基于生物學(xué)核心素養(yǎng)的課堂教學(xué)體驗

周曉強(qiáng)

文件編號： 1003 - 7586（2016）11 - 0041 - 03

修訂的高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)基本理念是：提高生物學(xué)素養(yǎng)、課程內(nèi)容少而精、教學(xué)過程重實踐、學(xué)業(yè)評價促發(fā)展，其中最突出的變化之一是將原有的三維教學(xué)目標(biāo)調(diào)整為生物學(xué)核心素養(yǎng)。“核心素養(yǎng)”指學(xué)生應(yīng)具備的適應(yīng)終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力，突出強(qiáng)調(diào)個人修養(yǎng)、社會關(guān)愛、家國情懷，更加注重自主發(fā)展、合作參與、創(chuàng)新實踐。就生物學(xué)科而言，核心素養(yǎng)的內(nèi)容包括生命觀念、理性思維、科學(xué)探究和社會責(zé)任。生物學(xué)核心素養(yǎng)是學(xué)生后天學(xué)習(xí)的成果，是公民基本素養(yǎng)的重要組成部分。生物學(xué)核心素養(yǎng)關(guān)注的是學(xué)生獲得的持久能力和品格，是學(xué)生終身受益的學(xué)習(xí)成果。

北師大肖川教授認(rèn)為：“從學(xué)科角度講，要為素養(yǎng)而教，學(xué)科及其教學(xué)是為學(xué)生素養(yǎng)服務(wù)的，而不是為學(xué)科而教，把教學(xué)局限于狹隘的學(xué)科本位中，過分的注重本學(xué)科的知識與內(nèi)容，任務(wù)和要求，這樣講十分不利于培養(yǎng)視野開闊、才思敏捷并具有豐富文化素養(yǎng)和哲學(xué)氣質(zhì)的人才。”生物學(xué)科的教學(xué)不僅僅是為了獲得生物的若干知識、技能和能力，而是要同時指向人的精神、思想情感、思維方式、生活方式和價值觀的生成和提升。生物學(xué)核心素養(yǎng)的形成不是自然形成的，而是以生物知識為載體，通過具有針對性的有效課堂教學(xué)逐步培育的。下面結(jié)合教學(xué)實踐，談?wù)剬ι飳W(xué)核心素養(yǎng)的嘗試與一些思考。

1 在課堂教學(xué)中滲透生命觀念

“生命觀念”是指對觀察到的生命現(xiàn)象及相互關(guān)系或特性進(jìn)行解釋后的抽象，是經(jīng)過實證后的想法或觀點，是能夠理解或解釋相關(guān)事件和現(xiàn)象的品格和能力。學(xué)生應(yīng)該在較好地理解生物學(xué)概念的基礎(chǔ)上形成生命觀念，如結(jié)構(gòu)與功能觀、進(jìn)化與適應(yīng)觀、穩(wěn)態(tài)與平衡觀、物質(zhì)與能量觀等。學(xué)習(xí)后，學(xué)生要能夠用生命觀念認(rèn)識生物的多樣性和統(tǒng)一性，形成科學(xué)的自然觀和世界觀，指導(dǎo)探究生命活動規(guī)律，解決實際問題。

如在學(xué)習(xí)細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與功能知識時，通過學(xué)習(xí)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)（磷脂雙分子層構(gòu)成基本骨架，蛋白質(zhì)分子分布于其中，而磷脂分子與大多數(shù)蛋白質(zhì)分子是可以運動的），從而理解細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)特點是具有流動性，細(xì)胞膜的這種結(jié)構(gòu)決定了細(xì)胞膜的功能：保持細(xì)胞內(nèi)部環(huán)境的穩(wěn)定、控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞、完成細(xì)胞之間的信息交流。生物體的功能與結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，如葉綠體是光合作用的場所，與光合作用有關(guān)的色素分布在類囊體膜上，與光合作用有關(guān)的酶分布在類囊體薄膜上與葉綠體基質(zhì)中，這些事例說明生物體的結(jié)構(gòu)決定功能，結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)。這種結(jié)構(gòu)與功能觀體現(xiàn)在分子、細(xì)胞器、細(xì)胞、組織、器官以及生態(tài)系統(tǒng)等不同層面上，教師要在教學(xué)過程中適時滲透結(jié)構(gòu)決定功能、結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的生命觀念。

