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概念是生物學理論的基礎和精髓，也是思維過程的核心。在人教版《全日制普通高級中學教科書·生物》(2003年6月第一版)后附錄上就有211個生物概念，其中必修本有154個，選修本有57個。但近年來，人們對生物概念教學的研究卻很少，基本上是關于概念教學的體會，如如何識記、辨別、掌握概念等，很少涉及有關理論指導下的概念教學研究，如前概念的剖析與矯正，概念的有效建構等。對生物學概念的本身研究更少，幾乎沒有涉及概念發展的過程、負載的方法和蘊涵的價值等等。[1]鑒于此，對生物概念教學進行深入地、系統地探討、研究，對把握和落實新課程標準精神、推動和促進當前的生物學教學改革，不無裨益。

一、生物學前概念的遷移與矯正

學生在學習任何概念性知識之前，實際上都已經有了前概念。前概念是存在于人們頭腦中相對于新知識的已有的認知，可能是正確的，也可能是片面的或錯誤的。前概念的成因，主要是日常生活中的經驗及正確或錯誤認識的積累。我們認識事物的過程，就是這樣一個從前概念逐步發展到新概念的過程。無論對哪一門學科知識的學習，也無論是哪一個年齡段的認知，都有這樣的特點，尤其生物學科與人類生活實際聯系非常緊密，所以前概念非常豐富。奧蘇貝爾(D.P.Ausubel)的同化論觀點對概念的習得作了精辟論述，認為學習者頭腦中已有的知識結構在新概念的習得中起著至關重要的作用，當新概念與頭腦中前概念間存在某種類屬關系時，若指導者能給予有效引導，使學習者能將新概念與頭腦中已有概念間的這種類屬關系進行正確鏈接，將有利于學習者將新概念同化到自己頭腦的已有概念體系中，從而習得概念。因此，如何利用前概念進行有效的生物學概念教學，值得探討研究。

正確的前概念是學習生物學科學概念的良好基礎和鋪墊，它的正遷移作用可成為生物學概念學習的資源和概念學習的新的增長點，可使學生盡快地掌握新知識和知識結構。如學生在學習生物學概念前自己對生活中的一些生命現象和規律已有所了解，如：“向日葵隨太陽轉”“根的向地性與莖的背地性”，能促進對“生長素”概念的理解；“人感到寒冷時會打哆嗦”“一個球向你飛來時，你會接住或躲開它”，這些都能促進對“激素調節和神經調節”概念的理解；“種瓜得瓜，種豆得豆”“一貓生九崽，連母十個樣”，可促進對“遺傳與變異”概念的理解。這些已知正確的前概念，一方面有助于遷移到新概念的習得和有意義的建構，另一方面，有助于激發學生進一步學習生物科學的興趣和動機。

片面或錯誤的前概念會成為生物學概念學習的障礙，這些錯誤的前概念如果得不到及時矯正，將影響對生物學概念的同化和順應，使學生形成錯誤的思維，阻礙生物學科學概念的建構。如學習“植物個體發育”概念前，學生頭腦中就有農作物的“春天播種，秋天豐收”的前概念，片面地認為植物的個體發育從種子開始，這就阻礙了學生建構“植物個體發育從受精卵開始”的科學概念；由于綠色植物能吸收二氧化碳、產生氧氣，學生自然形成植物呼吸作用吸入二氧化碳、放出氧氣的前概念，這個錯誤的前概念阻礙了“呼吸作用”概念的建構。又如，前些時間媒體上猛然間刮起了“吃基因補基因”的風潮，在社會上形成“吃核酸長核酸”的錯誤前概念。對于這些片面、錯誤的前概念，必須給予矯正，否則不能建構科學的概念。例如，針對“吃基因補基因”的前概念，可以通過對核酸的消化、代謝、合成的分析，使新知識與學生的前概念產生沖突，讓學生暴露出錯誤觀念，正確看待自己原有的生活經驗，把對事物表面現象觀察所得到的經驗與生物學知識不一致的地方提出來進行反思，找出矛盾所在，經歷思想上的沖突和震撼，造成認知結構的不平衡，促成原有知識結構的順應，用科學的概念代替原有的錯誤觀念，實現錯誤前概念向科學概念的轉變。

