树状结构问题串在高中生物概念教学中的应用

方永兰

[摘要]从传统链状结构问题串到树状结构问题串的演变出发，解释什么是树状结构问题串，以及设置树状结构问题串应遵循的原则。通过两个概念教学的案例论述了树状结构问题串在高中生物概念教学中的应用。

[关键词]树状结构问题串 高中生物 概念教学

生物学概念体现生物学知识的核心内容和生物学科最本质的特征。在高中生物教学中指导学生正确理解生物学概念是学好生物学知识的基础。通过设置树状结构问题串进行概念教学，可促使学生深入理解概念，建构生物学科概念体系，运用概念和原理解决实际问题。

一、设置树状结构问题串的原则

1.整体性原则

学科概念并不孤立存在于某一章节中，会与本章节或其他章节的概念存在联系。因此，在高中生物教学中，教师应以构建科学的生物学科概念体系为大目标，进行概念教学。在高中生物概念教学中，在设置树状结构问题串时应遵循整体性原则，应遵循学生的认知发展规律，按照一定的逻辑性和层次性，将与某一概念相关的知识、本质特征，内涵与外延，概念的运用作为一个系统的有机整体体现于树状结构问题串中。

2.情境性原则

在设置树状结构问题串时，应将问题置于合理的情境中，以促进学生对概念的理解和应用，促进学生认知结构的生长。如可以创设新旧知识联系的情境，创设联系生产、生活实际的情境，创设曲线图、流程图、模型图的情境，创设日常概念和科学概念相矛盾的情境等。

3.思维性原则

在高中生物概念教学中，一个问题出现时，学生对该问题的解决往往不能一步到位，而是要经过一个复杂的认知过程。在解决问题的过程中，学生的思维也是复杂的，从个别到一般、从简单到复杂、从现象到本质、从具体到抽象，这是一个科学的思维认知过程。为此，教师在设置树状结构问题串时，要体现逻辑思维方向和合理推理思维方向，激活学生的思维，引领学生思维的发展，使学生能在不同的视角中，找到不同的解决问题的方法，从而提高学生的思维迁移能力。

二、树状结构问题串在高中生物概念教学中的应用案例

[案例一]《生长素的生理作用具有两重性》概念教学

本节课通过教师创设情境，设置树状结构问题串，引导学生理解生长素的生理作用具有两重性的概念特征及应用。本案例着重阐述具有三个层次的树状结构问题串内容，即概念的引入、概念的理解和概念的应用。

第一层次：概念的引入。通过《植物生长素的发现》这节内容的学习，学生建立了生长素能促进生长的不完整的概念，而生长素的生理作用并非仅仅促进生长。教师在进行概念转变和建立科学概念时，利用教材中的“生长素浓度与所起作用的关系图”（如右图）进行概念引入，创设认知冲突，设置树状结构问题串引导学生观察曲线图，从而得到生长素的生理作用既有促进生长，又有抑制生长的特点，由此引出生长素的生理作用具有两重性的概念。树状结构问题串中的问题有：问题1：生长素对根、芽、茎促进生长的最适浓度分别为多少？其中对生长素的浓度最敏感的器官是什么？問题2：同一浓度下，生长素对不同器官的作用如何？针对问题2，教师从分析曲线的点、线出发，设置了3个引问，引问1：分析生长素浓度为10-6mol/L时对根、芽、茎的作用分别是如何的？引问2：B点对茎的生长作用如何？lA点对芽和茎的生长作用如何？引问3：对同一器官来说，生长素的作用与浓度有何关系？

第二层次：概念的理解。概念教学的核心就是加强学生对概念的理解，将概念与具体的生物情境相结合，达到学生能够运用概念解决具体问题的水平。本节内容对农业、园艺上的实例（顶端优势和根的向地生长、茎的背地生长等现象）进行分析来理解概念的本质。问题串的设置思路如下：分析图形上关键点的生长情况，生长素的含量情况，从而推断出生长素的生理作用，理解生长素两重性的生理本质。例如，结合自然界中松树呈现宝塔形树干的图片及棉花摘心的图片，设置以下问题串，问题1：结合教材图3-6及文字，分析顶端优势现象产生的原因。引问1：如何比较甲、乙两处的生长情况？引问2：比较甲、乙两处的生长素含量情况如何？原因是什么？引问3：生长素对甲和乙的作用有什么不同？问题2：在农业生产或园艺等方面，哪些利用了顶端优势？哪些又要解除顶端优势？请举例说明。

