时下，不论是学科内交流、还是学科间互动，概念教学俨然成了一个引领新教育潮流的高频词汇。上网查阅或纸媒查寻与“概念模型”相关的教学类文献，却鲜有所闻。出于对“概念”及“概念模型”内涵与外延的追索，笔者发现：其实《普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订）》（以下简称“新课标”）已从基本理念、教学建议、教学评价三个维度，对“概念教学”进行了具体化指导。譬如从基本理念角度，新课标指出：生物学教学要让学生能够深刻理解和应用重要的生物学概念，发展学生生物学学科核心素养；从教学建议角度，新课标提倡：要帮助学生形成正确的生物学重要概念进而建立生物学观念。要帮助学生建立生物学概念，并以此来建构合理的知识框架，为学生能够在新情境下解决相关问题奠定基础。要帮助学生消除错误概念，建立科学概念；从教学评价角度，新课标强调：评价内容应以生物学大概念、重要概念等主干知识为依托，检测学生的生物学学科核心素养的发展水平。概念通常是抽象而高度概括的。在教学中，用语言或文字的方式表达概念的本质与属性时，空灵的语言陈述与冗长的文字表达，常会使一部分学生游离在概念的局部化、浅级别的层面上。而模型作为概括性、科学化表达认识对象的一种可视化平台，可以帮助学生在这平台上，完成对事物表象的观察和内部结构的透视，达成对事物属性与本质的精准化理解，实现认知与行为的统一。鉴于以上认知，将概念与模型交互重构为概念模型，在模型这种可视化的平台上，运用简约的文字、符号或图形呈现生物学概念的组成元素，引导和培养学生利用归纳与概括、演绎与推理、批判性与创造性等科学思维完成生物学概念元素间的关联，获得对生物学概念的深度学习（见图1）。基于以上综述，笔者尝试从概念与模型的统整角度，剖析生物学概念模型的内涵与表征、呈现生物学概念模型的构建与实践，以期给一线教学提供理论与实践上的参考。

一、中学生物学概念模型的内涵与表征

组成中学生物学概念模型的核心关键词有概念、概念学习与生物学概念模型，要理解中学生物学概念模型的内涵与表征，就要厘清概念的内涵与表征、概念学习的内涵与表征及生物学概念模型的内涵与表征。

（一）概念的内涵与表征

《现代汉语词典》对概念的本义，是这样诠释的：概念是思维的基本形式之一，其显著的特征就是能基于客观事实的存在，展现本体一般性与本质化的属性。一般性属性属于浅层认知水平，具有鲜明的外显表征。如细胞膜这一概念，其一般特征就是指细胞外一层薄薄的膜结构，可借助显微镜获得感官上的认同；而本质化属性却属于深度认知水平，具有明显的内隐表征。还以细胞膜概念为例，其本质特征就可概括为细胞的边界、控制物质进出和信息交流等。在逻辑学上，概念泛指一种反映事物共同本质特征的思维形式，可分为具体概念（也称实体概念）和抽象概念（也称属性概念）。具体概念如动物细胞、肌肉组织、神经系统等；抽象概念如动脉血的含氧量高、颜色鲜红等。“高”“红”作为属性概念，反映的不是具体事物本身（“高”的概念既能反映血液的含量属性，还能反映事物的高度属性）。其实，不论是从本义的角度、还是从逻辑学的维度诠释概念的内涵与表征，其多维度、多层次的呈现方式，有利于人们系统而全面地把握事物的本质，有益于人们归纳与概括、演绎与推理、批判性与创造性等科学思维的形成。