二、生物學概念的有效建構

瑞士著名心理學家皮亞杰(J.Piaget)在其《發生認識論原理》中指出：“認知的結構既不是在客體中預先形成了的，因為這些客體總是被同化到那些超越于客體之上的邏輯框架中去，也不是在必須不斷地進行重新組織的主體中預先形成了的。因此，認識的獲得必須用一個將結構主義和建構主義緊密地連接起來的理論來說明，也就是說，每一個心理結構都是心理發生的結果，而心理發生就是從一個較初級的結構過渡到一個不那么初級的(或較復雜的)結構。”[1]概念圖的運用能較好地促進生物學概念的有意義的建構，如學習“光合作用”的概念時，指導學生利用概念圖(如下圖)建構光合作用的概念，不僅能拓展科學概念，還能培養學生的思維能力。它為學習者提供了一種學習科學語言的形式和建構科學知識的有效手段，有利于對概念知識的整合，有利于把握生物學概念的內涵與外延，能較好地提高學生生物學概念的結構化程度，有助于學生建立良好的認知結構。大量的研究表明：概念圖可以幫助教師提高教學效率，概念圖策略更適合于科學課程，且生物學上的顯著性要大于化學和物理；它可以促進學習者進行有意義的學習；可以改變學習者的認知方式；有利于培養學生創造性思維。

三、生物學概念發展過程的展示

學習生物學的概念，不僅要學習概念的內涵與外延等理論知識，也要學習概念的產生、發展的演變過程。科學是一個發展的過程，任何生物學概念都要經歷產生、發展的過程。其實學習生物學概念的產生發展的過程，就是學習概念的發展史。

(一)學習概念的發展過程是生物學科教學的需求

《普通高中生物課程標準(實驗)》(以下簡稱《標準》)中建議安排的學習概念發展史有兩類。一類是必修或選修課本中以課文形式呈現的史料，如學習“細胞”概念時，要求分析細胞學說建立的過程；學習“光合作用”概念時，要求說明光合作用及其對它的認識過程；學習“遺傳物質”概念時，要求總結人類對遺傳物質的探索過程；學習“生長素”概念時，要求概述植物生長素的發現和作用；學習“基因工程”概念時，要求簡述基因工程的誕生過程；等等。另一類是建議學生自行搜集的相關資料，如學習“DNA”概念時，建議學生搜集DNA分子結構模型建立過程的資料；學習“進化”概念時，要求學生搜集生物進化理論發展的資料；學習“免疫”概念時，要求學生搜集有關干細胞研究進展的資料。除此之外，教材有些專題內容還涉及科學家進行探索的經典實驗及資料，如孟德爾定律的發現、核酸是遺傳物質的實驗分析等。

(二)學習生物學概念發展過程有助于理解概念的科學知識

科學是一個發展的過程，任何生物學概念都要經歷產生、發展的過程。學習概念發展過程不僅有助于了解概念的演變過程，而且有助于學生深刻地理解和牢固地掌握生物學概念的內涵與外延，從而理解生物學概念的科學本質。如在學習“光合作用”的概念時，讓學生學習“光合作用”的發展史：古希臘學者亞里士多德提出，土壤是構成植物體的原料；1642年赫爾蒙特(J.vanHelmont)栽培的柳苗試驗，證明柳樹營養生長物質不是來源于土壤，而與空氣和雨水相關；1771年普利斯特利“綠色植物—燭—小鼠”實驗，證明植物光合作用可以更新空氣；1864年薩克斯“葉片半遮光—碘蒸氣”實驗，證明光合作用可能產生淀粉，并需要光；1880年恩吉爾曼“水綿—好氧性細菌”實驗，證明光合作用產生O[，2]，葉綠體是綠色植物光合作用場所；上世紀30年代魯賓和卡門同位素標記實驗，證明光合作用產生的O[，2]全部來自H[，2]O。通過概念發展史的學習，學生自然得出光合作用概念的實質，把無機物(O[，2]和H[，2]O)轉變成有機物，把光能轉變成化學能，同時也清晰地掌握光合作用的物質變換的過程及場所。

(三)學習生物學概念發展過程有助于學生形成科學的觀念

英國的“國家科學課程”中對于引入科學概念的解釋為：學生應該理解科學概念隨著時間而改變、發展的方式，理解這些概念及其應用是如何受社會、精神和文化背景影響的。由此不難看出，生物學概念的發展史中，不僅記載著生命科學知識的形成過程，而且蘊涵著科學家的創造思維方式和靈活多樣的科學方法，體現科學家尊重事實、服從真理和實事求是的科學態度，以及勇于創新、善于合作和無私奉獻的科學精神。所以學習生物學概念的發展史，不僅有利于更好地理解、掌握生物學概念，而且有利于學生形成科學的觀念，提高生物學科學素養。

四、生物學概念負載研究方法的滲透

生物學是一門自然科學，也是一門實驗科學。在生物學的發展過程中，尤其是實驗生物學出現以后，研究手段和方法一直起著非常重要的促進作用。有些研究技術和方法的出現，甚至使生物學產生了飛躍性的發展，如顯微鏡技術和基因工程技術等分別導致了近代和現代生物學的產生。沒有研究技術和方法的不斷進步，也就沒有生物學今天的巨大發展。所以學習生物科學，不僅要學習生物學的概念，還要了解生物學概念所蘊涵的科學技術和研究方法。

