌尿系统包括肾脏、输尿管、膀胱和尿道，其功能是排除废物和多余的水”，棣属第五一级主题“生物圈中的人”，体现“结构与功能观”的生命观念，其统摄的一般概念和科学事实如下所示：[3]

1一级主题生物圈中的人

2重要概念泌尿系统包括肾脏、输尿管、膀胱和尿道，其功能是排除废物和多余的水。

3一般概念A.肾脏和肾单位的结构有利于形成尿液。B.血液流经肾单位时，其中的代谢废物和多余的水会形成尿液。C.尿液的排出需要在神经系统支配下，由泌尿系统各器官协调配合完成的。

4科学事实支撑A概念：①中观结构---肾脏：形状、颜色、大小、位置、功能、解剖结构（肾实质<皮质和髓质>和肾盂）的颜色和功能。②微观结构---肾单位：（肾小体和肾小管）的分布、结构特征。

支撑B概念：①血液、原尿、尿液成分的不同。②流入肾小体、留出肾小体的血液和留出肾小管的血液成分的不同。

支撑C概念：①宏观结构---泌尿系统：各结构、位置、功能。②泌尿系统与神经系统的联系。

5生命观念“结构与功能观”

二、学情分析

学生已形成一定的“结构与功能观”生命观念和学习人体系统的理性思维能力，可以一定程度地迁移应用。但学生对抽象的微观的肾单位结构认识起来有一定困难，不能有效地把微观的肾单位、中观的肾脏器官、宏观的泌尿系统整合成体系，会忽视泌尿系统和其他人体系统的联系。

三、教学目标

描述人体泌尿系统组成及各部分功能；描述肾单位结构和功能；概述尿液形成过程。

尝试构建肾单位物理模型；构建泌尿系统结构和功能的概念图；体会“结构与功能观”。认识保护人体泌尿系统健康的重要性，自觉养成良好的生活习惯。

四、教学重点和难点

重点：泌尿系统的组成及各部分的功能；肾单位的结构和功能；尿液的形成过程。

难点：肾单位的结构和功能。

五、教学过程设计

（一）创设情境引出问题

资料：据计算，安静时正常成年人每分钟约有1200ml血液流经两侧肾脏，相当于自身血液总量的20%—25%，因此肾的血流量很大[3]。尝试猜测原因？

问题：中医上常说“以形补形”，吃动物肾脏对人体有益吗？

目的：从生活身体健康角度出发，引发学生思考肾脏的功能、尿液与血液的关系等，使学生带着问题快速进入学习。

（二）初步构建概念

学生思维的生成从问题开始[2]。初步构建概念在科学事实的基础上进行，再从科学事实基础上构建一般概念。教师可据科学事实转换成符合学生认知水平的问题，形成学生的思维脚手架去构建一般概念，带领学生层层递进，提升理性思维能力，从而初步构建重要概念。科学事实可以通过教师的系列问题引导学生进行观察和解剖的实验、观察和认识物理模型的策略来认识，制作物理模型可以促进一般概念的构建。

1实验策略在进行肾脏观察和解剖实验时，可制作实验清单，引导学生从外到内进行观察。

2智能化辅助教学策略实验进行的同时，可通过希沃等APP同屏展示，及时反馈。

3动态模型策略

教师引导学生思考：肾单位的结构与形成尿液的关系？[2]（提示：利用结构与功能观进行分析），但学生难以理解出球小动脉的血液为什么是动脉血，经过肾小管外后的血液变成静脉血。此处，进行模拟动态演示：将沙、小鹅卵石、水混合搅拌，然后倒在蒙着一层纱布的玻璃烧杯里，提问：纱布在筛选砂石时是否消耗了能量？如果纱布要将漏到下去的沙子捡回来是否需要消耗能量？

4物理模型策略

制作肾单位模型注意：1.血路和尿路是怎样的？2.血管在肾小球内和肾小管外的连接情况？3.肾小球的特点？4.入球小动脉和出球小动脉的管径大小？推测原因？5.肾小球、肾小囊和肾小管的管壁如何？推测原因？问题串的设计符合学生的认知水平，将复杂的肾单位结构细化，逐渐丰富成型。肾单位物理模型的制作将书上的肾单位平面模式图形转化为立体结构，使得学生获取更为准确的肾单位概念。

二次修正物理模型：一是将各管道标注颜色，更直观；二是将各小组制作的肾单位模型串联，与肾静脉、集合管和肾动脉模型相连，从微观角度过渡到中观角度，从中观角度进一步过渡到宏观角度，教师相应地将泌尿系统、肾脏、肾单位的图片组合成一张PPT展示引导。

（三）深化概念的外延和内涵

1立足生命观念

将泌尿系统与学生学过的血液循环系统、呼吸系统和消化系统做比较和联系，进一步促进学生采用“结构与功能观”的生命观念来上位地构建概念，使学生获得认识其他人体系统的方法。

2通过概念图策略构建概念体系

3习题策略

①解决创设情境中的问题。②日常生活中如何保护泌尿系统健康？尿毒症是怎么回事？

参考文献：

[1]吴举宏.概念教学的“新概念”：核心概念和概念转变[J].中学生物教学,2014,09:4-7

[2]吴文清.基于生命观念提升的初中生物学概念教学策略研究[D].苏州：苏州大学,2018.5:6-8

[3]刘恩山.中学生物学教学论：第2版[M].北京:高等教育出版社,2009.7