在課堂教學(xué)中滲透生命觀念，不能僅僅立足于理解生物知識，要促使學(xué)生形成一種思維習(xí)慣，并能在今后生物學(xué)的學(xué)習(xí)與研究中加以應(yīng)用。

2 在教學(xué)中注意思維方式的訓(xùn)練

“理性思維”是指尊重事實和證據(jù)，崇尚嚴(yán)謹(jǐn)和務(wù)實的求知態(tài)度，運用科學(xué)的思維方法認(rèn)識事物、解決實際問題的思維習(xí)慣和能力。學(xué)生應(yīng)該在學(xué)習(xí)過程中逐步發(fā)展理性思維，如能夠基于生物學(xué)事實和證據(jù)運用歸納與概括、演繹與推理、模型與建模、批判性思維等方法，探討、闡釋生命現(xiàn)象及規(guī)律，審視或論證生物學(xué)社會議題。

如在DNA分子結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)中，教師可以培養(yǎng)學(xué)生模型與建模的能力。教師在教學(xué)中通常利用動畫來代替模型制作，即利用動畫展示：脫氧核苷酸的結(jié)構(gòu)；脫氧核苷酸相互連接形成脫氧核苷酸鏈；兩條脫氧核苷酸鏈組成雙螺旋結(jié)構(gòu)；然后，教師布置相關(guān)填空與練習(xí)。在這個過程中，學(xué)生成為了觀眾，而不是操作者與體驗者。類似的還有“減數(shù)分裂過程的模型建構(gòu)”，也會出現(xiàn)類似的教學(xué)方法。在生物學(xué)教學(xué)中，如果能在教師的引導(dǎo)下，讓學(xué)生在一定的情境中通過自己動手，建構(gòu)相關(guān)模型來學(xué)習(xí)生物學(xué)知識，將會有效訓(xùn)練學(xué)生的思維方式。在“DNA分子結(jié)構(gòu)模型構(gòu)建”教學(xué)中，筆者先用不同顏色的硬紙板制成相應(yīng)的“部件”：脫氧核糖、磷酸、4種堿基、磷酸二酯鍵、氫鍵等，并提供訂書機(jī)，然后按下列步驟制作模型：（1） 每人制作一個脫氧核苷酸，將各“部件”用訂書釘連接起來；（2） 4個學(xué)生作為一個小組，將自己制作的脫氧核苷酸連接在一起形成脫氧核苷酸鏈；（3） 2個小組的學(xué)生將兩條鏈結(jié)合形成雙鏈結(jié)構(gòu)；（4） 將雙鏈擰成雙螺旋結(jié)構(gòu)。學(xué)生構(gòu)建模型的過程中，不僅能夠感受到DNA結(jié)構(gòu)中各種組成成分的關(guān)系，直觀感受DNA分子結(jié)構(gòu)，還能培養(yǎng)動手、獨立思考的能力。個人制作讓學(xué)生學(xué)會獨立，小組合作培養(yǎng)學(xué)生的合作意識。更重要的是在模型構(gòu)建教學(xué)活動中，以學(xué)生為主體，讓學(xué)生主動去探索、交流和學(xué)習(xí)，在掌握了模型構(gòu)建的方法的同時，也鍛煉了學(xué)生的理性思維。

在注重培養(yǎng)學(xué)生用實證、建模、邏輯、推理和論證進(jìn)行思維能力的同時，也要注重培養(yǎng)學(xué)生批判精神和質(zhì)疑能力及培養(yǎng)學(xué)生獨立、個性、新穎的思維和想象能力。通過多種方法來培養(yǎng)學(xué)生的思維能力，學(xué)生在學(xué)校學(xué)習(xí)的知識是有限的，但思維能力的培養(yǎng)可以使學(xué)生獲益終身。生命具有開放性，課堂具有生成性，人的思維也應(yīng)該具有開放性和生成性的特點，這是人的能力不斷發(fā)展的內(nèi)在機(jī)制。思維一旦模式化、格式化，就不可能創(chuàng)新，能力的發(fā)展也就停止了。

