框架式教学法在高中生物学教学中的应用

刘 健 （清华大学附属中学 北京 100084）

生命现象复杂多样，生物学由大量繁杂的概念体系构建，高中生物学的知识点较多，关系错综复杂，学生普遍感觉记忆负担较重，学习难度较大。新课程倡导学生运用生物学的基本原理和方法解决实际问题，并注重知识在现实生活中的应用；解题过程中需要扎实的基础知识、严谨的推理、恰当的归纳，以及用规范的语言、准确的表述。这对学生的学习提出了更高的要求。面对学生的困惑，应该怎么教？ 怎样指导学生有效地学习？

教学的成效在很大程度上取决于教师能否正确选择或运用各类教学方法。教无定法，关键是不同的方法有不用的适用范围。针对生物学的学科特点，笔者在长期的一线教学中深刻体会到构建知识框架在生物学学习中的重要性，并在教学实践中取得了良好的效果。

1 框架式教学法在高中生物学教学中的应用实例

“框架”（frame）一词，是闵斯基（Minsky，1975）研究人工智能时所提出的概念和新创的词语。闵斯基的观点认为：“在一般情形下，当一个人遇到新情况时, 会从他脑海中的记忆结构里去搜寻相关的信息。”这里的记忆结构就是“框架”［3］。框架式教学法的基本思想是，学生在掌握概念或原理时，若能将这一概念或原理纳入一定知识体系之中，对概念或原理才会有深刻的理解。

生物学的基本理论体系中有大量的名词、术语、概念，如果仅用讲授法教给学生，教师讲授得再清楚、再生动，学生只是被动接受、机械记忆，最终极易遗忘；且随着学习内容的增多，就好像走进了知识的迷宫，学习的积极性和自信心大受打击。此时，一些教师可能致力于精心设计教学活动，细致全方位地进行概念的甄别比较，在细节上下功夫帮助学生正确理解概念。但是笔者认为，这种教学方法在某些时候可能是适用的，但是在学习新知识之初，过分关注细节可能会导致学生一叶障目，只见树木不见森林，很容易在知识迷宫中迷失方向。此时教师若能引导学生建立知识结构框架，则有利于学生加深对概念或原理的理解。

教学中建立的知识框架有大有小，可分为学科体系框架、模块框架及单元教学框架3 种级别。

第1 层级的框架是学科体系框架。它是最粗放的，包括高中生物学3 个必修模块和2 个选修模块。通常应该在第1 节起始课时向学生介绍高中生物学要学习的几大板块及其相互关系、 学习的先后时间段安排，让学生对生物学的学习过程有整体的认识。

第2 层级是模块框架。最简洁、最常见的一种框架形式是目录。目录是以章节内容为线索的平行框架。内容框架可以更加粗放简洁地表示各章之间的关系（图1）。

也可以生物学的基本思想、 基本观点为线索整合模块1 的知识，使框架的逻辑性、层次性更突出。例如必修1《分子与细胞》的知识体系可以用系统学的观点贯穿始终（图2）。

第3 层级是单元教学框架，它是教师进行教学的脚手架，是对教学内容进行精讲、 精练的前提。教师应根据学生的认知水平，按照学生智力的“最近发展区”事先构建基本的概念框架。之后在该框架上找到一个个生长点，进行辐射、延伸、细化、扩展，逐步提高学生的智力水平，从而精心落实每个知识点。

2 框架式教学法在高中生物学教学中的应用方法

2.1 单元新授课中的应用 在学习生物学新知识时，应该让学生站得高一些，先了解知识的大概框架，了解知识的组成及各部分之间的关系，建立粗放的知识轮廓。框架式教学法与常规教学法不同之处在于，不是通过知识的部分积累理解整体，而是要先把握知识的整体之后，并以此为基础理解各部分的知识。

例如，“植物细胞工程” 是选修3 模块的一个章节。在单元教学中，应先利用学生在选修1 中已有的“植物组织培养”的知识建立基本的概念框架（图3），这是学生原有的知识结构。