(一)滲透傳統的生物學研究方法

生物學傳統的方法較多，如觀察法、調查法、顯微鏡法、放射性同位素示蹤法、解剖法、實驗法等，它們不僅是生物學積累事實材料的基本手段，而且是檢驗假說和理論的重要途徑。如學習“生物體的化學元素”的概念時，滲透“放射性同位素示蹤法”；學習“礦質元素”概念時，滲透“土培法”“沙培法”“水培法”；學習“葉綠素”概念時，滲透“層析法”和“光譜法”；學習“動物激素調節”的概念時，滲透臨床觀察法和動物實驗法(如腺體摘除法、腺體移植法、結扎法、注射法、口服法等)；學習“種群”概念時，滲透“標志重捕法”。

(二)滲透模型方法

美國《國家科學教育標準》把模型和科學事實、概念、原理、理論并列為科學主題的重點，并將構建、修改、分析、評價模型作為高中學生的基本科學探究能力。《標準》依據國際科學教育的發展，將模型和模型方法列入了課程目標。所謂“模型”，是指模擬原型(所要研究的系統的結構形態或運動形態)的形式。它不再包括原型的全部特征，但能描述原型的本質特征。模型方法是以研究模型來揭示原型的形態、特征和本質的方法，是邏輯方法的一種特有形式。如在高中生物課程中經常使用的物質模型有實物模型如生物體結構的模式標本，模擬模型如細胞結構模型、各種組織器官的立體結構模型等；思想模型是物質模型在思維中的引申，根據構建模型的思想方法的不同，又可以分為兩類。一類是以形象化方法(或稱為意象思維方法)構建的具象模型，它是人們在思維中通過對生物原型的簡化和純化而構思出來的。具象模型具有一定的形態結構特征，如DNA分子雙螺旋結構、生物膜液態鑲嵌模型等。它能使研究對象直觀化，既可以促進研究，又可以簡略描述研究成果，使之便于理解和傳播。另一類是以理想化方法(或稱抽象思維方法)構建的模型，是人們抽象出生物原型某方面的本質屬性而構思出來的，例如，呼吸作用過程圖解、光合作用過程圖解等過程理想模型，食物鏈和食物網等系統理想模型。[2]《標準》很重視模型和模型方法。例如，“穩態與環境”模塊中有兩個活動建議：“探究水族箱(或魚缸)中群落的演替”和“設計并制作生態瓶”，都是運用模型的探究。所以，生物學教學中，要結合生物學概念的教學，不斷地滲透模型的方法，這不僅能完善學生對生物學概念的認知結構，而且能提升思維能力。

(三)滲透數學方法

數學方法指運用數學語言表述事物的狀態、關系和過程，并加以推導、演算和分析，以形成對問題的解釋、判斷和預測的方法。目前，數學在生物學、醫學等領域正起著越來越重要的作用，數學方法在科學教育中的價值更是不言而喻。高中生物課程對數學方法的使用主要有三個方面。第一，用數學式來定義抽象的生物學概念。《標準》沒有明確要求用數學式定義概念，但“穩態與環境”模塊中，列舉“種群的特征”這個知識點，如果涉及種群密度，年齡結構和性別結構，出生率和死亡率等，就是用數學式定義的概念。這類定量的概念以數學方法揭示事物的本質及其發展變化規律，為研究工作提供一種簡明精確的形式語言，具有重要的科學認識論價值和方法論價值。第二，用數學方法對生命現象的空間關系和數量關系進行描述、分析和計算。如以條形圖、曲線圖、統計圖等來表現某一生命現象的統計數字大小及其變化。第三，用統計方法來研究隨機現象的規律性變化。統計方法在生物界廣泛存在，學習“遺傳定律”時，滲透孟德爾是如何使用描述統計方法對豌豆雜交實驗結果進行定量觀察和數據分析，依據統計方法從樣本到總體的推理，才發現了遺傳性狀的分離現象和自由組合現象。

(四)滲透系統分析方法

現代生物學的分析性研究已深入到分子、量子水平，但為了揭示生命運動的奧秘，還必須從生命系統的各個組成部分的聯系和相互作用中，從它們和外界環境的相互聯系和相互作用中了解整體。這就需要進行系統分析。現代系統分析包括定性分析和定量分析，高中生物學教育一般只能做定性分析，如同美國《國家科學教育標準》所要求的“學會從系統的角度思考和分析問題”。例如，學習“細胞器”的概念時，要讓學生明白每個細胞器都具有一定功能，而且它們的結構與功能一般相互聯系，但要完成某個具體功能時，細胞必須是一個完整的結構，否則就不行。又如，生物膜也是一個系統，它包括細胞膜、核膜、液泡膜、線粒體模、葉綠體膜、內質網膜、高爾基膜等，它們的組成成分是一樣的，但具體的功能不同，它們是相互聯系、相互制約、不可分割的統一的整體。又如“生態系統”的概念，是一個宏觀的系統，它們的組成及營養結構組成一個典型的系統。