第三层次：概念的应用。概念教学的最终目的就是应用生物学概念解决日常生活、生产中的实际问题。通过探究生长素类似物促进插条生根的最适浓度，让学生学会基本的探究方法，形成一定的探究能力，提高学生的科学素养。设置树状结构问题串的目的就是在有限的课堂时间内，让学生通过小组合作讨论设计出比较完善的实验方案，这样才能将探究实验成功地延伸到课堂之外，提高课后实施实验成功的可能性。问题1：探究生长素类似物溶液促进插条生根的最适浓度是多少？引问1：如何选择生物材料？有何要求？引问2：生长素类似物处理插条的方法有哪些？有何不同？引问3：预实验的意义是什么？如何设计预实验？引问4：本实验自变量中的浓度梯度如何设置？因变量的数据如何处理？如何控制无关变量？问题2：在本实验的基础上，你还能提出哪些探究问题呢？引问1：本实验这种植物生根的最适浓度适合其他植物吗？引问2：本实验这种植物生根的最适浓度会因为枝条的老幼有差异吗？引问3：

[案例二]《染色体组》的概念教学

染色体组的概念教学是《染色体变异》一节中的教学难点，是学习二倍体、多倍体、单倍体概念的基础，又与染色体、姐妹染色单体、同源染色体、非同源染色体等概念有着密切的联系与区别。为了更好地理解染色体组的概念，第一步设置树状结构问题串，复习减数分裂的相关内容，做好知识铺垫，唤醒学生对减数分裂内容的记忆。问题1：如何去复习减数分裂染色体行为变化规律？着重回忆以下四个与染色体组概念相关的引问。引问1：同源染色体和非同源染色体的概念以及在细胞分裂图形中如何判断？引问2：染色体数目减半的实质是什么？引问3：减数第二次分裂后期染色体的行为变化特征是什么？引问4：精子细胞中染色体组成特征是什么？第二步利用书本中雌雄果蝇的染色体组成图详细剖析染色体组概念。通过对图形的剖析，学生从具体事物出发，建立感性认识，通过树状结构问题串的引导，进行抽象与概括，上升到理性认识，形成科学概念。问题2：如何理解“染色体组是指细胞中的一组非同源染色体，它们在形态和功能上各不相同”这句话？根据图像，设置4个引问，引问1：果蝇体细胞有几条染色体？有几对常染色体？性染色体的形态如何？引问2：Ⅱ号和Ⅱ号染色体是什么关系？Ⅲ号和Ⅳ号染色体是什么关系？引问3：雄果蝇的体细胞中共有哪几对同源染色体？引问4：果蝇的精子中有哪几条染色体？这些染色体在形态、大小和功能上有什么特点？这些染色体之间是什么关系？问题3：如果将果蝇的精子中的染色体看成一组，那么果蝇的体细胞中有几个染色体组？问题4：一个染色体组并不包括本物种的全部染色体，为什么依然携带着控制本物种生长发育、遗传变异的全部遗传信息？这是概念中最难理解的一部分，此问题主要联系了同源染色体、等位基因等相关的知识。通过设置3个引问，逐步推进，帮助学生理解这一抽象概念。引问1：同源染色体的相同位置上的基因是什么关系？（引导学生回答同位基因和等位基因，总之是控制同一性状的基因）引问2：同源染色体在体细胞与配子中的存在有何不同？（体细胞中有同源染色体，而配子中没有同源染色体）引问3：与体细胞相比，果蝇卵细胞内的基因种类和数量有何不同？（理解卵细胞内的基因比体细胞内的基因数量减少一半，但所含基因种类没变，即拥有本物种全套的基因）

以上树状结构问题串是就染色体组概念本身的理解而设计的，接着染色体组概念与二倍体、多倍体的联系，在细胞分裂中判断染色体组，在基因组成中判断染色体组是染色体组概念教学的延伸部分、应用部分，也可以通过设置问题，进行教学。通过树状结构问题串的引领，遏制了学生粗浅的认知和记忆染色体组概念，使他们能深入地理解染色体组的概念，使学生分析问题、解决问题能力和具有生物学科特点的理性思维能力得到发展。

树状结构问题串的设置体现了科学概念的逻辑性，教师教学的科学性和艺术性。带给生物概念教学的益处是，将不同角度、不同层次的问题环绕在概念核心的周围，使课堂结构更加完整，教学思路更加清晰，有利于学生更好地参与教学活动，学生对概念的本质把握和深入理解变得有序、理性、富有逻辑。

（责任编辑 黄春香）