教学时教师可引导学生边回忆边构建上述框架，然后启发学生思考：做外植体的离体组织细胞可以有哪些？ 不同的外植体经过组织培养之后得到的植株有什么特点？ 学生首先会想到花药离体培养可以得到单倍体植株、 体细胞做外植体可以快速大量繁殖。教师将这2 种类型的外植体列举到框架图的左侧，将得到的植株类型对应写在右侧。继而启发学生继续思考还有哪些组织细胞可以作为外植体？在师生讨论对话中，逐渐补充分生组织、转基因细胞等类型的外植体，使框架图变得丰满。整理完外植体的类型之后，再学习下一个知识点：愈伤组织的细胞有什么特点，可以利用该细胞做什么？什么是胚状体及人工种子？最后概括总结繁殖方法、育种方法等。这样边回忆整理已有知识，边适时讲解补充新知识，教学始终围绕已有知识框架进行丰富展开。完成一个单元的教学后，原有的框架丰富发展变成了图4所示。

现有的框架囊括了“植物细胞工程”这一章的所有主干内容，使原本平行排布在教材中的较为繁杂的知识系列化、直观化，既有利于学生理解和记忆知识，又有利于整体把握教材内容，培养学生条理清晰的思维能力。

当然在单元教学中对细节的打磨是必要也是非常重要的。例如植物体细胞杂交技术，有许多操作的流程、 细节需要2~3 课时的时间进行学习。开始时从该框架出发，学习结束后还回到框架上，认识到复杂的植物体细胞杂交技术也是植物组织培养的应用之一，只是外植体的来源不同。在共性的基础上理解各自的差异性，学生对知识的理解变得更容易些。

新课的教学应先有框架再磨细节。教师在课堂教学中应强化学生的框架意识、整体意识，引导学生从整体上认识和把握生物学的基本理论和概念。只要主干挺拔而结实，分支再多也不会喧宾夺主。

2.2 复习课中的应用 高三复习课需要学生构建属于自己的知识框架体系。经过5 本书的学习之后，学生已具有基础知识的积累。若将生物学知识体系比喻为一棵有生命力的大树，每一个知识点就好像树梢挂着的片片绿叶。高三一年复习课的教学任务就是帮助学生将这些树叶挂到它应该存在的位置，以便于在知识运用的时候能“顺藤摸瓜”准确地找到正确答案。

有些知识框架只能在复习课中构建。例如跨章节的整合、跨模块的整合，新授课时不可能预见性地将未来要学习的内容也出现在框架中。而当学完所有知识之后，复习课的重要任务就是要建立前、后知识的联系，提升生物学的学科思想和方法。例如蛋白质和核酸，这2 种生物大分子的结构及其功能是必修1 教学中的重要概念。在蛋白质的新课教学中会有很多细节知识要学习： 蛋白质的元素组成、氨基酸的结构通式、氨基酸脱水缩合及其肽键和肽链的相关计算、 蛋白质的空间结构等。在复习课中，这些细节可以暂先放下，先帮助学生回忆梳理构建一个粗放的框架，着重体现蛋白质结构多样性决定功能多样性（图5），总结强调结构决定功能的生命观念。在确定大方向的基础上，再精雕细琢复习每一个知识细节。例如复习元素组成可联系必修2 噬菌体实验，如何对蛋白质和核酸分别标记？ 复习蛋白质空间结构可联系消毒、 灭菌、 重金属中毒、 酸碱高温影响酶活性等。即所谓“教学如盖楼，封顶再装修”。对细节打磨的精细程度取决于复习过程中对必修及选修5本教材的融会贯通，对每个学生来说最终构建的框架其复杂程度具有个性化的差别。

用同样的方法处理核酸的知识框架，体现核酸分子结构决定功能的观点。最后再结合必修2获得的重要概念“蛋白质的氨基酸序列是由基因决定的”将2 个框架整合到一起（图6）。

在高三能力提升的复习阶段，框架式教学法在生物学教学中应该经常有意识地使用。教师可以引导学生以考点为单位，从小的框架图做起，后期再将小图整合到更大的框架上。例如细胞膜结构与功能的知识框架（图7）属于局部知识点的框架，其优势是可以关注到知识细节的复习。一个模块结束后，教师可以要求学生尝试完成更庞大的知识框架图，体现模块整体的知识结构。

综上所述，框架式教学法由简到难，由粗到细的学习过程能充分调动学生的学习积极性，层层递进构建框架有助于学生建立整体化、 系统化的知识体系，在生物学学习中发挥着重要的作用。

当然，框架式教学法也存在着一些需要克服的困难，对教师的业务水平要求较高。教师本身需要有深厚的学科功底才能以简驭繁，举一反三。教师自身应该是站得高看得远的引路人，才能具有上位的学科思想和观点，统领高中生物学各知识板块，熟练驾驭框架式教学法。