戴丹丹

（江蘇省泰州中學(xué) 江蘇泰州 225300）

“理解”是教育的重要價(jià)值追求，衡量“理解”的基本指標(biāo)是知識(shí)遷移，而遷移能力的高低很大程度上取決于人們對(duì)知識(shí)的理解程度。學(xué)生若能在學(xué)習(xí)中“提取”“理解”，并將其在情境化問(wèn)題中加以運(yùn)用，才能表明真正理解了所學(xué)知識(shí)?！掇o?！穼?duì)“理解”一詞的解釋為：應(yīng)用已有知識(shí)揭露事物之間的聯(lián)系而認(rèn)識(shí)新事物的過(guò)程，其水平隨所揭露聯(lián)系的性質(zhì)和人的認(rèn)識(shí)能力而異。美國(guó)著名教育心理學(xué)家布魯姆將認(rèn)知領(lǐng)域的目標(biāo)分為識(shí)記、理解、應(yīng)用、分析、綜合和評(píng)價(jià)6個(gè)層次。他認(rèn)為理解是指能用自己的話表述所學(xué)材料的意義，是對(duì)方法、原理的內(nèi)化過(guò)程。下面以“光合作用的原理和應(yīng)用”為例，對(duì)“理解”一詞作出學(xué)科化表達(dá)，旨在形成高中生物學(xué)習(xí)“理解”的多元化表征證據(jù)。

1 教材的內(nèi)容結(jié)構(gòu)

“光合作用”安排在人教版高中生物《必修1·分子與細(xì)胞》（以下簡(jiǎn)稱人教版必修1）第五章“細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用”第四節(jié)，對(duì)應(yīng)《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》（以下簡(jiǎn)稱《課程標(biāo)準(zhǔn)》）中的次位概念：植物細(xì)胞的葉綠體從太陽(yáng)光中捕獲能量，這些能量在二氧化碳和水轉(zhuǎn)化為糖和氧的過(guò)程中，轉(zhuǎn)換并儲(chǔ)存為糖分子中的化學(xué)能。本單元的學(xué)習(xí)聚焦《課程標(biāo)準(zhǔn)》中的重要概念“細(xì)胞的功能絕大多數(shù)基于化學(xué)反應(yīng)，這些反應(yīng)發(fā)生在細(xì)胞的特定區(qū)域”。各級(jí)概念之間的關(guān)系如圖1所示。

2 學(xué)生“理解”的表征證據(jù)

2.1 能解釋

從高中生物學(xué)習(xí)的視角出發(fā)，“解釋”是指學(xué)習(xí)者將生物學(xué)知識(shí)經(jīng)過(guò)判斷、推理等抽象思維過(guò)程，將概念、原理、方法等內(nèi)化為自身的一種東西，并用以分析闡明自然界中的生命現(xiàn)象、生物事實(shí)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，進(jìn)而說(shuō)明相關(guān)概念的意義、特征和關(guān)系。

案例1：植物質(zhì)量增加現(xiàn)象的解釋。

【例1】（2019·全國(guó)卷I）將一株質(zhì)量為20 g的黃瓜幼苗栽種在光照等適宜的環(huán)境中。一段時(shí)間后，植株達(dá)到40 g，其增加的質(zhì)量來(lái)自 （ ）

A.水、礦質(zhì)元素和空氣 B.光、礦質(zhì)元素和水

C.水、礦質(zhì)元素和土壤 D.光、礦質(zhì)元素和空氣

分析：如果學(xué)生能說(shuō)出什么是光合作用，只能表明他們“知道”光合作用的定義，掌握了相關(guān)知識(shí)。而“理解”超越了知識(shí)的外在形態(tài)，是對(duì)其內(nèi)隱意義的認(rèn)識(shí)，能夠通曉相關(guān)要素之間的關(guān)聯(lián)。根據(jù)光合作用的定義，教師引導(dǎo)學(xué)生分析題目，推理出：①植物光合作用會(huì)引起植物質(zhì)量增加；②該過(guò)程需要光照，并可以進(jìn)行能量轉(zhuǎn)化，將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。本題的解題邏輯如圖2所示。

2.2 能轉(zhuǎn)譯

高中生物相關(guān)知識(shí)可以通過(guò)文字、圖像、表格等不同形式呈現(xiàn)，高中生物學(xué)習(xí)中的“轉(zhuǎn)譯”是指從一種形式中獲取相關(guān)信息，并將之轉(zhuǎn)化為另一種形式，如圖文之間的相互轉(zhuǎn)化，學(xué)生從讀文字到讀圖，從讀簡(jiǎn)單的圖表到復(fù)雜的綜合過(guò)程圖，從讀圖到自己能繪圖，是深度學(xué)習(xí)螺旋上升的一種體現(xiàn)。該表征證據(jù)可反映學(xué)生對(duì)原有信息的解讀、提煉是否正確。

