高中生物论文：一个基于建构主义学习理论的课例.doc

一个基于建构主义学习理论的课例摘要：新的课程标准强调学生是学习的主体，强调科学学习要以探究为核心，这对于传统教学是一个很大的冲击，传统的教学比较注重教材的知识结构和逻辑结构，侧重于如何教，而很少注意知识在学生头脑中的表征与组织。近年来，建构主义学习理论逐渐引起人们的注意，并在人们的教学实践中得以应用。 本文通过分析这一理论对生物学教学的启示和在教学实践中的具体运用，提供了一个具体课例，作为对新课程标准下生物教学新模式的一种探讨。关键词：建构主义学习理论 生物教学模式 课例新的课程标准强调学生是学习的主体，强调科学学习要以探究为核心，这对于传统教学是一个很大的冲击，传统的教学比较注重教材的知识结构和逻辑结构，侧重于如何教，而很少注意知识在学生头脑中的表征与组织。近年来，建构主义学习理论逐渐引起人们的注意，并在人们的教学实践中得以应用。本文通过分析这一理论对生物学教学的启示和在教学实践中的具体运用，提供了一个具体课例，作为对新课程标准下生物教学新模式的一种探讨。一、建构主义学习理论及对生物学教学的启示作为一种学习的哲学，建构主义注重对理性主义与经验主义的综合，认为主体不能通向外部世界，而只能通过利用内部构建的认识原则去组织经验，从而发展知识。建构主义学习理论认为，知识并不是对现实的准确表征，它只是一种解释，一种假设，并不是问题的最终答案，学习不是知识由教师向学生传递的过程，而是学生主动建构的过程，学习者不是被动的信息吸收者。相反，他有主动地建构信息的意识，这种建构不可由其他人代替，这意味着学习是主动的，学习者要对外部信息做主动的选择和加工。因此，学习并不是简单的信息的积累，它同时包括由新、旧经验的冲突局面引发的观念转变和结构重组，学习过程并不是简单的信息输入、存储和提取，而是新旧经验之间的双向的相互作用过程，这为我们构建新课程标准下的新的课堂教学模式提供了理论指导。正因如此，我们的教学不能无视学生的经验，另起炉灶，从外部装进新知识，而应该把学生现有的知识经验作为新知识的生长点，引导学生从原有的经验中“生长”出新的知识经验，教学也不是知识的传递，而是知识的处理和转换，教师不是简单的知识呈现者，而应该重视学生自己对各种现象的理解，倾听他们的看法，洞察他们这些想法的由来，以此为依据，引导学生丰富和调整自己的理解，这不是简单的“告诉”就能奏效的，而是需要与学生共同针对某些问题进行探索，并在此过程中相互交流和质疑，了解彼此的想法，彼此作出某些调整，才能达到真正有效的教学。根据建构主义学习理论，我们意识到：在课堂教学中，学生是自己知识的积极建构者，教师是外部的辅助者、支持者、引导者，这意味着教学中心由教师向学生转移。而学生认知结构的构建是通过每节课的教和学来完成的，因此，新的生物课堂教学模式的构建必须充分考虑以下四点：1、注意优化学生的原有认知结构学生原有的知识或认知结构是学生进行建构化学习的必要条件，教师要充分利用学生已掌握的知识，设计好“导入”步骤。这个“导入”应该是对原有知识进行修复，在一定程度上帮助学生对其进行进一步的结构化和系统化。同时在新的高度或角度发现新的问题，也即发现新的“知识生长点”；而且，导入过程也应该是帮助学生形成优化的认知结构的过程，通过优化认知结构，在新旧知识之间和认识起点与认识目标之间建立起足够的联系，使学生获得同化新知识的认知框架，为后续学习作好准备。因此，优化认知结构是学生进行同化学习的必要条件，也是我们构建课堂教学模式时必须考虑的。2、创设良好的教学环境学生的知识不是通过教师传授获得的，而是在一定情境中，借助各种学习资料，通过意义建构获得的。因此，生物学教学要根据其实验性学科的特点，为学生创设良好的学习情境，促进学生进行建构性学习。这一点，我们在课堂教学中主要可从两方面来进行：一是为学生提供充分的学习资料，如生物学实验、多媒体资料、各种活动（如参观、调查），为学生创设真实的情境；二是创设启发性问题情境，在教材内容与学生的认知物之间制造一种“不协调”，引发学生的认知冲突，激发学生的求知欲和好奇心，促使学生进行认知结构的“同化”和“顺应”。