（二）概念学习的内涵与表征

奥苏伯尔（David Pawl Ausubel）从有意义言语学习理论的角度，将概念描述为：通过辨别、提出与检验假设、概括等心理过程，发现同类事物的共同特征，从而获得概念的过程。以奥苏伯尔的学习理论为基，将“概念”引入学习体系，就会发现：概念是构成知识体系的细胞，概念学习才是学生掌握文化科学知识的核心任务。国内学者赵占良先生从中学生物学教材编写的角度，认为概念学习的内涵应以概念体系的搭建、概念性内容的选取、呈现始终为首要任务。概念学习在彰显其知识架构与学习力的综合表征时，强调要从感性认识出发，经过抽象提炼，上升至理性认识的过程。概念学习可帮助学生在学习的过程中，把零散的、孤立的知识置于观念的框架中，逐步、逐层地重构与重建，进而获取整体概念的具身认知。在概念学习中，依据反映事物的属性情况，概念可分为合取概念、析取概念和关系概念三类。本文以此种分类标准作为研究标的（在后序中将具体陈述），原因主要有两点：第一，此种表达形式，与现阶段中学生的生理特点、认知水平高度匹配，更容易诱导学生对概念表达出来的语义情境加以揣摩，从中获取先验认知；第二，此种划分标准，有助于学生依托观察、分析、归纳的思维手段，全面展开对事物特征的直观化描述，继而达成对概念属性的细化与归类。

（三）生物学概念模型的内涵与表征

生物学概念模型就是将生物学科领域的生命现象或生命规律，一方面借助认知过程完成知识体系的高度整合；另一方面再以可视化的符号、图形等完成辅助性表达。以概念思想与模型方式彼此融合后的样态，即为概念模型。其通常呈现形象化、直观化和系列化的特征。根据不同的分类标准，概念可以呈现多维表征。比如，依据逻辑思维取向，概念可以分为具体概念和抽象概念；依据由点及面的位次关系，概念可以分为上位概念、下位概念与平行概念，等等。本研究着重从“概念+模型”的角度，深度探讨生物学概念模型在中学阶段的应用与实践。以此为支撑点，在遵循生物学概念教学规律的基础上，笔者尝试借助合取概念、析取概念、关系概念的本义，将模型构建融入其间，分门别类地建构合取概念模型、析取概念模型和关系概念模型。这种建构方式，一方面能充分体现中学生的学习认知特点，帮助学生在图、线、符号等形式的渲染中实现知识与体验的关联，有差别化地、异质化地理解核心概念与重要概念间的属间特征；另一方面能培养学生的观察与思辨、逻辑与推理、概括与归纳等能力，帮助他们揭示人在概念化活动中的思维过程，发现生物学知识间的有关特征与无关特征。在形象化的概念理解中，打通新旧知识的界域、序列化地实现新旧知识的整合。

基于以上陈述，下文将重点从中学生物学概念教学的角度，具体阐述概念模型的构建模式及实践价值。

二、中学生物学概念模型的类别与教学实践

（一）合取概念模型的构建与实践

合取概念是指一个事物只有具备了这个概念的所有属性才能成立，且其概念的属性是固定不变的。合取概念模型则是指借助模型与建模思维，以可视化图形为载体，以简单的文本描述作解释，帮助学生通过观察与分析，自我归纳与总结概念的所有属性，完成基础认识的一种形式。比如在学习“细胞分化的概念”时，教师可利用不同的几何图形（如圆、三角形、六边形、五边形等）可视化地呈现生命世界中，不同形态、结构和功能的细胞。再借助适当的线条（如箭头等）和简洁的文字去系统化构建“细胞分化的合取概念模型”（如图2）。

实践整体思路：让学生通过小组协作，去观察辨识、分析归纳和概括总结出细胞分化的概念。其具体实施步骤：第一步，借助观察辨识，学生可以很快得出“细胞分化概念”的三个基本属性，即形态属性（四种几何图形）、结构属性（四种图形结构）与功能属性（根细胞、叶细胞、茎细胞等）第二步，通过分析归纳，启发学生会发现图2中：第一列“圆”细胞只演变成“三角形”细胞、第二列“圆”细胞只演变成“六边形”细胞、第三列“圆”细胞只演变成“五边形”细胞，这种在“形态、结构、功能”上明显的差异是稳定的。从而水到渠成地归纳出了“细胞分化概念”的第四个基本属性——稳定性差异。第三步，通过概括总结，条理清晰地得出，细胞分化就是细胞在形态（第一属性）、结构（第二属性）、功能（第三属性）上，发生稳定性差异（第四属性）的过程。

