非线性教学在初中生物教学的有效性研究——以 《细胞生活》和《细胞通过分裂产生新细胞》两课为例

黄润香

非线性 （non-liner），是相对线性而言，指变量之间变化率不是恒量的一种关系。在数学上来说，非线性的函数关系是非直线的，包括各种曲线、折线和各种不连续的线等。〔1〕“非线性”一词广泛用于自然科学、人文社会科学等领域，在各领域又引伸出不同的内涵。其中， “非线性主干循环活动型”教学模式的创建者林少杰认为，教材原来具有学科严谨性、逻辑性的知识点呈现方式为 “线性”，如同线性函数直线的性质；而教学过程中，教师中根据学生的认知规律打破原有的教材顺序，创造性地重新将知识点 “洗牌”，这种处理为非线性。〔2〕这主要是参照线性函数是直线、非线性是非直线的数量关系图进行引申。

在初中生物教学中，非线性教学同样充满生命力。在《生物课程标准解读》中，提出 “教材和批量生产的教具难以完全满足不同地区、不同学生的需要”，因此 “教师也应当成为开发课程资源的主体”。〔3〕在此，课程的开发包括教学内容呈现顺序的处理，也就是说，一线教师教学过程中根据当地实际情况运用非线性策略进行教学是值得提倡的。下面以 《细胞生活》和 《细胞通过分裂产生新细胞》（因两课相连，下文中有时简称 《细胞生活》为上一课，《细胞通过分裂产生新细胞》为下一课）两课作为尝试进行非线性教学，并分析其有效性。

一、非线性整合范例

（一）两课原来的情况

从教学内容的容量看，两课的差异很大。 《细胞生活》一课知识内容教多，在教材占了4页。而 《细胞通过分裂产生新细胞》一课知识内容教少，在教材仅占2页。在一线教师的访谈中，他们都认同这一情况。

从教材逻辑来看，两课联系十分紧密。在进行 《细胞生活》的教学时，其中有一个环节是通过分析克隆过程来证明细胞核控制着生物的发育和遗传。而克隆的过程不可避免地涉及 “一个融合细胞怎样发育成多细胞胚胎”的问题，这其实就是 《细胞通过分裂产生新细胞》的内容。也就是说，细胞分裂是解决 “融合细胞发育成胚胎”的前知识，如果跳过不讲，一些 “吃不饱”学生会对感到疑惑，到下一节课的时候已经没有了学习热情。如果讲，则下一节课进行教学的内容就更少了。同样，在进行 《细胞通过分裂产生新细胞》时，上一课中关于DNA是遗传信息载体的内容是突破重难点 “分裂过程中染色体的变化”的前知识，两者结合来讲才能使学生更深刻地理解分裂过程。

由此可见，无论是容量还是逻辑，两课均有进行非线性整合的内在需要。

（二）两课进行非线性教学后的情况

在进行非线性教学后，两课仍为两课时，但内容呈现的顺序有所改变。第一课时在讲完能量转换器后就结束了。而将 “细胞核是控制中心” （包括克隆）的内容整合到第二课，这样一来两课的容量就比较均衡。

在第二课时里，讲克隆时及时插入细胞分裂的内容，及时地满足了 “吃不饱”学生的好奇心，起到趁热打铁的作用；然后进行 “DNA是遗传信息载体”的内容，分析了各种生物染色体数目固定的原因，再及时地质疑：

“分裂过程染色体怎么变化？是不是染色体分别分到两个新细胞中去了？”

“不是，如果这样每个新细胞的染色体数目就会减少，从而产生严重的遗传病甚至死亡。”学生马上就应用刚学的内容。

“那怎么办？”

“分裂时染色体要翻倍，平均分到两个新细胞中。”

这样一来，难点轻松化解。总之，通过非线性教学理顺了新知识与前知识的关系，很好地满足了学生的好奇心，化难为易，从而激发了学生的兴趣，起到事半功倍的效果。

二、效果验证

以在校六个班，共309人为研究对象。这六个班分为实验组和对照组，每组设置三个班，分别为初一上学期中段考四科总分平均分 （下简称分数）较高、中等和较低的三个班 （因整合的两课在初一上学期，以期中考总分来体现层次比较综合、客观）。实验组实施整合教学，对照组按照正常教学。一共6个班参与，共 （309）人。因在实际教学中，寻找平均分绝对一致的班可能性极低，因此只能尽量选取四科平均分接近的班。为了调查结果更有说服力，一般实验组的起始分数偏低一点。具体情况如下：

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通过天河区知识点细化表，针对这两课每一个知识点设计张学习卷，课前、课后分别做一遍，统计每题正确率提高百分比。实践证明，有效整合短期效果并不显著，甚至很多知识点的课后提高率不如传统的讲授 （见下表）。

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然而，到了期末，这种情况却发生了戏剧性的变化。通过天河区学科质量监控系统，对七年级上学期生物天河区统考中关于这两课的题目得分率如图1：

图1 各班在七年级上学期生物天河区统考中关于这两课的题目得分情况

由图1可以看出，a班比b班高6%，c班比d班高1%，e班比f班高9%，即区统考中三个经过整合的班得分率均比同层次、同教师、未被整合的班高。

虽说成绩并不能代表一切，然而，一定程度上能反映学生的理解程度以及对知识点的深刻性。在此案例中，数据证明非线教学是可行的，甚至可以提高教学实效。其效果在即时反馈并不明显，然后在中长期效果产生了显著的差异。其深层原因在于非线性教学更符合学生的认知规律，因此维持的时间更长。

注释：

〔1〕张本详，等.非线性的概念、性质及其哲学意义.自然辨证法 〔J〕， 1996 （2） .

〔2〕林少杰.“非线性主干循环活动型”单元教学模式的构建与实施 〔M〕.上海：华东师范大学出版社，2005（1）：1-14.

〔3〕生物课程标准研制组.生物课程标准解读 〔M〕.北京：北京师范大学出版社，2002（1）：114.