3 在教學(xué)中注重科學(xué)探究能力培養(yǎng)

“科學(xué)探究”是指能夠發(fā)現(xiàn)現(xiàn)實世界中的生物學(xué)問題，針對特定的生物學(xué)現(xiàn)象，進(jìn)行觀察、提問、實驗設(shè)計、方案實施以及結(jié)果交流與討論的能力。在教學(xué)中訓(xùn)練思維方式和培養(yǎng)科學(xué)探究能力有時是可以合二為一的。探究的過程就是在理性思維驅(qū)動下完成，一般遵循一定的科學(xué)程序，即“提出問題→猜想與假設(shè)→設(shè)計實驗→進(jìn)行實驗→分析與論證→得出結(jié)論”，若論證錯誤，則需要重新“猜想與假設(shè)”。

如在DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型學(xué)習(xí)之后，教師提出“DNA是如何復(fù)制的”這樣一個原生態(tài)的問題。在“DNA如何復(fù)制”的真相知道之前，對于DNA的復(fù)制方式有三種猜測：全保留復(fù)制、半保留復(fù)制或分散復(fù)制（圖1）。教學(xué)中，筆者指導(dǎo)學(xué)生用假說-演繹法學(xué)習(xí)“DNA的復(fù)制方式”：首先介紹密度梯度離心方法和同位素示蹤法的相關(guān)知識，即在氮源為14N的培養(yǎng)基上生長的大腸桿菌，其DNA分子均為14N—DNA（輕帶），在氮源為15N的培養(yǎng)基上生長的大腸桿菌，其DNA均為15N-DNA（重帶）；然后假設(shè)DNA復(fù)制的方式是半保留復(fù)制（也可以是假設(shè)全保留復(fù)制和分散復(fù)制，只是最后的演繹的結(jié)果與實際結(jié)果不符），用半保留復(fù)制的方式“演繹”親代大腸桿菌（15N-DNA）轉(zhuǎn)移到含14N的培養(yǎng)基上，連續(xù)繁殖一代和兩代后將DNA離心的結(jié)果與實際結(jié)果作比較（圖2）。

三種復(fù)制情況演繹推理的結(jié)果情況如下：如果是全保留復(fù)制，第一次復(fù)制后，一個DNA只含有15N，另一個只含有14N，結(jié)果應(yīng)該是DNA分子一半在輕帶，一半在重帶位置；如果是半保留復(fù)制，子代每個DNA分子中既有一條鏈含有15N，另一條鏈含有14N，結(jié)果DNA分子全部在中帶位置；如果是分散復(fù)制，子代每個DNA分子中既有15N也有14N，結(jié)果在中帶位置。為了區(qū)別半保留復(fù)制與分散復(fù)制，還進(jìn)一步實驗，將Ⅰ代的DNA在14N中再復(fù)制一次得到Ⅱ代，則2個DNA全只含有14N，2個DNA分子既含有15N也含有14N，結(jié)果一半在中帶、一半在輕帶，這是半保留復(fù)制。如果每個DNA分子中既有15N也有14N，并且比Ⅰ代中的14N更多一些，結(jié)果DNA分子全在中帶偏上的位置，應(yīng)該是分散復(fù)制。教科書中介紹了半保留復(fù)制實驗，但那是驗證實驗，沒有還原科學(xué)發(fā)現(xiàn)的本真過程。通過這種探究式學(xué)習(xí)，不僅讓學(xué)生應(yīng)用了假說—演繹的方法，還培養(yǎng)了學(xué)生科學(xué)探究能力。