合取概念模型以合取概念为基石，辅以图文呈现的形式，物态化地突出事物的属性特征，让学生在观察中，完成分析与归纳。合取概念模型能引导学生开展多种形式的心智体验，深化学生的统觉过程，发展学生的观察力与思维力，并为其形成正确而深刻的理性认识奠定基础。

（二）析取概念模型的构建与实践

析取概念是指一个事物只要具备其中一条属性就能成立，且其概念的属性不是固定不变的。析取概念模型是以图形为载体，有次序地、层次化地展现物体的组成成分、或空间结构、或功能特点等。其展现顺序可以从元素到化合物、从细胞到系统、从个体到群体，甚至从微观到宏观等等。比如，在学习“基因突变的概念”时，教师可通过构建如图3所示的析取概念模型，有序地铺展基因突变的类型，进而达到帮助学生完成“基因突变概念”的深度学习。

实践过程见图3：第一步，根据基因与DNA的关系，构建包含基因A和基因b的DNA分子模型；第二步，以基因A为代表，引导学生陈述基因突变的常见三种类型（碱基对的增添、缺失、替换）；第三，引导学生深层次思考：如果碱基对的变化发生在图中的基因A与基因b之间，基因A与基因b有没有发生突变？最后，通过分析与推理得出，基因突变就是碱基对的增添、缺失或替换（三个属性具有平行特征，取其一就成立），而引起该基因序列发生改变（独立属性）。

析取概念模型借助模型与建模思维，分门别类地将概念的所有属性以图、表等方式，直观化地表达出来，以此帮助学生在观察与分析的基础上，归纳出概念的要义，完成对概念的理解。这一综合型的表征形式，通过官能刺激和思维推演，最终实现把分散的观念联合成一个整体。这一模式一方面培育了学生对知识的表达能力，另一方面也挖掘了学生对知识的整合能力。

（三）关系概念模型的构建与实践

关系概念是指客观反映事物彼此间关系属性的一种思维表达形式。而关系概念模型则是指依托模型与建模思维，运用图、表，以直观、明确、概括的形式来表述错综复杂的生命现象或生命规律，使之条目清楚，重点突出，使学生便于把握生物学概念的本质和内在联系。这类综合型表达形式，其作用在于帮助学生系统地掌握生物学概念的全貌，使重点突出，线索明晰。无论是图解或表解，均不应有定式的格局，应当根据教材的内容和学生的实际，勇于创新，敢于探索，使之形式多样，而又有章可循。依据不同事物间关系属性的相似度、序列性、承接性，笔者将关系概念模型分为对比式、序列化、承接性三类关系概念模型。

1. 对比式关系概念模型与实践

将对比关系引入概念模型，就是借助图表等形式，将相似事物间的异质化属性有规律地、交替性呈现。比如在学习“单倍体、二倍体、三倍体和多倍体概念”时，教材采用的是冗长的文字表述，这对于文字理解能力稍逊的学生而言，靠个人的阅读能力根本就无法分辨出上述概念间的不同属性与相同属性。这时，构建如图4所示的对比式关系概念模型，就能有序地、深层次地向学生展现生物学概念的本质，使复杂的问题简单化、使抽象的问题直观化。

一般情况下，生物体发育的起点有受精卵和配子两种。借助对图4的观察与比较，可知：如果生物体的起点是配子，则不论其细胞内有多少个染色体组，最终形成的生物体都是单倍体；如果生物体的起点是受精卵，则其细胞内的染色体组数决定了它将来发育成几倍体。在此前提下，细胞内有2个染色体组，将来就发育成二倍体。细胞内有3个染色体组，将来就发育成三倍体。细胞内有n个染色体组，将来就发育成多倍体。