3、通过问题解决来建构知识课堂教学中，学生需要综合运用很多原有的知识来解决问题，这是培养学生求知欲和解决问题能力的最好时机。在问题解决过程中，学生要不断就当前问题解决活动获取信息，同时又要不断激活原有的知识经验，来对当前的问题作出分析推论、综合和概括，进而形成解决问题的方案，直至问题解决。这时，教师要注意“精讲”，对学生进行适当的“点拨”，在点拨过程中，学习者接受的新知识与处于激活状态的旧知识相互作用，最后，新知识以一定的方式与原有的知识进行联系，使新知识通过“同化”与“顺应”进入原有的认知结构，促进学生认知结构的转换和构建。4、通过迁移促进新的认知结构的完成将学到的知识应用到具体的或新情境中去，知识才能活化和迁移，生物学是一门应用性很强的科学，因此，在课堂教学中，教师要树立“为迁移而教”的意识，创设广泛应用的情境，使学生的认知结构进一步整体化、灵活化、深刻化，加强学习的主动性，深化对知识的意义建构和理解。基于以上认识，我们构建了基于建构主义学习理论的生物课堂教学模式，下面以“细胞膜的结构”来进行具体分析。二、关于“细胞膜的结构”一节课的课例1、教学设计说明建构主义教学模式认为，教学是在发挥教师指导作用的前提下，充分体现学生主体地位，重视学生的自我学习、获取知识的教学过程。教学过程中包含教师、学生、教材、媒体四个要素，这四要素的关系及协调十分重要，在整个教学过程中是以学生为中心的学习。教师起组织、指导、帮助和促进者的作用，利用情境、协作、会话等学习环境因素，充分发挥学生的主动性、积极性和首创精神，最终达到使学生实现对当前所学知识的意义建构。教材所提供的知识不一定是教师传授的内容，而是学生主动建构意义的对象。媒体不再是帮助教师传授知识的方法手段，而是用来创设情境、协作学习、会话交流的认知工具。细胞膜的结构一节课，出自于旧人教版教材,其教学目标属于应用层次。由于细胞膜属于微观结构，内容过于抽象。针对这个特点，笔者认为，直接把细胞膜的分子结构呈现给学生不能达到应用层次的目标，如何使学生主动构建细胞膜的分子结构模型是本节课的关键，因为结构决定功能是生物学的一个基本观点。建立了细胞膜的空间结构模型，对细胞膜的功能，学生就顺理成章地能够理解和运用。建构主义教学模式认为，教学是在发挥教师指导作用的前提下，充分体现学生主体地位，重视学生的自我学习、获取知识的教学过程。教学过程中包含教师、学生、教材、媒体四个要素，这四要素的关系及协调十分重要，在整个教学过程中是以学生为中心的学习。教师起组织、指导、帮助和促进者的作用，利用情境、协作、会话等学习环境因素，充分发挥学生的主动性、积极性和首创精神，最终达到使学生实现对当前所学知识的意义建构。教材所提供的知识不一定是教师传授的内容，而是学生主动建构意义的对象。媒体不再是帮助教师传授知识的方法手段，而是用来创设情境、协作学习、会话交流的认知工具。基于以上认识，笔者利用科学史，通过一系列细胞膜结构的研究实验，运用问题探究模式，科学地设计问题，用问题来激发学生的探索欲望，让学生在问题情境中学会发现问题，构建了一个互动和探讨的环境，引导学生充分利用知识背景材料，以及已经学过的知识作为基础，独立地、主动地探究，让学生在老师的指导下，一起构建细胞膜的分子结构模型，让学生主动地获取细胞膜知识，比较好地完成了教学任务。 教学流程图：教学内容基本策略科学家对细胞膜结构的探索以细胞膜功能引入新课构建细胞膜的结构制作细胞膜的模型探究细胞膜的成分探究细胞膜的结构 多媒体课件呈现相关资料，学生回忆总结，教师指导、帮助。 教师通过多媒体课件提供资料，指导学生分组合作学习：从欧文顿等人的一系列实验现象入手，研究膜的成分，由成分组成来分析构建细胞膜模型，由结构与功能的统一去发现探究的线索，通过进一步分析、猜想和画图，逐步构建和修正细胞膜模型。 制定方案，制作模型，加深理解 2、提炼后的教学场景教学步骤教师的组织和引导学生活动教学意图1、导入课题细胞膜的功能2、引导探究科学家对细胞膜结构的探索历程3、教师总结4、作业：分组制作细胞膜模型。提问：1、通过上节课的学习，我们知道：细胞是生物体生命活动的基本单位，那么，细胞作为一个基本的生命系统，它的边界是什么？2、结合初中所学细胞的知识，说说细胞膜的功能。