案例2：密閉恒溫箱中CO2濃度的變化。

【例2】將只含有小球藻的培養(yǎng)液置于密閉恒溫箱中，8：00至24：00給予恒定光照強(qiáng)度，24：00至次日8：00為黑暗條件，每隔1 h檢測(cè)恒溫箱中CO2濃度。表1反映的是不同時(shí)刻恒溫箱中的CO2濃度。

表1 恒溫箱中CO2濃度變化記錄表

對(duì)CO2濃度變化進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)其中蘊(yùn)含的規(guī)律：

（1）光照階段恒溫箱中CO2濃度逐漸下降，黑暗階段逐漸上升。

（2）光照階段隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)，CO2濃度下降越來(lái)越慢，最后穩(wěn)定在一定濃度；黑暗階段CO2濃度上升越來(lái)越慢。其變化規(guī)律如圖3所示。

實(shí)驗(yàn)本身提供的是每隔1 h檢測(cè)得到的不連續(xù)的數(shù)據(jù)。教師引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)圖表之間的信息轉(zhuǎn)譯，可將表格中的數(shù)據(jù)進(jìn)行擴(kuò)展，由不連續(xù)的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)CO2濃度隨時(shí)間連續(xù)變化的規(guī)律。

2.3 能建模

高中生物學(xué)習(xí)中的“建模”，即為建構(gòu)模型。建模是研究生物學(xué)的重要思維方法，在理解系統(tǒng)知識(shí)或復(fù)雜概念時(shí)，教師可引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)運(yùn)用建構(gòu)模型的方法。例如，教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步分析案例2密閉恒溫箱中CO2濃度的變化。通過(guò)圖表間的信息轉(zhuǎn)譯，學(xué)生可發(fā)現(xiàn)CO2濃度隨時(shí)間連續(xù)變化的規(guī)律。但是，這并不能說(shuō)明學(xué)生理解CO2濃度變化的原因。若要加深學(xué)生對(duì)問(wèn)題的理解，教師可引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)建構(gòu)、檢驗(yàn)、修正模型來(lái)分析數(shù)據(jù)變化背后的原因，如圖4所示。

模型的建構(gòu)、檢驗(yàn)、修正過(guò)程有助于連接、牽動(dòng)許多相關(guān)的小問(wèn)題，使知識(shí)結(jié)構(gòu)化，模型的復(fù)雜程度可反映出學(xué)生對(duì)知識(shí)理解的深度。通過(guò)建模分析CO2濃度變化時(shí)，教師要引導(dǎo)學(xué)生從生命活動(dòng)的復(fù)雜性角度去思考：光照階段不能只考慮光合作用，只有當(dāng)光合作用、呼吸作用兩者強(qiáng)度不等時(shí)才會(huì)引起密閉容器內(nèi)CO2濃度變化；多種因素會(huì)影響光合作用、呼吸作用。本題因光照階段給予恒定光照強(qiáng)度，密閉箱中始終恒溫，氣體濃度成為影響的主要因素。

2.4 能比較

生命現(xiàn)象是十分復(fù)雜的，生物學(xué)中的原理和規(guī)律總有“特例”存在，高中生物學(xué)習(xí)中的“比較”是指能夠透過(guò)不同事物或現(xiàn)象之間的“異”看到“同”，以及在表面相似的“同”中分辨出本質(zhì)的“異”。

案例3：C3植物、C4植物及CAM植物比較。

有學(xué)生只注意到3種植物光合作用過(guò)程的差異，忽略了其光合作用共同的本質(zhì)：光合作用均發(fā)生光反應(yīng)和暗反應(yīng)，暗反應(yīng)中均會(huì)發(fā)生C3途徑的固定及C3的還原。有學(xué)生只注意到C4植物、CAM植物光合作用過(guò)程均發(fā)生C4途徑的固定、合成蘋果酸，忽略了兩種反應(yīng)本質(zhì)的差異：C4植物C4途徑的固定發(fā)生在白天的葉肉細(xì)胞中，C3途徑的固定及C3的還原發(fā)生在白天的維管束鞘細(xì)胞中，而CAM植物前者發(fā)生在夜晚的葉肉細(xì)胞中，后者發(fā)生在白天的葉肉細(xì)胞中。若學(xué)生能聯(lián)系C4植物、CAM植物生存的環(huán)境及葉片結(jié)構(gòu)解剖圖，則可以對(duì)兩者光合作用有更深刻的理解，也有助于更好地形成結(jié)構(gòu)與功能觀及穩(wěn)態(tài)與平衡觀。