教材中可以用对比式关系概念模型表达的概念还有很多，比如同源染色体与非同源染色体、有丝分裂与无丝分裂、细胞分化与细胞癌变等等。将对比式关系概念模型引入教学，一方面借助可视化的模型，引领学生从关注事物的表面意象延伸至事物的本质内涵，培养他们获取事物本真属性的觉知、思维和推理能力；另一方面借助显性化的比较方式，辅助学生从弥散的、碎片化的认知中建构有组织、系统化的辨别体系，形成正确的认知观念和评判标准。

2. 序列化关系概念模型与实践    

按照概念的不同结构层次将概念基本稳定的内容，组织成为连续有序的系列，即为序列化关系概念，将序列化关系概念融入模型构建中，其特点是：以视觉刺激为学习基点，引导学生通过观察与归纳的思维模式，感知内容由浅入深、由低到高、由易到难的序列化排列。例如在学习“生物进化历程的概念”时，如何将稳中有变、静中有动的进化历程有序地、连动地呈现，确实是个难题。此时，若能构建如图5所示的序列化关系概念模型，就可以在突显“种群”这个进化单位专有属性的基础上，让“变异的不定向性”与“自然选择的定向性”同屏闪现，就可帮助学生达到对进化历程实质的深度理解。

实践过程见图5：第一，进化的基本单位种群用圆呈现，变异的不定向性用放射状箭头呈现；第二，被自然选择的变异（有利变异）用实线呈现，没被选择的变异（不利变异）用虚线呈现；第三，归纳概括出进化的实质，即变异是不向的（变化的），自然选择是定向的（不变的），且是不断积累有利变异的一种动态过程。

序列化关系概念模型以期学生能够抓住学习内容的本质属性去全面把握知识的内在联系。把握本质的过程就是对学习内容深度加工的过程，这个过程不是直接从教师嘴里听到关于事物本质的描述，而是通过学生深刻而灵活的思维与正在学的内容建立紧密联系的过程。全程在探究的氛围中，使概念分层次分阶段地螺旋式呈现，以期使概念内涵目标表达得更清晰、更具张力。

3．承接性关系概念模型与实践

“承接”一词在辞海中被诠释为“承前接后”。承接性关系概念就是利用承前接后这种模式，体现一个整体性概念，即为总概念（有些参考文献也将其称为大概念、大观念、核心概念等）。总概念是由众多子概念组成的。总概念与子概念之间是统领与被统领的关系，而同一位次的子概念之间是平行的关系。中学生物学课程教学中，最常见的承接性关系概念模型有两类，一类貌似“链式”结构（见图6），此类模型常由方框和箭头两种元素符号构成单向传导型的链式概念图。另一类宛如“网状”结构（见图7），此类模型不仅包含了水平结构上的横向连接，同时还涵盖了垂直结构上的纵向连接。

以高中生物学教学为例，如在学习“免疫调节”时，可建构“抗原→吞噬细胞→T细胞”链式模型；在学习“激素调节”时，可建构“下丘脑→垂体→甲状腺或性腺”链式模型；在学习“食物链”时，可建构“生产者→初级消费者→次级消费者”链式模型；在学习“组织培养”时，可建构“外植体→愈伤组织→胚状体或丛芽”链式模型；在学习“ATP结构”时，可建构“腺嘌呤→腺苷→AMP→ADP→ATP”链式模型等。而在实施“生态系统的大概念教学”时，可建构如图8所示的网状模型，等等。

模型构建活动是学生内心世界的镜映，是自我认知水平的投影。以承接性关系将概念与模型整合，能将零散的、不连续的知识与理论串联成一个完整的体系，帮助学生利用内化的知识结构，去加深对科学的理解，实现对概念学习的进阶，达成对自然界生命现象的连贯性解释，最终形成有意义的生命观念。