4 在教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的社會責(zé)任感

“社會責(zé)任”是指基于生物學(xué)的認(rèn)識，參與個人與社會事務(wù)的討論，作出理性解釋和判斷，嘗試解決生產(chǎn)生活中的生物學(xué)問題的擔(dān)當(dāng)和能力。學(xué)生應(yīng)能夠以造福人類的態(tài)度和價值觀，關(guān)注涉及生物學(xué)的社會議題，參與討論并作出理性解釋，辨別迷信和偽科學(xué)；形成生態(tài)意識，參與環(huán)境保護(hù)實踐；主動向他人宣傳健康生活和關(guān)愛生命等相關(guān)知識；結(jié)合本地資源開展科學(xué)實踐，嘗試解決現(xiàn)實生活中與生物學(xué)相關(guān)的問題。

在轉(zhuǎn)基因食品安全性的知識時，筆者采用翻轉(zhuǎn)課堂的形式進(jìn)行案例教學(xué)，首先通過“案例呈現(xiàn)”將發(fā)生在1994年的“巴西堅果與轉(zhuǎn)基因大豆”事件課前讓學(xué)生閱讀，并提出相關(guān)問題：為什么要向大豆中轉(zhuǎn)入巴西堅果中編碼蛋白質(zhì)2Salbumin的基因？如何確定轉(zhuǎn)基因大豆的安全性？如何處理不安全的轉(zhuǎn)基因食品？……教師引導(dǎo)學(xué)生針對問題掌握知識、查找資料、搜集文獻(xiàn)，并且要求學(xué)生從大豆種植者、科學(xué)家、政府官員、消費者、媒體等角度出發(fā)發(fā)表自己的觀點。課堂上的主要時間交給學(xué)生，通過角色扮演，讓他們用搜集到的資料進(jìn)行討論或辯論，教師將轉(zhuǎn)基因大豆的背景、轉(zhuǎn)基因食品涉及的主要安全問題、轉(zhuǎn)基因食品安全評價的內(nèi)容和原則、管理策略等知識點融入案例教學(xué)中，并對學(xué)生在討論中出現(xiàn)的分歧和疑問進(jìn)行詳細(xì)的說明，闡明自己的觀點，完成教學(xué)實施過程。進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識到：轉(zhuǎn)基因植物的安全管理和生物技術(shù)育種技術(shù)體系具有自我檢查和自我調(diào)控的能力，能有效地保障轉(zhuǎn)基因食品的食用安全。最后教師要求學(xué)生進(jìn)一步提出完善轉(zhuǎn)基因食品安全評價技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)體系及管理制度的一些建議。這種教學(xué)過程將理論知識與社會實際結(jié)合在一起，引導(dǎo)學(xué)生用科學(xué)的態(tài)度參與到社會熱點話題和公眾事務(wù)的討論中，使學(xué)生在學(xué)習(xí)知識的同時，通過角色扮演讓學(xué)生親自體驗到自己的社會責(zé)任。

此外，教師在生物課堂上要根據(jù)相關(guān)生物學(xué)知識找準(zhǔn)著力點，因勢利導(dǎo)滲透相關(guān)社會責(zé)任教育，去培養(yǎng)學(xué)生的社會責(zé)任感。如教授癌細(xì)胞知識時，教師要強(qiáng)調(diào)如何養(yǎng)成良好的習(xí)慣去避免細(xì)胞的癌變，并將這種健康的理念實踐和傳播出去；在教授免疫知識時，要強(qiáng)調(diào)如何提高自身免疫及遠(yuǎn)離艾滋，但人們對待艾滋病人要與一般病人一樣，要關(guān)愛他們，不能歧視他們。

總之，生物課堂在向?qū)W生傳授知識的同時，更應(yīng)該以生物知識為載體，采用合適的教學(xué)方法培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。目前只是一些嘗試，今后在這方面的研究會逐步深入，最終將核心素養(yǎng)融入常規(guī)教學(xué)之中。

參考文獻(xiàn)：

林崇德.21世紀(jì)學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)研究[M].北京：北京師范大學(xué)出版社.2016.