五、生物學概念蘊涵價值的體現

生物課程中的價值觀具有豐富的內涵，價值觀不僅強調對個人價值的判斷，更強調對社會價值、科學價值、人文價值的判斷。在生物學概念的教學中，要充分挖掘概念所蘊涵的價值因素，并有意識地貫穿于教學過程之中，這樣才能使情感態度與價值觀有機地滲透到課程教學內容中去。

(一)實用價值

生物學與人們的衣食住行、衛生保健以及環保密切相關。生物學對人類生活的實用價值是人類發展史上一個古老的話題，但在今天卻被賦予新的意義。例如，在學習“細胞的分裂、分化、癌變、衰老”“生殖、發育”等概念時，可以讓學生了解目前生物學在植物組織培養技術、克隆技術、生殖技術、器官移植、惡性腫瘤治療等方面的應用價值；在學習“植物新陳代謝”概念時，可以讓學生了解生物學在解決我國目前社會經濟發展的一大熱點——“三農”問題中的重大作用；學習“發酵”概念時，讓學生了解利用酵母菌發酵制造啤酒、果酒、工業酒精，利用乳酸菌發酵制造奶酪和酸牛奶，利用真菌大規模生產青霉素，利用微生物發酵生產藥品，如人的干擾素、胰島素和生長激素等方面的應用價值。

(二)科學人文價值

人們常說，21世紀生命科學將成為帶頭科學，這一方面指生物科學技術的發展正在極大地影響著人們的生活和經濟、技術的發展，另一方面指生物科學的發展正在深刻地改變著人類的思想和思維方式。生物學不僅具有科學價值，還具有巨大的人文價值。在生物學概念教學中，滲透人文性和科學性的統一，能拓寬學生的學科視野，使學生的抽象思維和形象思維協調發展，既有利于學生全面發展，又有利于培養學生創新的思維品質。例如，在學習“酶”的概念時，讓學生了解有關酶的諾貝爾獎獲得者及成就，同時，還可以講解其中一些科學家不畏艱難、不畏權威，勇于攀登的科學精神。這樣不僅能激發學生以后從事科學研究的動機，而且能激發學生形成勇往直前的精神。

(三)美育價值

從提高生物學教育的價值這個角度思考，美育是一個幾乎未曾開發的處女地。生物學概念教學體現的美育價值，重點在于提高學生的審美能力。中國傳統的審美方式重在感悟式的直覺思維，而生物學教育作為科學教育的一部分，應以嚴謹的理性分析為主。生物學中美的存在主要有兩種，一種是生命美，生命世界給人類提供了無限廣闊的審美領域，我們可以把它們統稱為生命美。在學習“細胞”的概念時，可以讓學生感悟各種細胞形態所蘊涵的形態美；在學習“生態系統”的概念時，可以講生命本身的形式美，如生物體的色彩、線條、形狀、聲音美及生物界的和諧美。另一種是生物科學美。生物科學中的科學美包括理論美和實驗美等，是生命世界本身的美學特征在生命科學中的體現。例如，學習“化學元素”和“細胞”概念時，可以讓學生感悟生物界與非生物界的統一美和生物界細胞結構生物的統一美；在學習“細胞分裂”概念時，可以讓學生感悟細胞分裂的規律美；在學習“DNA”概念時，讓學生感悟DNA雙螺旋結構模型的對稱性體現了結構美。還可以讓學生感悟噬菌體侵染細菌實驗的新奇美，因為這個實驗以奇妙的構思，確證了DNA是遺傳物質，而蛋白質不是遺傳物質。

生物學概念是生物課程具體目標中的知識、情感態度與價值觀、能力的雜合子。課程目標的三個維度只是理論上的一種分類，從生物科學素養的形成來說，這三個緯度是同等重要、缺一不可的，從教學實踐來看，這三個維度并不是彼此孤立，毫無聯系的。相反，它們之間是相互依存，互為基礎，你中有我，我中有你的不可分割的關系。就像《標準》所說，“在課程實施過程中它們是一個有機整體”。因此，在生物學概念教學中，不僅要關注剖析前概念，運用概念圖建構概念體系，而且要展示生物學概念的產生、發展的演變過程，滲透概念研究過程中所負載的研究方法，體現生物學概念所蘊涵的價值的研究。只有這樣，才能較好地落實《標準》的三維目標，提高學生生物科學素養。