指导学生总结细胞膜的功能（有关“细胞间信息交流”的知识，学生在初中涉及不深，教师应提供资料帮助学生归纳）什么样的物质可以进出细胞，早在19世纪末，科学家就对此做了探索。一、探究细胞膜的化学成分 （A教师提供资料，学生讨论分析）资料1： 1895年，E. Overton用植物细胞研究细胞膜的通透性。他选用500多种化学物质对植物细胞的透性进行上万次的研究，发现：凡是溶于脂肪的物质，也很容易穿过膜；反之，不容易溶于脂肪的物质，也不容易穿过膜。 资料2：1897年， Crijns和Hedin用红细胞做实验，同样也证明分子的通透性与其在脂类中的溶解度有关。资料3：科学家对细胞膜化学成分深层分析发现，细胞膜会被蛋白酶分解（提示：蛋白酶是生物体内普遍存在的对蛋白质分解起催化作用的物质）讨论分析：依据科学家经过大量的艰辛实验所观察到的实验现象，你能得出什么结论？（B教师总结）细胞膜主要化学成分的含量化学成分质量分数/%磷 脂55-57蛋白质约40糖 类2-10二、探究细胞膜的结构特点（A教师提供资料1，讲解磷脂分子结构特点）资料1： 1917年Langmuirwa将磷脂溶于苯和水中，磷脂分子分布散乱，当苯挥发完以后，经过推挤，磷脂分子排列成单层，而且其磷酸基团的极性头部都浸入水中。(左下图)亲水端疏水端非极性尾部极性头部（B教师指导学生画图）试一试：根据磷脂分子的结构特点和所处环境，画出磷脂分子在下列三种情况中的排列方式1.把磷脂分子平铺于水面上，你认为磷脂分子将会怎样排列？试画出模式图，并作简要说明。2.把一滴油滴滴在水中，那么油滴表面的磷脂分子怎样排列？3.隔板上的窗孔由磷脂分子形成最薄的膜，磷脂分子又是怎样排列的呢？（C教师指导学生从资料2、3、4中推测细胞膜的结构，画出草图：）资料2： 1925年，Gorter 和Grendel把红细胞放在蒸馏水中使其吸水涨破，反复冲洗后只留细胞膜（血影），把这些破碎的膜铺在水面上，测定出红细胞的表面积为a。再将细胞膜中的脂类物质抽提出来，在水面铺成单分子层，聚拢后测得总面积为b。两者之间的数量关系为：b=2a资料3：20世纪40年代，曾有学者推测在细胞膜脂质两边各覆盖一层蛋白质。直到50年代，电子显微镜诞生，1959年罗伯特森在电镜下观察到了细胞膜清晰的暗亮暗的三层结构结构。亮层是脂质分子，两边的暗层是蛋白质分子。 资料4：随着技术手段不断用于膜的研究。科学家发现：膜蛋白不是全铺在脂质的表面，有的是镶嵌或贯穿在脂质双分子层中的。对各组构建的细胞膜结构模型进行评价。讲述罗伯特森提出的细胞膜结构模型。（D教师指导学生分析材料）资料5: （人-鼠细胞融合实验）1970年，Frye和Edidin用红色荧光染料标记人细胞膜上的蛋白质，用蓝色荧光染料标记鼠细胞膜上的蛋白质。把人的细胞和鼠的细胞融合，融合后一半细胞（人的细胞）发红色荧光，另一半细胞（鼠的细胞）发绿色荧光。细胞在370C下培养40分钟后，两种颜色均匀分布在融合细胞的表面。 想一想：两种颜色均匀分布的原因是什么？这一实验证明细胞膜具有什么特性？资料6:取低等多细胞动物黄海绵和红海绵各一块。分别打散并充分混合。静置培养一段时间。结果：细胞重新聚集，形成黄海绵和红海绵。没有混合色海绵 。科学家对其进行化学分析发现：这两种海绵细胞表面的糖蛋白的氨基酸成分相同，而糖类的成分不同。 你对细胞膜的结构还有什么补充？3、教师总结呈现细胞膜结构模型示意图，总结：（二）细胞膜的分子结构1、磷脂双分子层：细胞膜大约8nm厚，膜的中间是磷脂双分子层，包括两层磷脂分子，构成膜的基本骨架。 2、蛋白质：一类蛋白质分子排布在磷脂分子层的外侧，即镶在膜的表层；另一类蛋白质分子，有的部分嵌在磷脂双分子层中，有的贯穿在整个磷脂双分子层中。3、糖被：在细胞膜的外表，一层由细胞膜上的蛋白质和多糖结合形成的糖蛋白。它在细胞生命活动中具有重要功能。例如：保护、润滑及细胞识别等。（三）细胞膜的结构特点构成细胞膜的磷脂分子和蛋白质分子大多数不是静止的而是可以流动的。你从科学家研究细胞膜的历程中得到什么启示？课后指导学生设计方案，收集材料，制作细胞膜模型。回顾初中所学细胞知识作出回答。