三、审视生物学概念模型构建的实践价值

素质教育赋予学习的含义从课堂简单的吸收知识、很少加工，逐渐向学生在课堂选择性吸收知识，整合重构学科知识架构过渡，因此课堂教学模式也发生相应的转变：从“教师为主”转变为“以学生为主”。以概念架构铺展生物学模型构建教学，有助于师生借助可视化、可触化的“模型构建活动”，有机地融入教师的“教”与学生的“学”。使教师从主导教学角色转变为引导学习角色，使学生从学习客体角色转变为学习主体角色。上文不仅陈述了概念模型的内涵与表征；还从教学实践的角度，案例化的论证了概念模型教学的可操作性。但任何一种教学模式的发生，亟需研究者从教师与学生的共情角度，科学考量与实践归纳隐藏于其显性表征背后的价值意蕴。

（一）概念模型的构建能转变学生的学习观念

传统的课程与评价，或教科书的内容，却只重视科学公式或科学概念下操作型定义，如此一来，并无法帮助学生们产生有意义的学习。纯粹的概念教学常常要依靠冗长的文字来诠释概念的特有属性，这不免使文字理解能力稍逊的学生陷入困顿。处于青春期的中学生，对图形、线条、颜色等显性化的元素和符号极为敏感。利用学生这一年龄段的生理特质，梳理概念的属性表征，并设法将其融入、整合到模型构建的活动中，完成知识与美感并存的概念模型。将概念融入模型构建的教学活动中，其优点至少有二：第一，经过系列化打磨与凝炼的概念模型，在表现形式上极富艺术美感，比如对称型设计、辐射型设计、传导型设计、迷宫型设计等，会极大地刺激学生的感官，自发地激起学生潜意识中原始的探索与发现欲望，驱动他们利用手脑的共同协调，完成他们对概念的官能体验与心智体悟。第二，生物学概念教学是课堂教学和教学改革的重点内容之一，学生对概念的学习一般经历感知活动、思维加工、理解应用、形成结构等四个步骤。日常学习中，学生对每个步骤的把握与理解常内隐于自我的内心世界，容易形成一种只可意会不可言传的缄默性知识。而概念模型这一知识与思维高度契合的直观化模式，恰能给师生交流、生生互动提供了一个展示与表达的平台，加速了学习方式的转变、学习观念的蜕变和学习格局的演变。

（二）概念模型的构建能培育学生的科学思维

生物学科核心素养提出了育人的四大关键能力，培育学生的科学思维能力就是其一。新课标罗列的科学思维包括了模型与建模、归纳与概括、演绎与推理等，其间没有提及“概念”一词。笔者以“你认为概念是一种认知性陈述，还是一种思维的演绎”在中学教师间开展调研，结果发现：很多中学一线教师普遍认为“概念”只是一种认知性陈述。具体表现为：在很多课堂场域，某些教师依然借助传统的朗读方式，要求学生划出关键词、然后完成对概念的陈述性记忆。在他们的教学认知领域，概念只是白纸黑字影映在教科书上的定义，概念教学的核心任务就是让学生通过提炼关键词的形式，完成对概念的学习。而实际上，概念是客观事物的本质属性在人们头脑中的反映。一方面概念彰显了人类思维的所有特性，比如人们对客观事物的一般特征、本质属性的一致性认同；另一方面概念又是人类思维的一种工具，比如借助归纳与概括完成对客观事物本质与内涵的凝练。Treagust，Chittleborough与Mamiala（2002）认为：科学的教学应提供许多与现象对照的呈现模型（或科学模型），让学习者建立以模型为基础的学习经验。因此，概念与模型都作为思维的方式，若将两者有机地整合成概念模型，其就同时具备了概念的凝练思维与模型的显性思维，在思维驱动力上实现了同频共振，在思维表达力上完成了优势互补。并且，随着知识在概念模型的转化与衔接中，又帮助了学习者完成了思维的跳跃过程，使学习变得有序而高效。