2.5 能推演

推演就是推論演繹，高中生物學(xué)的學(xué)習(xí)不僅僅在于讓學(xué)生獲得基礎(chǔ)的生物學(xué)知識(shí)和基本技能，更重要的是使學(xué)生領(lǐng)悟科學(xué)家在解決問(wèn)題的過(guò)程中思維的碰撞、采用的方法，模仿科學(xué)家根據(jù)相關(guān)現(xiàn)象或?qū)嶒?yàn)結(jié)果提出問(wèn)題、作出假設(shè)、演繹推理、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)假設(shè)的正確性。

案例4：光合作用釋放的氧氣來(lái)源。

師：1881年，恩格爾曼的實(shí)驗(yàn)（人教版必修1第100頁(yè)思考·討論）在沒(méi)有空氣的環(huán)境中實(shí)施，為什么還可以釋放O2？

生：可能是水綿無(wú)氧呼吸產(chǎn)生CO2繼而進(jìn)行光合作用。

師：1937年，希爾的實(shí)驗(yàn)（人教版必修1第102頁(yè)思考·討論）選用離體葉綠體，排除了呼吸作用的影響，在有H2O沒(méi)有CO2的懸浮液中實(shí)驗(yàn)，為什么還可以釋放O2？

生：光合作用釋放的O2來(lái)自H2O。

師：這個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)芊裾f(shuō)明光合作用釋放的O2全部來(lái)自H2O？什么樣的生物技術(shù)可用于探究O2的來(lái)源？如何控制變量設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)？

學(xué)生說(shuō)出實(shí)驗(yàn)方案后，教師可呈現(xiàn)魯賓、卡門的實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生自己比較兩種方案之間的差異，使他們?cè)讷@得成就感的同時(shí)，親歷探究實(shí)驗(yàn)中推論演繹的整個(gè)過(guò)程，也有助于養(yǎng)成科學(xué)思維的習(xí)慣。

2.6 能判斷

生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)之一——社會(huì)責(zé)任，是指學(xué)生基于生物學(xué)的認(rèn)識(shí)，參與個(gè)人與社會(huì)事務(wù)的討論，并具有作出理性解釋和判斷，解決生產(chǎn)生活問(wèn)題的擔(dān)當(dāng)和能力。高中生物學(xué)習(xí)中的“判斷”，即為學(xué)生應(yīng)能夠靈活、準(zhǔn)確地運(yùn)用生物學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)和基本方法，對(duì)生物學(xué)問(wèn)題作出理性解釋，辨別迷信和偽科學(xué)。

案例5：海洋酸化對(duì)束毛藻的影響。

教師聯(lián)系社會(huì)，提出問(wèn)題：人類活動(dòng)排放的CO2引起海水中CO2濃度上升、pH下降，導(dǎo)致“海洋酸化”。有人認(rèn)為海水中CO2濃度上升，有利于促進(jìn)束毛藻光合作用，對(duì)束毛藻的增長(zhǎng)是有益的，因此，沒(méi)有必要限制化石燃料的使用。

在學(xué)生判斷海洋酸化對(duì)束毛藻的影響時(shí)，教師首先要提醒學(xué)生摒棄簡(jiǎn)單的線性思維方式，不能僅從光合作用速率看待植物的增長(zhǎng)，不能僅從CO2濃度上升判斷植物光合作用速率提高。海洋酸化帶來(lái)的影響包含CO2濃度上升、pH下降雙重效應(yīng)，為調(diào)節(jié)pH穩(wěn)態(tài)，束毛藻需加大能量生產(chǎn)；同時(shí)pH下降還會(huì)引起內(nèi)部酶活性下降，進(jìn)而導(dǎo)致反應(yīng)速率降低，束毛藻會(huì)代償性上調(diào)相關(guān)酶的表達(dá)，海洋酸化最終表現(xiàn)出的凈效應(yīng)為抑制束毛藻增長(zhǎng)。

核心素養(yǎng)指導(dǎo)下的教學(xué)從關(guān)注“教師的教”轉(zhuǎn)向關(guān)注“學(xué)生的學(xué)”，部分教師直接向?qū)W生講述自己對(duì)知識(shí)的理解，忽略了“理解”是智力層面的建構(gòu)，需從學(xué)生的行為出發(fā)來(lái)判斷他們是否真正理解。本研究對(duì)“理解”一詞作出學(xué)科化的表達(dá)，思考“高中生物學(xué)習(xí)理解”的多元化表征，明確學(xué)生進(jìn)行高中生物學(xué)習(xí)“理解”的評(píng)估證據(jù)，有助于制定指向理解教學(xué)的有效策略。