在教师指导下总结细胞膜的功能：将细胞与周围环境隔开；进行细胞间的信息交流；控制物质进出细胞。阅读资料，分析讨论，作出回答：膜是由脂质和蛋白质构成的。学生分析材料，理解磷脂分子的结构。学生根据磷脂分子结构特点画图学生分小组讨论，根据资料2、3、4来推测细胞膜的结构，画出草图学生上台，画出草图。学生评议，自我修正。分组阅读分析资料，大胆提出假说。观察课件，讨论分析：细胞膜不应是静止的，构成细胞膜的成分，如蛋白质分子是可以运动的。阅读，了解糖被的有关知识。分组讨论再次修定本组提出的细胞膜结构模型。观察示意图，与自己所构建的模型对照，进行自我评价。回顾本节课学习，做出回答。分组完成细胞膜模型的制作。（学生以多种形式完成制作，如：计算机设计的三维立体模型，利用废旧塑料手工制作的模型等。）激活学生初中所学的相关知识，为进一步学习做好准备。从现象中发现探究的线索。 从分析成分入手去了解结构，从结构和功能的统一中进一步发现探究的线索根据材料，主动构建。进一步通过实验来修正假说。课后作业形式的开放性，帮助学生巩固知识，同时让学生的特长得到发展。3、教学反思师生普遍反应这一节课并不是给结论，而是重过程，重问题的发现和研究过程，重学生的主动建构过程。学生在老师的指导下，依据资料和图片，结合已经学过的知识，层层设问，步步深入达到学习新知识的目的；教学内容从旧入新，符合学生的认知规律，有利于训练思维；教学中小组活动，讨论、成果展示、学生回答问题，课堂练习，主体作用发挥突出；成功运用多媒体手段，对于突破教学难点，突出教学重点，深化学习效果，起了重要作用。教学中体现了知识与技能、过程与方法、情感、态度价值观三维一体的统一。探究过程不仅获得了新知，还获得了探索科学的方法，“让学生像当年科学家发现科学事实和客观规律那样经历发现过程”，体验了过程的艰辛与快乐，感受到了成功的体验。通过这节课的教学，笔者得到了如下的启示：(1)在课堂教学过程中只有真正体现以学生为主体，教师为主导，根据教法改革的基本原则选择最优化的教学方法，才能切实提高课堂教学的实效性。科学是一个发展的过程，教学中巧妙地将科学家探索细胞膜结构历程的有关资料进行组织，让学生从细胞膜的化学成分着手到细胞膜分子结构模型的建立，通过对以上史料一步步的分析、讨论和思考，既培养了能力，主动构建自己的知识体系，同时享受到一种成功的喜悦，也打开了知识的“窗口”，使课堂充满时代气息。通过以上教学，学生对细胞膜的结构特点“具有一定的流动性”领会得更深、更全面。在成功建立细胞膜的分子结构模型后，细胞膜的功能也就水到渠成了。(2)探究式教学让学生亲身观察、分析、讨论和探索，让学生自身去经历、心灵去感悟、形成自己独特的见解，这样的学习过程是自觉主动的、充满乐趣和激情的，学生是自己学习的主人。同时，又要充分体现教师的主导作用，教师是整个教学过程中问题的设计者，探究的引导者，结论的参与者。在创设问题情境时，教师应充分发挥自己的主观能动性，力求设计的问题准确、精练；在讨论时，教师自己只是一个普通的参与者，不包办代替，但当学生遇到困难时，教师要充当点拨者的角色，对有关问题加以适当的说明；在形成结论时，教师更应放手让学生进行，必要时予以补充纠正，以达到正确结论。(3)教学中要灵活运用多媒体课件，把多媒体课件真正整合于教学全过程。多媒体课件对于学生的主动建构起到了积极作用。在教学过程中，教师提出的许多问题，需要通过投影展示给学生，同样在分析探究这些问题时，必然要用到图片、文字资料和模拟动画等教学媒体，但在学生探究过程中，学生回答问题时往往不全面、不深刻、不准确，这时，教师要根据课堂实际情况，变换提问角度，并灵活运用多媒体课件，使学生充分占有资料，进行探究，彻底解决问题，学生只有充分占有了有关资料后，才能较好地进入教师所创设的情境中，进行研究，最终实现教学目的。 以上是我们以建构主义学习理论运用于生物教学实践中的具体实例，不妥之处，敬请指正。参考文献：1. 温鹏年，贾国英：建构主义理论与教学改革，载教育理论与实践，2002年第5期。2. 程素平，认知心理学的研究及其对教学的启示，载教育理论与实践，2002年第2期。3. 任长松，探究式学习：18条原则，载教育理论与实践，2002年第2期。7